Calcul Tevi

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DrillTec GUT GmbH 04/07/2023 Seite 1

Calcul pentru tuburi din otel

Lungimea tubului: 440 m Presiune interna etapa constructie

Tensiuni pe circumferinta 1.58 N/mm²Diametrul exterior al tevii 508 mm Tensiuni longitudinale 0.79 N/mm²Grosimea peretelui 22 mmLimita de rupere a materialului: 480 N/mm² Presiune interna etapa functionare

Tensiuni pe circumferinta 10.55 N/mm²Grosime invelis: 5 mm Tensiuni longitudinale 5.27 N/mm²Densitate invelis: 1200 kg/m³Grosime captuseala/invelis interior 0 mm Tensiuni din presiunea exterioaraDensitate captuseala/invelis interior: 2200 kg/m³ Presiunea exterioara maxima 1.84 bar

Tensiuni pe circumferinta: -1.94 N/mm²Presiunea de exploatare/functionare 10 bar Tensiuni longitudinale: -0.97 N/mm²Presiunea de testare: 15 barPresiunea interioara etapa de construct 1.5 bar Tensiuni radiale

prin presiunea de testare in so -1.5 N/mm²Densitatea noroiului de foraj: 1250 kg/m³ prin presiunea de lucru -1 N/mm²

prin presiunea ext a noroiului 0.18 N/mm²0.3

Coef de frecare tub-suporti role: 0.1 Incovoiere (consola la capat/sfarsit)Frecare tub - noroi de foraj: 0.2 kN/m³ Moment (tub gol) 301.7 kNm

Tensiuni la incovoiere 77.1 N/mm²Raza foraj 700 m Moment (tub umplut cu apa) 488.3 kNmRaza arc superior 600 m Tensiuni la incovoiere 124.8 N/mm² o.k.

Distanta suporti role 15 m Incovoiere (intre lagare/sprijin)Distanta suporti role arc superior: 12 m Moment (tub gol) 75.4 kNmForta portanta suporti role: 20 t Tensiuni la incovoiere 19.3 N/mm²

Moment (tub umplut cu apa) 122.1 kNm15 m Tensiune de incovoiere 31.2 N/mm²

Factor/coef de siguranta: 1.5 Incovoiere (pe arcul superior)Moment (tub gol) 48.3 kNmTensiuni la incovoiere 12.3 N/mm²

Raza de indoire Moment (tub umplut cu apa) 78.1 kNmEtapa de constructie 164 m Tensiuni la incovoiere 20.0 N/mm²Tensiune/Efort la incovoiere: 319.2091 N/mm²

Tractiune pe suporti roleEtapa de functionare/exploatare 166 m Greutate tub (gol) 2.68 kN/mTensiune/Efort la incovoiere: 314.7 N/mm² Forta de tractiune: 205 kN

Tensiune de intindere: 6.1 N/mm²DVGW 327 m Greutate tub (umplut cu apa): 4.34 kN/mTensiune/Efort la incovoiere: 160 N/mm² Forta de tractiune: 332 kN

Tensiuni de intindere: 9.9 N/mm²700 m

Tensiune/Efort la incovoiere 74.7 N/mm² Tractiune - Portanta in gaura de forajPortanta 2.58 kN/m

Arc superior 600 m Forta normala (tub gol) 0.10 kN/mTensiune/Efort la incovoiere 87.2 N/mm² Tractiune: 227 kN

Tensiuni de intindere: 6.7 N/mm²600 m

9473 kN Forta normala (plin cu apa): 1.76 kN/m

Coef de frecare tub-BL-perete:

Adancimea de montaj max

dupa instalare

forta de tractiune admisib. pe suporti role

G13

Knopf: 1,5 fache Sicherheit

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forta de tractiune admisib. in gaura de 700 m Forta de tractiune: 652 kN8238 kN Tensiuni de intindere: 19.4 N/mm²

