E——钢材弹性系数,E=2.1×105MPa; F——管体截面积,cm2;
P——钻杆连续提升时超过自由悬重的平均拉力,KN; K——计算系数,K?210F,其值见表1—70。 被卡钻具长度L1。
L1=H—L 式中:H——井深,m。 (二)复合钻具卡点深度计算
1、通过大于钻柱原悬重的实际拉力提拉被卡钻具,量出钻柱总伸长△L(一般取多次提拉伸长量的平均值,用平均法算出△L,使计算更加准确)。
2、计算在该拉力下,每段钻具的绝对伸长:(假设有三种钻具):
3、分析△L与△L1+△L2+△L3 值的关系: 若△L≥△L1+△L2+△L3, 说明卡点在钻头上; 若△L≥△L1+△L2, 说明卡点在第三段上; 若△L≥△L1, 说明卡点在第二段上; 若△L≤△L1, 说明卡点在第一段上。
表1—70 钻杆计算系数K值表
外径 (in) mm 23/8 60.3 F 壁厚 (mm) (cm2) 7.112 8 7 27/8 73.0 9 9.195 8 9 31/2 88.9 9.347 11 11.405 4 41/2 101.6 114.3 9 11 8 9 11.89 13.1 14.5 18.0 18.43 20.3 22.5 23.36 26.8 27.77 26.18 31.31 26.7 29.7 外径 K 2496.9 2751.0 备注 API 国产 5 127 (in) mm F 壁厚 (mm) (cm2) 7.518 9 9.195 11 9 51/2 139.7 9.169 10.541 11 8 59/16 141.3 9 10 11 65/8 168.3 8 9 28.23 33.35 34.03 40.09 36.95 37.61 42.77 44.48 33.5 37.5 41.1 45.0 40.5 45.0 K 5928.3 7003.5 7146.3 8418.9 7759.5 7898.1 8981.7 9340.8 备注 API 国产 API 国产 国产 API API 国产 3045.0 前苏联 3780.0 国产联 3870.3 4725.0 4905.6 5628.0 5831.7 5497.8 6575.1 6237.0 API 国产 API 国产 API 国产 国产 国产 4263.0 前苏联 7035.0 前苏联 7875.0 前苏联 7631.0 前苏联 9450.0 前苏联 8505.0 前苏联 9450.0 前苏联 5607.0 前苏联 10 10.922 11
32.8 35.47 35.70 6888.0 前苏联 7448.7 7497.0 API 国产 10 11 49.6 54.20 10416.0 前苏联 11382.0 前苏联 4、计算△L≥△L1+△L2的卡点位置: ①先求△L3:△ L3=△L—(△L1+△L2) ②计算L3′值:
该值即为第三段钻具没卡部分的长度。 ③计算卡点位置:L=L1+L2+L3' 5、其他情况可类推。 6、符号说明:
△L1、△L2、△L3——自上而下三种钻具的伸长,cm; △L——总伸长,cm; P——上提拉力,KN;
L1、L2、L3——自上而下三种钻具的下井长度,m; F1、F2、F3——自上而下三种钻具的截面积,cm2; E——钢材弹性系数,E=2.1×105MPa; L3'——第三段钻具没卡部分的长度,m; L——卡点位置,m。 (三)钻杆允许扭转圈数
N=K×L
式中:N——钻杆允许扭转圈数,圈;
K——扭转系数,圈/m; L——卡点深度,m。
式中:бs——钢材屈服强度,MPa; π——园周率=3.1416;
G——钢材剪切弹性系数8×104,MPa; S——安全系数,取S=1.5;
dp——钻杆(钻铤或套管)外径,cm。
钻杆扭转系数见表1—71,1000mE级、1000mX95级、1000mG105级、1000mS135级钻杆在已
知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数见见表1—72、见表1—73、见表1—74、见表1—75。
表1—71 钻杆扭转系数 外径 (in) 23/8 27/8 31/2 4 41/2 5 51/2 59/16 65/8 (mm) D55 60.3 73 88.9 101.6 114.3 127 139.7 141.3 168.3 0.01210 0.00999 0.00820 0.00718 0.00638 0.00574 0.00522 — — 国产 D65 0.01430 0.01180 0.00970 0.00848 0.00754 0.00679 0.00617 — — D75 0.01650 0.01362 0.01119 0.00979 0.00870 0.00784 0.00712 — — D级 0.00851 0.00703 0.00577 0.00505 0.00449 0.00404 0.00368 — 0.00305 E级 0.01160 0.00957 0.00787 0.00688 0.00612 0.00551 0.00501 — 0.00415 扭转系数(圈/m) API G105 0.01624 0.01340 0.01101 0.00963 0.00856 0.00771 0.00701 — 0.00581 S135 0.02554 0.02110 0.01732 0.01516 0.01347 0.01213 0.01102 0.01090 0.00915
