2.5.1. Расчет четырехинтервального профиля (рис. 4 г). Рассмотрим методику расчета [5, 8] на примере четырехинтервального профиля.
Общее усилие на крюке (Р) складывается из усилий, требующихся для подъема из скважины различных участков бурильной колонны. Рассмотрим эти усилия отдельно.
2.5.2. Нижняя часть бурильной колонны находится в скважине под углом αк (рис. 24). Усилие Qa в точке «а» складывается из продольной составляющей веса в жидкости нижней части колонны и силы трения. Величина Q включает в себя вес долота, турбобура и УБТ.
В точке «а» усилие равно:
Qa = Q(cos αк + μ1∙sin αк) (41)
где μ1 – коэффициент трения на рассматриваемом участке.
Предполагаем, что подъем тяжелого низа осуществляется с помощью гибкой невесомой колонны. В точке «б» усилие возрастает, так как направление силы Qб не совпадает с направлением силы Qa, и появляется сила, прижимающая колонну труб к стенке скважины. За счет этого появляется дополнительная сила трения. Усилие Qб определяется по формуле:
(42)
В точке «б» усилие остается равным величине Qб, а в точке «г» оно возрастает за счет дополнительной силы трения на участке набора α и выражается формулой:
(43)
Таким образом, для подъема низа колонны из скважины рассмотренного профиля требуется усилие Pнк = Qг.
Окончательно имеем:
(44)
(45)
(46)
(47)
Рис. 24. К расчету усилия при подъеме нижней части бурильной колонны:
1 – долото; 2 – турбобур; 3 – УБТ
Ориентировочно можно принять μ1 = μ2 = μ3 = 0,3 – 0,35 [6].
2.5.3. Усилие на крюке при подъеме части колонны, расположенной на участке свободного уменьшения зенитного угла равно:
(48)
где γ = arctg μ – |
угол трения; |
qу – |
вес единицы длины бурильных труб на участке уменьшения α, Н/м; |
γу – |
удельный вес материала труб, Н/м3. |
2.5.4. Усилие на крюке при подъеме из скважины части колонны, расположенной на прямолинейно-наклонном участке, рассчитывается по формуле:
(49)
где γп, qп – соответственно, удельный вес материала труб и вес единицы длины бурильной колонны на рассматриваемом участке, Н/м3; Н/м;
(50)
2.5.5. Усилие, необходимое для подъема части колонны, расположенной на участке набора зенитного угла, можно найти по формуле:
(51)
Радиус кривизны на участке набора а (втором) найдем по формуле:
(52)
где l2 – длина участка, м.
2.5.6. Усилие при подъеме части колонны, расположенной в вертикальном участке, равно ее весу в жидкости:
(53)
где h1 = l1 – длина вертикального участка, м.
2.5.7. Общее усилие на крюке при подъеме всей колонны из скважины составляет: