Расчет бурового рукава
Анализ энергетической теории прочности. Определение предельного напряжения, коэффициента запаса прочности бурового рукава при различных рабочих давлениях с использованием формул Ламе для главных напряжений в толстостенной трубе при упругой деформации.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.12.2014 |
| Размер файла | 973,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчет бурового рукава
Рассмотрим буровой рукав с техническими характеристиками:
Pтест = 35Мпа = 35*106 Па
Рраб = 22 Мпа = 22*106 Па
dвнутр = 89 мм = 89*10-3 м
dвнешн = 123 мм = 123*10-3 м
m = 18,77 кг/м (масса на 1 метр)
rизгиб = 1300 мм = 1300*10-3 м.
Рис. 1
прочность буровой рукав труба
IV теория прочности (энергетическая).
Энергетическая теория прочности (теория наибольшей удельной потенциальной энергии формоизменения), была предложена Бельтрами в 1885г. и Губером в 1904г., и исходит из предпосылки о том, что количество потенциальной энергии формоизменения, накопленной к моменту наступления опасного состояния (текучести материала), одинаково как при сложном напряженном состоянии, так и при простом растяжении. Приведенные напряжения при объемном напряженном состоянии:
?IVпр =
Для ее использования нужно рассчитать главные напряжения.
При пластическом состоянии трубы.
Предположим, что материал трубы следует диаграмме идеальной пластичности. При увеличении внутреннего давления пластическое состояние достигается прежде всего на внутренней поверхности. Используя формулы Ламе для напряжений в толстостенной трубе.
?1=?? = P осевое напряжение
?2=?z = P окружное напряжение
?3=?r = -Pr радиальное напряжение
?1> ?2> ?3
Расчет главных напряжений для значения рабочего давления 22 МПа.
?1 = Pр = 22*106*=
=22*106*=*22*106=3,198*22*106=70,35МПа
?2 = Pр = 22*106* = 1,099*22*106 = 24,176 МПа
?3 = -Pp = -22 МПа
Теперь, используя значения главных напряжений, определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 22 МПа.
?пр== = ==113,094 = 79,982 МПа
Теперь рассчитаем главные напряжения для рабочих давлений 35 МПа и 70МПа.
Для Рр=35Мпа
?1 = Pр = 35*106*=
=35*106*=*35*106=3,198*35*106=111,9МПа
?2 = Pр = 35*106* = 1,099*35*106 = 38,465 МПа
?3 = -Pp = -35 Мпа
Для Рр=70Мпа
?1 = Pр = 70*106*=
=70*106*=*70*106=3,198*70*106=223,8МПа
?2 = Pр = 35*106* = 1,099*70*106 = 76,93 МПа
?3 = -Pp = -70 Мпа
Теперь, используя значения главных напряжений, определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 35 МПа.
?пр== = ==179,95=127,26МПа
Теперь используя значения главных напряжений определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 70 МПа.
?пр== = ==359,90 = 254,52 Мпа
В качестве критерия прочности, был принят критерий наибольших нормальных напряжений, в соответствии с которым причиной разрушения материала считались наибольшее (из трех главных) нормальное напряжение.
Согласно этому критерию, разрушение материала при сложном напряженном состоянии, как и при простом растяжении-сжатии, наступает от действия всего лишь одного напряжения |?|max, при этом действие двух других напряжений не учитывается.
Таким образом эквивалентное напряжение для пластичного материала будут равны наибольшему по модулю главному напряжению ?экв=[?]max, а условие прочности ?экв ? [?]. Зная предельное напряжение и эквивалентное напряжение, определим коэффициент запаса прочности бурового рукава при различных рабочих давлениях: 22МПа, 35МПа, 70МПа.
n = = = 1,137 Для Рабочего давления 22МПа.
n = = = 1,137 Для Рабочего давления 35МПа.
n = = = 1,137 Для Рабочего давления 70МПа.
Коэффициент запаса прочности при пластической деформации не зависит от значения рабочего давления, об этом говорят его равные значения.
Упругое состояние трубы.
Используя формулы Ламе для главных напряжений в толстостенной трубе при упругой деформации.
?1=?? = осевое напряжение
?2=?z = окружное напряжение
?3=?r = радиальное напряжение
где относительное удлинение
E = 0,5 Н/м2 модуль Юнга
= 0,47 Н/м2 коэффициент Пуассона
Расчет главных напряжений для значения рабочего давления 22 МПа.
?1= = = = = 69,29 МПа
?3= = = = = -21,99 МПа
?2=
Расчет главных напряжений для значения рабочего давления 35 МПа.
?1= = = = = 110,24 МПа
?3= = = = = -34,99 МПа
?2=
Расчет главных напряжений для значения рабочего давления 70 МПа.
?1= = = = = 220,48 МПа
?3= = = = = -69,99 МПа
?2=
Теперь, используя значения главных напряжений, определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 22 МПа.
?пр== = ==116,69=82,25МПа
Теперь используя значения главных напряжений определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 35 МПа.
?пр== = ==185,66=131,3МПа
Теперь, используя значения главных напряжений, определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 70 МПа.
?пр== = ==371,3=262,6МПа
Расчет коэффициента запаса прочности.
n = = = 1,191 Для Рабочего давления 22МПа.
n = = = 1,191 Для Рабочего давления 35МПа.
n = = = 1,191 Для Рабочего давления 70МПа.