表1—72 1000mE级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数
轴向拉力 ×104N 公称直径 mm 60.3 73.0 88.9 88.9 88.9 101.6 101.6 101.6 114.3 114.3 114.3 127 127 127 139.7 139.7 139.7 168.3
续表1—72
0 183/4 151/2 123/4 123/4 123/4 11 11 11 93/4 93/4 93/4 83/4 83/4 10 181/4 151/4 121/2 121/2 123/4 11 11 11 93/4 93/4 93/4 83/4 83/4 83/4 8 8 8 63/4 20 173/4 15 121/4 121/4 121/2 11 11 101/2 93/4 91/2 83/4 93/4 93/4 81/2 8 8 8 63/4 30 161/2 141/2 113/4 12 121/2 101/2 101/2 101/2 91/2 91/2 93/4 81/2 81/2 81/2 8 73/4 8 61/2 40 50 60 70 80 90 100 8 8 8 63/4 14 14 111/4 113/4 12 10 101/2 101/2 91/4 91/4 91/2 91/4 81/2 81/2 73/4 73/4 73/4 61/2 13 101/4 113/4 113/4 91/2 10 101/4 83/4 91/4 91/2 81/4 81/2 81/2 73/4 73/4 73/4 61/2 113/4 9 111/2 111/2 9 91/2 10 81/2 83/4 91/2 8 81/4 81/2 71/2 71/2 71/2 61/4 101/2 71/4 101/4 11 8 9 91/2 71/2 81/2 91/4 8 8 81/4 71/2 71/2 71/4 61/4 8/4 43/4 91/4 101/2 7 81/2 91/4 63/4 81/4 17/2 73/4 81/4 71/4 71/4 7 61/4 9 1 5 18/4 10 51/2 73/4 81/2 6 73/4 81/2 7 71/2 81/4 7 7 71/2 6 7 9 21/2 61/2 8 5 7 81/2 61/2 71/4 8 61/2 63/4 71/2 6 轴向拉力 ×104N 公称直径 mm 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 60.3 73.0 88.9 88.9 51/2 11388.9 8 6/2 5/2 2/4 101.6 11101.6 5/2 3/2 101.6 71/4 6 41/2 21/2 1114.3 3/2 111114.3 6/4 5/2 4/2 3 114.3 81/4 73/4 71/4 61/2 53/4 5 33/4 11/2 127 53/4 5 4 21/4 1111127 7 6/2 6 5/4 4/2 3/2 2 31131131127 8 7/4 7/2 7/4 6/4 6/2 6/4 5/4 5/4 1311139.7 6/4 5/4 5 4/4 3/2 2 139.7 61/2 61/4 6 51/2 51/4 43/4 33/4 3 311111139.7 7 6/4 6/2 6/4 6 5/4 5 4/2 4/4 311313168.3 5/4 5/2 5/4 5 4/4 4/2 4 3/4 31/4
表1—73 1000mX95级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数
轴向拉力 ×104N 公称直径 mm 60.3 73.0 88.9 88.9 88.9 101.6 101.6 101.6 114.3 114.3 114.3 127 127 127 139.7 139.7 139.7 168.3 续表1—73
34/4 13/2 21/2 4 12/2 11/2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 233/4 191/2 16 16 16 14 14 14 121/2 121/2 121/2 111/4 111/4 111/4 101/4 101/4 101/4 81/2 231/2 191/4 153/4 16 16 14 14 14 121/4 121/4 121/2 111/4 111/4 111/4 101/4 101/4 101/4 81/= 23 191/4 153/4 153/4 16 14 14 14 121/4 121/4 121/2 111/4 111/4 111/4 101/4 101/4 101/4 81/2 22 19 151/2 153/4 153/4 133/4 133/4 133/4 12 12 121/4 11 11 11 10 10 10 81/4 201/2 181/4 181/2 18 15 141/4 151/2 151/4 151/2 151/4 131/2 13 131/2 131/4 133/4 131/2 12 113/4 12 12 121/4 12 11 103/4 