Расчёт опорного подшипника вертлюга. Требуется пробурить скважину с использованием раствора плотностью ρ=1,2 г/см3

Общая длина скважины будет равна:
l = lубт + lбт =350+3650 = 4000 м.
При наружном диаметре трубы D= 127 мм и толщине стенки δ = 8 мм площадь сечения бурильной трубы будет
Абт=π∙(D2-d2)4=3,14∙(0,1272-0,111)4=0,003 м2,
где
d – внутренний диаметр трубы:
d= D -2 * δ = 127 – 2*8=111 мм =0,111 м.
Объём массы трубы определяется по формуле
Vбт=lбт∙Абт=3650*0,003=10,9 м3
Вес бурильных труб в растворе
Fбт=Vбт∙ρ∙g=πD2-d24∙ρ∙lбт∙g
=3,14·(0,127 2– 0,1112)4·3650∙7860·9,81= 0,84 МН,
где
ρ – плотность железа, ρ=7860 кг/м3;
g – ускорение свободного падения, g= 9,81м/с2.
Рекомендуется соотношение размеров трубDбт≈ 0,75·Dубт, тогда Dубт= 127/0,75= 169 мм.
Для Dубт принимаем 178 мм. Dубт= 178 мм=0,178 м.
При таком наружном диаметре и толщине стенки трубы δ= 40 мм вес утяжеленных труб составляет:
Fубт=Vбт∙ρ∙g=πD2-d24∙ρ∙lубт∙g==3,14·(0,178 2– 0,0982)4·350·7860·9,81= 0,47 МН
где
внутренний диаметр утяжеленных бурильных труб:
d=0,178-2*0,004=0,098
Нагрузка на долото принимается FД= 0,2 МН .
Вес бурильной колонны в растворе рассчитывается по формуле
Fх=0,84+0,4-0,2=1,11 МН.
Значение FД= 0,2 МН составляет 18 % от веса Fx= 1,11 МН. Нагрузка на долото принятая приблизительно, не отвечает требованиям. Принимаем нагрузку на долото FД= 0,17 МН.
Вес бурильной колонны в растворе тогда будет равен:
Fх=0,84+0,4-0,17=1,14 МН.
Значение FД= 0,17 МН составляет 15 % от веса Fx= 1,14 МН. Нагрузка на долото принята правильно.
Эквивалентная динамическая нагрузка
Fэ=Fх∙S∙Kт∙Kк∙Kэ,=1,14∙1,25 · 1,0 · 1,0 · 0,7= 1,0 МН.
где
Fx – осевая нагрузка на главную опору вертлюга, H;
S = 1,2÷1,25 –коэффициент запаса, принимаем S=1,25;
kт – температурный коэффициент; при t≤ 125°C kт=1,0;
kк=1,0 – кинематический коэффициент для упорных подшипников качения при вращающемся внутреннем кольце;
Kэ,=0,6÷0,7 – коэффициент эквивалентности при ступенчатом нагружении, принимаем Kэ,=0,7