Основные виды нагрузок, действующих на бурильную колонну при бурении с гидравлическими забойными двигателями эпюра их распределения по длине колонны.

При всех способах бурения бур колонна находится в условиях сложного напряжённого состояния. Особенность работы в том, что различные её участки в один и тот же момент времени подвергаются действию различных динамических нагрузок: растяжению, сжатию, изгибу, кручению, внутреннему и наружному давлениям и избыточным давлениям.

Всё многообразие нагрузок можно привести к силам и моментам, вызывающим:

1) нормальные напряжения, направленные вдоль оси колонны, - растяжения, сжатия, поперечного и продольно-поперечного изгиба; изгиб под действием поперечных сил, продольно-поперечный изгиб.

Эти напряжения обусловлены:

а) действием собственного веса бур колонны, течением и давлением ж-ти;

б) силами сопротивления перемещению;

в) инерционными силами;

г) поперечными силами (реакция стенок скважины);

2) окружные нормальные напряжения от сил давления ж-ти;

3) радиальные нормальные напряжения от давления ж-ти;

4) касательные напряжения, обусловленные крутящим моментом;

5) радиально-окружные напряжения в клиновых захватах.

I – схема компоновки;

II – эпюра осевых усилий при ненагруж долоте;

III - эпюра осевых усилий при бурении;

IV – эпюра крутящего момента при бурении:

При любом способе бурения на колонну действуют:

Осевая нагрузка растяжения от собственного веса бурильной колонны, подвешенной в скважине, и пере­пада давления в долоте. Продольное усилие сжатия в нижней части бурильной колонны, разгруженной на забой. Осевые динамические (инерционные) нагрузки, возникающие при проведении CПO. Дополнитель­ные осевые нагрузки, необходимые для преодоления местных сопротивлений и сил трения при подъеме бурильной колонны и для освобождения прихваченного инструмента.

Роторное бурение: Дополнительные переменные изгибающие нагруз­ки, возникающие при вращении бурильной колонны. Крутящий момент, необходимый для вращения ин­струмента в скважине и подвода мощности к долоту. Изгибающий знакопеременный момент при враще­нии бурильной колонны в искривленном стволе скважины

Бурение с ЗД: Дополнительная осевая нагрузка растяжения в под­вешенной колонне от перепада давления в турбобуре. Реактивный момент, воспринимаемый бурильной колонной при работе забойного двигателя Статический изгибающий момент при размещении бурильной колонны в искривленном стволе скважи­н.

Кроме того, в процессе бурения возникают крутильные колебания бурильной колонны и по ней проходят упругие волны

Колебательные процессы в бурильной колонне могут быть установившимися или неустановившимися в зависи­мости от характера возмущающей силы (периодический или случайный). На амплитуду и частоту колебаний существенно влияют материал, из которого изготовлены бурильные трубы, демпфирующее воздействие жидкости, заполняющей скважину, и сила трения колонны о стенки скважины.