Tub in solTensiuni longitudinale Tensiuni longitudinale:din incovoierea tubului in arcul superior 87.2 N/mm² din indoirea tevii 74.7 N/mm²prin tractiune 6.1 N/mm² prin presiunea de testare 7.9 N/mm²Suma: 93.3 N/mm² prin presiune exterioara -1.0 N/mm²contributie procentuala: 19.4 % Suma: 81.7 N/mm²Tensiuni echivalente/comparative: 93.7 N/mm² o.k. Contributie procetuala: 17.0 %contributie procentuala: 19.5 % Tensiuni tangentiale:

prin presiunea de testare 15.8 N/mm²prin presiunea exterioara -1.9 N/mm²

Tensiuni longitudinale: Suma: 13.9 N/mm²din indoirea tubului 74.7 N/mm² contributie procentuala: 2.9 %prin tractiune 19.4 N/mm² Tensiuni radiale:prin presiune ext -1.0 N/mm² presiunea de testare: -1.5 N/mm²Suma: 93.2 N/mm² o.k. presiune ext a coloanei de nor 0.2 N/mm²contributie procentuala: 19.4 % Suma: -1.3 N/mm²Tensiuni tangentiale: contributie procentuala: -0.3 %prin presiune ext -1.9 N/mm² Tensiuni echivalente/compar 76.9 N/mm²Tensiuni radiale: contributie procentuala: 16.0 N/mm²Presiunea ext a coloanei de noroi: 0.2 N/mm²Tensiuni echivalente: 94.5 N/mm² o.k.contributie procentuala: 19.7 %

Tub in gaura de foraj dupa tragere/antrenare

Tub in gaura deforaj la introducere:

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Pulling-Calculation HDD

Pipe-material: Steel X65

Client: STARSTROY

Project: SAKHALIN II

Crossing: Tym 1

Engineering:

Drilling length: 440 m

pipe 20" Oil pipe

Pipe diametre: 508 mm

prepared: S.Bunge



1.0 Pipe Dimensions

Outside Diametre: 508 mm

wall thickness: 22 mm

Inside diametre: 464 mm

average pipe radius: 243 mm

Cross section steel: 33590 mm²

section modulus: 3912431 mm³E-modulus: 206000 N/mm²density pipe material: 7850 kg/m³Yield point pipe material: K 480 N/mm²length: L 765 m

coating thickness (1) 5 mm

density coating (1) 1200 kg/m³

coating thickness (2) 0 mm

density coating (2) 0 kg/m³

coating thickness, total: 5 mm

average coating density 1200 kg/m³

inside coating: 0 mm

density inside coating: 2200 kg/m³

pipe surface: 1.627 m²

working pressure 10 bar

test pressure 15 bar

inside pressure (during construction) 1.5 bar

da

sRohr

di

rm

AStahl

WRohr

ERohr

gRohr

du1

gu1

du2

gu2

du

gu

dIA

gIA

A Rohr

pB

pPrüf

pBau



2.0 Additional Parameters

density of water: 1000 kg/m³

density of drilling mud: 1250 kg/m³

friction coeff. Pipe - soil: 0.3

friction Pipe - drilling mud: 0.2 kN/m²

friction coefficient on rollers: 0.1

min. radius of curvature: 700 mradius over bend: 600 m

distance rollers: a 15 m

distance rollers on over bend: 12 m

capacity of each roller: 20 t

max. drilling depth: T 15 m

safety factor: S 1.5

weights:

pipe (excl. Coating) 263.7 kg/m

Coating (1) 9.7 kg/m

Coating (2) 0.0 kg/m

coating - inside: 0.0 kg/m

water filling: 169.1 kg/m

gw

gspü

µBL

µSp

µBö

RBohrg.

ROBog

a1

FBo

mR

mUm1

mUm2

mIA

mWa



3.0 Tensions due to internal pressure

external stress:

longitudinal stress

3.1 Internal pressure during construction time

external stress: 1.6 N/mm²

longitudinal stress 0.8 N/mm²

3.2 working pressure



3.3 Test pressure



3.4 Tensions from external pressure

max. external pressure pa 1.8 bar

external stress: -1.9 N/mm²

longitudinal stress -1.0 N/mm²

3.5 Radial tensions

test pressure: -1.5 N/mm²

working pressure -1.0 N/mm²

external pressure (mud) 0.18 N/mm²

SU-Bau

SL-Bau

SU-Betr

SL-Betr

SU-Prüf

SL-Prüf

SU-Außen

SL-Außen

SR-Prüf

SR-Betr.

SR-Spülg.

SU=π⋅d i2⋅sRohr

SL=π⋅d i4⋅sRohr



4.0 Tensions from bow

4.1 Tensions from overhang bow at the pipe end on rollers

Bending moment: GR-pipe weight / m

bending stress:

moment (pipe empty) 301.7 kNm

bending stress: 77.1 N/mm²

moment (pipe water filled) 488.3 kNm

bending stress: 124.8 N/mm² o.k.

