Cтраница 2
Исследование устойчивости бурильных колонн имеет важное значение для изучения процесса бурения, обеспечения вертикальности скважин, оценки условий передачи нагрузки на забой скважины и др. В общем случае устойчивость колонны рассматривается как устойчивость длинного полого тяжелого стержня, подверженного одновременно воздействию осевых, центробежных, скручивающих и гидравлических сил, а также значительному влиянию растягивающих сил от собственного веса. [16]
Пусть тяжелый стержень АВ ( рис. 195), рассматриваемый как материальная прямая, брошен в пустоте. Центр тяжести G описывает параболу. [17]
Мы можем получить нормальные напряжения, противоположные по знаку только что рассмотренным. Так, например, можно себе представить, что А и В ( рис. 88) являются частями некоторого удерживаемого сверху тяжелого стержня. Мы назовем нормальное напряжение растягивающим напряжением, если оно ( как в только что приведенном примере) вызвано тем, что нужно сохранить равновесие между двумя стремящимися отделиться друг от друга частями одного и того же тела. [18]
Для второй прошивки применяются также водоохлаждаемые оправки, конструкция которых принципиально не отличается от аналогичных оправок первого прошивного стана. Следует отметить, что на станах больших установок плотное крепление водо-охлаждаемой оправки к стержню вызывает ухудшение захвата гильзы, поскольку в этом случае требуется дополнительно значительный вращающий момент для вращения тяжелого стержня. Чтобы избежать этого, оправку делают свободновращаю-щейся относительно самого стержня. [19]
![]() |
Зависимость следящей нагрузки от частоты колебания колонны.| Зависимость параметра у от а при критической нагрузке. [20] |
Если а у, то стержень нагружен внешней сжимающей силой, а при а у - растягивающей. Частоты колебания стержня определяют в точках пересечения кривых с прямой, параллельной оси абсцисс и проходящей через значение у на оси ординат. Из условия а у находят частоты собственных колебаний тяжелого стержня; если а у 0, то получим собственные частоты колебания невесомого стержня. [21]
Возмущающими нагрузками в процессе бурения являются осевые и скручивающие нагрузки, действующие на бурильную колонну. При исследованиях продольного изгиба колонны приняты допущения. Силы трения между стенками скважины и бурильными трубами в пределах рассматриваемого витка спирали не учитывают. Колонну рассматривают как тяжелый стержень бесконечной длины. В этом случае считают, что условия заделки по концам колонны не оказывают существенного влияния на форму равновесного состояния упругого стержня; наличием замков и давлением промывочной жидкости внутри и снаружи груб пренебрегают. [22]
Это выражение очень похоже на формулу для импульса, который равен произведению массы на скорость. Скорость при этом заменяется на угловую скорость, а масса, как видите, заменяется на некоторую новую величину, называемую моментом инерции I. Вот что играет роль массы при вращении. Уравнения (18.21) и (18.22) говорят нам, что инерция вращения тела зависит не только от масс составляющих его частичек, но и от того, насколько далеко расположены они от оси. Так что если мы имеем два тела равной массы, но в одном из них массы расположены дальше от оси, то его инерция вращения будет больше. Это легко продемонстрировать на устройстве, изображенном на фиг. Масса М в этом устройстве не может падать слишком быстро, потому что она должна крутить тяжелый стержень. Расположим сначала массы m около оси вращения, причем грузик М будет как-то ускоряться. Однако после того, как мы изменим момент инерции, расположив массы m гораздо дальше от оси, мы увидим, что грузик М ускоряется гораздо медленнее, чем прежде. [23]