Beregning av strekk-kraft på borestreng

Beregning av strekkbelastning på borestrengen gjøres i planleggingsfasen.
Beregningen viser hvilke grenseverdier vi har å forholde oss til slik at vi kan velge riktig utstyr til jobben.

Massen (m)

Vi starter med å finne massen av stålet borestrengen er laget av. Dette kan vi lese om i Drilling Data Handbook (DDH) kapittel B. For å finne riktig verdi må vi vite borerørets OD, nominell vekt, tooljoint-dimensjon og gjengetype/størrelse.

• I vårt eksempel bruker vi en streng som har massen m = 80 000 kilo.

Tyngdens akselerasjon (g)

Tyngdens akselerasjon er en verdi som er litt ulik etter hvor på jorden vi er. Det er funnet at kraften som virker som tyngdekraft akselererer et legeme i fritt fall med ca. 9,78 m/s² ved ekvator og 9,832 m/s² ved nordpolen.

• I det geografiske området Norge tilhører regner vi den som en fast størrelse: g = 9,81 m/s².

Strekk-kraft i luft (G)

Nå har vi nok til å beregne strekk-kraften (i Newton) av borestrengen dersom den henger i luften:

G = m x g = 80 000 x 9,81 = 784 800 N

I brønnen virker oppdriften av brønnvæsken som en hjelp mot massens nedoverkraft, og vi må derfor ta oppdriften med i beregningen.

Oppdrift (k)

Oppdriften regnes som en verdi ut fra væskens egenvekt (densitet). I Drilling Data Handbook, kapittel A, finner vi oppdriftsfaktoren (buoyancy factor) for de vanligste væskedensitetene i en brønn.

• I vår brønn er det slam med egenvekt 1,40 sg.
• I tabellen i DDH kap. A finner vi oppdriftsfaktoren for 1,40 sg, k = 0,822.

Nå har vi alt vi trenger for å finne maksimal strekkbelastning (tensile) som virker på den øverste delen av borestrengen.

For å beregne strekket T (tensile) må man finne total vekt (masse) av borestrengen, det vil si vekten av de ulike rørene i borestrengen i kilo, multiplisere med 9,81 m/s² som er jordens tyngdekraft og multiplisere med oppdriftsfaktor fra slammet, som vist i eksempelet under.

Borestrengen veier 80 000 kg og oppdriftsfaktoren er 0,822 når slamvekten er 1,40 sg.

T = 80 000 kg · 9,81 m/s² · 0,822 = 645 105, 6 N

Nå ser vi at strekk-kraften som virker i det øverste røret er redusert med nesten 140 000 Newton på grunn av oppdriften i brønnvæsken.

Å bruke benevnelsen Newton gjør at vi får store tall å forholde oss til, så det er andre varianter av Newton som f.eks. kN og 10³daN som er mer hensiktsmessige å bruke.