11 11 11 11 10 10 10 10 10 10 18/4 81/4 15 17 131/2 15 15 121/2 13 131/2 111/2 111/2 12 101/2 103/4 11 93/4 93/4 10 81/4 101/4 16 121/2 141/2 143/4 12 121/2 131/4 11 111/4 12 101/4 103/4 103/4 93/4 93/4 93/4 8 141/2 11 14 141/2 11 12 123/4 101/2 11 113/4 10 101/2 103/4 91/2 91/2 93/4 8 13 9 13 131/2 10 111/2 121/4 10 103/4 111/2 93/4 101/4 101/2 91/4 91/2 91/2 8 103/4 61/4 12 13 81/2 11 113/4 91/2 101/2 111/4 91/2 10 101/2 9 91/4 91/2 73/4 轴向拉力 ×104N 公称直径 mm 60.3 73.0 88.9 88.9 88.9 101.6 101.6 101.6 114.3 114.3 114.3 127 127 127 139.7 139.7 139.7 168.3 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 73/4 11 121/2 71/4 10 101/2 81/2 10 11 9 93/4 101/4 83/4 9 91/4 71/2 10 12 51/4 9 10 71/2 91/2 103/4 81/2 91/2 101/4 81/2 83/4 9 71/2 18/2 11 8 10 61/2 83/4 101/2 8 9 10 8 81/2 9 71/4 16/4 10 7 9 41/2 8 10 71/4 83/4 10 73/4 81/4 83/4 71/4 2 9 34/4 8 71/4 91/2 61/2 81/4 93/4 71/4 8 81/2 7 17/2 7 61/4 9 51/2 73/4 91/2 63/4 73/4 81/4 7 15/2 5 5 81/2 41/2 71/4 91/4 6 71/2 8 61/2 12/4 3 71/4 21/4 61/2 9 51/4 7 73/4 61/2 16/4 15/2 83/4 41/2 61/2 71/2 61/4 15/4 14/2 81/4 31/4 53/4 71/4 53/4 13/2 8 15/4 71/4 5
表1—74 1000mG105级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数 轴向拉力 ×104N 公称直径 mm 60.3 73.0 88.9 88.9 88.9 101.6 101.6 101.6 114.3 114.3 114.3 127 127 127 139.7 139.7 139.7 168.3 续表1—74
0 261/4 213/4 173/4 173/4 173/4 151/2 151/2 151/2 133/4 133/4 133/4 121/2 121/2 121/2 111/4 111/4 111/4 91/4 10 20 251/2 21 171/4 171/4 171/2 15 151/4 151/4 131/2 131/2 133/4 121/4 121/4 121/4 11 111/4 111/4 91/4 30 40 231/2 201/2 163/4 17 171/4 141/2 15 15 13 131/4 131/2 12 12 121/4 11 11 11 9 50 211/2 20 16 163/4 17 141/2 15 15 13 131/4 131/4 12 12 121/4 11 11 11 9 60 181/2 191/4 151/4 161/2 17 14 143/4 143/4 123/4 13 131/4 113/4 12 121/4 11 11 11 9 70 80 90 100 26 211/2 171/2 171/2 173/4 151/4 151/4 151/2 131/2 133/4 133/4 121/4 121/4 121/4 111/4 111/4 111/4 91/4 25 21 171/4 171/4 171/4 15 15 151/4 131/4 131/2 131/2 12 121/4 121/4 11 11 111/4 91/4 15 181/4 141/2 160/4 161/2 131/2 141/2 141/2 121/2 123/4 13 111/2 113/4 12 103/4 103/4 11 9 10 171/4 131/4 153/4 161/2 13 14 14 12 121/2 13 111/2 111/2 12 103/4 103/4 103/4 9 16 113/4 15 153/4 12 131/4 133/4 111/2 121/2 123/4 111/4 111/2 12 101/2 103/4 103/4 9 14 93/4 141/4 151/4 11 121/2 131/2 11 12 123/4 11 111/4 12 101/4 139.7 101/2 83/4