Расчёт тягового усилия протаскивания трубопровода

 

Тяговое усилие определяем для конечного момента протягивания дюкера, т.е. когда весь трубопровод находится в скважине, а колонна буровых труб на берегу. Усилие сопротивления движения расширителя равно нулю.

Расчёт тягового усилия выполняется по «Методическому пособию по определению напряжённо-деформативного состояния трубопровода при строительстве подводных переходов нефтепроводов методом наклонно-направленного бурения».

Определяем вес единицы длины трубопровода q_тр1, Н по формуле:

 

 

где ρ_ст – плотность стали трубы, кг/м³, ρ_ст=7850 кг/м³;

k - коэффициент, учитывающий усиление шва, k=1,01.

Определяем вес изоляции на единицу длины трубопровода q_и, Н по формуле:

 

 

где ρ_и – плотность изоляционного покрытия, кг/м³, ρ_и=970 кг/м³;

 

Определяем вес единицы длины трубопровода с изоляцией q_тр, Н по формуле:

 

 

Определяем выталкивающую силу, действующую на трубопровод в буровом растворе q_н, Н/м по формуле:

 

 

где ρ_бр – плотность бурового раствора, кг/м³, ρ_бр=1150 кг/м³;

g  -  ускорение свободного падения, м/с², g=9,81 м/с².

Вес воды в трубопроводе при заполнении водой q_в, Н/м определяем по формуле:

 

 

где ρ_в – плотность воды, кг/м³, ρ_в=1000 кг/м³.

Вес единицы длины трубопровода, заполненного водой и находящегося в буровом растворе q_о, Н/м определяем по формуле:

 

 

Силу сопротивления перемещению трубопровода в вязко-пластичном буровом растворе на ед. длины, определяем по формуле:

 

 

где τ_о - динамическое напряжение сдвига бурового раствора, Па, τ_о=100 Па.

Первый расчётный участок профиля длиной  представляет собой криволинейный участок профиля с радиусом искривления .

Тяговое усилие на I участке Т₁, Н определяем по формуле:

 

 

где f –  коэффициент трения трубопровода и бурильных труб в скважине, f=0,5;

α_вх – угол входа трубы, град, α_вх=11,09˚;

А – промежуточная величина:

F – cила прижатия трубопровода к стенкам скважины, безразмерная величина:

 

 

0,401

=1,003

G – коэффициент учитывающий влияние изгиба, Н;

 

 

Второй расчетный участок представляет собой прямолинейный участок.

Тяговое усилие на II участке:

 

 

Третий участок представляет собой криволинейный участок профиля с радиусом искривления

Тяговое усилие на III участке:

 

 

Максимальное тяговое усилие протаскивания дюкера с учётом, того, что профиль скважины в точности соответствует проектному профилю, без азимутных отклонений составляет – 1438,401 кН, значит для производства буровых работ принимаем буровую установку Cherrincton 60/300R.

 

Проверка трубопровода на пластические деформации

 

В процессе протаскивания

Суммарное напряжение в трубопроводе σ, МПа определяем по формуле:

 

 

где σиз - напряжение растяжения от тягового усилия, МПа;

σ∑  - напряжение от изгиба трубопровода в скважине, МПа.

Напряжение растяжения от тягового усилия находим по формуле:

 

 

где Тmax -максимальное расчётное тяговое усилие при протаскивании трубопровода, кН;

F - площадь сечения трубопровода, м2, F=0,497 м2.

Напряжения от изгиба трубопровода находим по формуле:

 

 

Подставляем полученные результаты в формулу (30):

Условие пластичности трубопровода под воздействием нагрузок:

Проверка трубопровода на недопустимые пластические деформации при протаскивании выполняется.