Формулы: Морское и подводное бурение

Формулы уроков темы «Морское и подводное бурение» раздела «Бурение скважин» с условиями применимости и единицами, а также обозначения: что означает каждый символ в этих уроках.

Наименьшее натяжение верха райзера

T_{\min} = w_s\,h_w + A_{\text{в}}\,(p_m - p_{sw}), \qquad p_m = \rho_m\,g\,(h_w + h_a), \quad p_{sw} = \rho_{sw}\,g\,h_w

СИ; в примерах — кН, МПа и г/см³ ( $p = 0{,}00981\,\rho\,h$ МПа при $\rho$ в г/см³)

Справедливо, если: райзер вертикален и неподвижен: течение, волны и качка не учтены; высотой сборки превенторов над дном пренебрегаем; раствор стоит столбом от выкидной линии на высоте стола ротора; при циркуляции к давлению внутри добавляются потери на трение; это нижняя граница: натяжители настраивают выше — с запасом на неточность веса и плавучести, на трение и наклон тросов и на внезапный отказ натяжителя.

Морское и подводное бурение →

Настройка натяжителей с запасом на отказ

T_{\text{уст}} = \frac{N}{(N - n)\,\eta}\;T_{\min}

любые одинаковые единицы силы

Справедливо, если: нагрузка делится между натяжителями поровну; отказавший перестаёт тянуть сразу; $\eta$ и допустимое число отказов берут из технических данных установки и проекта работ; значения в примере условные.

Морское и подводное бурение →

Плотность раствора с запасом на райзер

\rho_{\text{р}} = \frac{\rho_{\text{пл}}\,H - \rho_{sw}\,h_w}{H - h_a - h_w}, \qquad \Delta\rho_{\text{р}} = \rho_{\text{р}} - \rho_{\text{пл}} = \frac{\rho_{\text{пл}}\,(h_a + h_w) - \rho_{sw}\,h_w}{H - h_a - h_w}

плотности — в одинаковых единицах (г/см³), глубины — по вертикали в метрах

Справедливо, если: после отсоединения от уровня моря до устья стоит морская вода, ниже дна остаётся прежний раствор; высота сборки над дном не учтена; давления гидростатические: циркуляции нет, раствор не загазован; считают для самого напорного пласта открытого ствола; если $\rho_{\text{р}}$ больше эквивалентной плотности гидроразрыва под башмаком, запас недостижим.

Морское и подводное бурение →

Углы у низа и у верха натянутого райзера

\operatorname{tg}\theta_{\text{н}} = \frac{T_{\text{в}} - T_{\text{н}}}{T_{\text{н}}\,\ln(T_{\text{в}}/T_{\text{н}})}\cdot\frac{x}{L}, \qquad \operatorname{tg}\theta_{\text{в}} = \frac{T_{\text{н}}}{T_{\text{в}}}\,\operatorname{tg}\theta_{\text{н}}

любые согласованные: натяжения в одних единицах, $x$ и $L$ — в одних

Справедливо, если: райзер — натянутая нить: изгибная жёсткость сказывается только у концов; течения и волн нет, смещение статическое; эффективный вес метра одинаков по длине, натяжение растёт снизу вверх линейно: $T_{\text{в}} - T_{\text{н}} = w\,L$ ; верх райзера взят у поверхности воды, участок над водой до верхнего шарнира не учтён: с ним при том же смещении углы немного меньше, и расчёт идёт в запас; углы малые: тангенс близок к углу в радианах.

Морское и подводное бурение →

Несущая способность направления по боковой поверхности

Q = \pi D\,\alpha\int_0^{L} s_u(z)\,\dd z = \pi D\,\alpha\left(s_{u0}\,L + \frac{k\,L^2}{2}\right) \quad \text{при}\ s_u = s_{u0} + k\,z

кН, м, кПа

Справедливо, если: мягкая глина; опорой под торцом открытой трубы пренебрегаем — это идёт в запас; $s_u$ и $\alpha$ берут по инженерным изысканиям и опыту установки на соседних скважинах; значения в примере условные; циклический изгиб от райзера и сборки со временем ослабляет грунт у верха направления — его учитывают отдельно.

Морское и подводное бурение →

Обозначения

Символ	Значение и где встречается
$A_{\text{в}}$	площадь внутреннего канала райзера, м²Морское и подводное бурение
$D$	наружный диаметр направления, мМорское и подводное бурение
$H$	глубина пласта по вертикали от стола ротора, мМорское и подводное бурение
$h_a$	высота стола ротора (и выкидной линии) над уровнем моря, мМорское и подводное бурение
$h_a,\ h_w$	высота стола ротора над уровнем моря и глубина моря, мМорское и подводное бурение
$h_w$	глубина моря; длина райзера принята равной ей, мМорское и подводное бурение
$k$	прирост прочности с глубиной, кПа/мМорское и подводное бурение
$L$	длина райзера (здесь — глубина моря), мМорское и подводное бурение
$L,\ z$	длина направления в грунте и глубина ниже дна, мМорское и подводное бурение
$N,\ n$	число натяжителей и число тех, что могут отказать одновременно, —Морское и подводное бурение
$p_m,\ p_{sw}$	давление столба раствора внутри и морской воды снаружи у низа райзера, ПаМорское и подводное бурение
$Q$	сила, которую грунт удерживает трением и сцеплением по стенке, кНМорское и подводное бурение
$s_u,\ s_{u0}$	прочность глины на сдвиг без дренирования на глубине $z$ и у дна, кПаМорское и подводное бурение
$T_{\text{в}},\ T_{\text{н}}$	эффективное натяжение у верха (у поверхности воды) и у низа райзера, кНМорское и подводное бурение
$T_{\text{уст}}$	суммарное натяжение, на которое настраивают натяжители, НМорское и подводное бурение
$T_{\min}$	натяжение у верха райзера, при котором эффективная осевая сила у его низа равна нулю, НМорское и подводное бурение
$w_s$	вес метра конструкции райзера в морской воде — труб, линий, фланцев и модулей плавучести вместе, без жидкости в канале, Н/мМорское и подводное бурение
$x$	смещение установки от точки над устьем, мМорское и подводное бурение
$\alpha$	доля прочности глины, реализуемая на стенке: мала сразу после размыва, растёт со временем, —Морское и подводное бурение
$\Delta\rho_{\text{р}}$	запас на райзер, г/см³Морское и подводное бурение
$\eta$	доля силы натяжителей, доходящая до райзера по вертикали (трение, наклон тросов), —Морское и подводное бурение
$\theta_{\text{н}},\ \theta_{\text{в}}$	углы райзера с вертикалью у нижнего и у верхнего шарнира, °Морское и подводное бурение
$\rho_{\text{пл}}$	поровое давление пласта в виде эквивалентной плотности от стола ротора, г/см³Морское и подводное бурение
$\rho_{\text{р}}$	плотность раствора, которая удержит пласт и после отсоединения райзера, г/см³Морское и подводное бурение
$\rho_m,\ \rho_{sw}$	плотность раствора и морской воды (1030 кг/м³), кг/м³Морское и подводное бурение
$\rho_{sw}$	плотность морской воды, около 1,03, г/см³Морское и подводное бурение