Коэффициент запаса прочности при упругой деформации не зависит от значения рабочего давления, об этом говорят его равные значения.
Следовательно, можно сделать вывод, что коэффициент запаса прочности не зависит от рабочего давления, а зависит напрямую от размера и материала трубы.
В настоящее время из пяти гипотез прочности используются лишь последние три (гипотеза действия наибольших касательных напряжений, гипотеза наибольшей потенциальной энергии формоизменения, теория прочности Мора), в зависимости от материала и вида нагружения. Расчёты на прочность по гипотезам прочности во многих случаях избавляют проектировщиков и конструкторов от необходимости подвергать проектируемые конструкции и деталей непосредственным испытаниям на прочность.
Упругое состояние стальной трубы.
Дана стальная труба с техническими характеристиками:
dвнеш=141мм = 141*103 м
dвнут=90мм = 90*103 м
Рр1=22 Мпа = 22*106 Па
Рр2=35 Мпа = 35*106 Па
Рр2=70 Мпа = 70*106 Па
Используя формулы Ламе для главных напряжений в толстостенной трубе при упругой деформации.
?1=?? = осевое напряжение
?2=?z = окружное напряжение
?3=?r = радиальное напряжение
где относительное удлинение
E = 2,1 МПа модуль Юнга для стали
= 0,28 коэффициент Пуассона для стали
Расчет главных напряжений для значения рабочего давления 22 МПа.
?1= = = = = 52,37 МПа
?3= = = = = -22,01 МПа
?2=
Расчет главных напряжений для значения рабочего давления 35 МПа.
?1= = = = = 83,31 МПа
?3= = = = = -35,01 МПа
?2=
Расчет главных напряжений для значения рабочего давления 70 МПа.
?1= = = = = 166,64 МПа
?3= = = = = -70,04 МПа
?2=
Теперь, используя значения главных напряжений, определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 22 МПа.
?пр== = ==93,6 = 66,195МПа
Теперь используя значения главных напряжений определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 35 МПа.
?пр== = ==148,9=105,3МПа
Теперь используя значения главных напряжений определим предельное напряжение бурового рукава при рабочем давлении 70 МПа.
?пр== = ==297,8=210,6МПа
Расчет коэффициента запаса прочности.
n = = = 1,263 Для Рабочего давления 22МПа.
n = = = 1,263 Для Рабочего давления 35МПа.
n = = = 1,263 Для Рабочего давления 70МПа.
Вывод: коэффициент запаса прочности не зависит от рабочего давления, а зависит напрямую от размера и материала трубы.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проведение на электронных вычислительных машинах имитационных лабораторных испытаний горных пород и определение их механических свойств (пределов прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона). Теории определения прочности горных пород Кулона-Мора.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 27.06.2014Характеристика термосолестойкого бурового раствора. Основы статистического анализа, распределение коэффициентов линейной корреляции. Построение регрессионной модели термосолестойкого бурового раствора. Технологические параметры бурового раствора.
научная работа [449,7 K], добавлен 15.12.2014Техническая характеристика бурильных труб. Описание процесса бурения, использование инструмента и материалов. Определение положения "нулевого" сечения КБТ. Оценка запаса прочности и критерии подбора труб. Определение действующих напряжений в породах.
контрольная работа [387,9 K], добавлен 14.12.2010Научное и практическое значение изучения напряженного состояния земной коры. Напряжения и деформации в упругой и пластической области деформирования. Сущность теории прочностей и понятие сжимаемости пород. Измерение природных напряжений в массиве пород.
реферат [1,7 M], добавлен 29.05.2012Определение основных балансовых запасов месторождения. Порядок расчета физико-механических свойств горных пород и горно-технологических параметров. Вычисление напряжений и построение паспорта прочности. Расчет и анализ горного давления вокруг выработки.
курсовая работа [282,6 K], добавлен 08.01.2013Правила выбора места заложения скважины. Расчет режимов бурения. Требования к качеству воды. Обоснование компоновок бурового снаряда. Технология вскрытия и освоения водоносного горизонта. Разработка технологии цементирования эксплуатационной колонны.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.02.2013Расчет мощности на разрушение забоя при алмазном бурении, мощности на вращение бурильной колонны, мощности бурового станка при бурении, в двигателе станка при бурении, на валу маслонасоса. Мощность, потребляемая двигателем бурового насоса из сети.
контрольная работа [106,6 K], добавлен 14.12.2010Описания осложнений в скважине, характеризующихся полной или частичной потерей циркуляции бурового раствора в процессе бурения. Анализ предупреждения газовых, нефтяных, водяных проявлений, борьбы с ними. Обзор ликвидации грифонов и межколонных проявлений.
контрольная работа [22,8 K], добавлен 11.01.2012Выбор типа промывочной жидкости и показателей ее свойств по интервалам глубин. Расчет материалов и химических реагентов для приготовления бурового раствора, необходимого для бурения скважины. Критерии выбора его типа для вскрытия продуктивного пласта.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.12.2014Взаимодействие бурового подрядчика с организациями нефтегазодобывающего региона. Схема разбуривания месторождения. Геолого-технический наряд на строительство скважины. Структура бурового предприятия. Информационное сопровождение строительства скважин.
презентация [1,8 M], добавлен 18.10.2011