4.2 Between the supports (rollers)

Bending moment: GR-pipe weight / m

bending stress:





4.3 Between the supports (over bend) with a1 = 12 m





MLL

SB-LL

MWL

SB-WL

MLL

SB-LL

MWL

SB-WL

MOLL

SB-OLL

MOWL

SB-OWL

M=GR⋅a²2

S=MW

M=GR⋅a²8

S=MW



5.0 bending radius and bending stress

bending radius acc. DVGW:

bending radius:

allowed bending stress:

longitudinal stress due to internal pressure

construction time: 164 m


operating time: 166 m for gas only


during pressure test: 168 m


acc. DVGW 327 m for gas only

Biegespannung: 160.0 N/mm²

pipe in place: 700 m


over bend: 600 m


Rmin-Bau

SB-Bau

Rmin-Betr

SB-Betr

Rmin-Prüf

SB-Prüf

Rmin-DVGW

SB-DVGW

RBohrg.

SB-Bohrg1

ROBog

SB-OBog1

R=206⋅da⋅SK

R=da2⋅ ESB−zul

SB−zul=KS

−Sa

Sa=pi⋅d i4⋅s



6.0 Buoyancy forces, pulling forces, tensile stresses

pipe at surface on pipe-rollers

pipe weight (empty) 2.68 kN/m

pulling force: 205 kN

tensile stress: 6.1 N/mm²

pipe weight (water filled) 4.34 kN/m

pulling force: 332 kN


pipe in bore hole

buoyancy: 2.58 kN/m

net buoyancy force (pipe empty) 0.10 kN/m

pulling force: 227 kN o.k.


net buoyancy force (pipe filled) 1.76 kN/m

pulling force: 652 kN o.k.


600 m

9473 kN

700 m

8238 kN

ENDE

GLL

FLL

SZLL

GWL

FWL

SZWL

FAuf

GLB

FLB

SZLB

GWB

FLB

SZLB

allowed pulling force on rollers: R =

Fzul1

allowed pulling force during pull back: R =

Fzul2



7.0 Summe der Spannungen (Vergleichsspannung)

Die Summe der Spannungen aus Zug, Biegung, Innen- und Außendruckwird für verschiedene Bauzustände betrachtet, wobei jeweils der ungünstigste Fall angesetzt wird.

Die Vergleichsspannung SV wird nach der GE-Hypothese wie folgt ermittelt:

7.1 Rohr an Land aufgebaut während der Druckprobe

Längsspannungen:

durch Prüfdruck 7.9 N/mm²

aus Durchbiegung 31.2 N/mm²Summe: SL 39.1 N/mm²prozentualer Anteil: SL/K 8.1 %

Umfangsspannungen:

durch Prüfdruck 15.8 N/mm²prozentualer Anteil: SU/K 3.3 %

Radialspannungen:

durch Prüfdruck: -1.5 N/mm²prozentualer Anteil: SR/K 0.3 %

Vergleichsspannung: SV 35.4 N/mm²prozentualer Anteil: SU/K 7.4 %

Su - Summe der Umfangsspannungen (Innendruck-Außendruck)

SL - Summe der Längsspannungen (Zug, Biegung, Innendruck)

SR - Summe der Radialspannungen (Innendruck-Außendruck)

SL-Prüf

SL-Prüf

SU-Prüf

SR-Prüf

SV=1

√2⋅√( SU−SL )²+( SL−SR) ²+( SR−SU )²



7.2 Rohr an Land aufgebaut während des Einziehens

Längsspannungen:

aus Rohrbiegung im Oberbogen 87.2 N/mm²

durch Zug 6.1 N/mm²

Summe: SL 93.3 N/mm² o.k.prozentualer Anteil: SL/K 19.4 %

Umfangsspannungen: vernachlässigbar 0.0

Radialspannungen: vernachlässigbar 0.0

Vergleichsspannung: SV 93.7 N/mm² o.k.prozentualer Anteil: SV/K 19.5 %

7.3 Rohr im Bohrloch während des Einziehens

Längsspannungen:

aus Rohrbiegung 74.7 N/mm²

durch Zug 19.4 N/mm²

durch Außendruck -1.0 N/mm²

Summe: SL 93.2 N/mm² o.k.prozentualer Anteil: SL/K 19.4 %

Umfangsspannungen:


Radialspannungen:

Außendruck Spülungssäule: 0.2 N/mm²

Vergleichsspannung: SV 94.47 N/mm² o.k.prozentualer Anteil: SV/K 19.7 %

SB-OBog1

SZLL

SB-Bohrg1

SZLB

SL-Außen

SU-Außen

SR-Spülg.



7.4 Rohr im Bohrloch nach dem Einziehen (Druckprobe)

Längsspannungen:

aus Rohrbiegung 74.7 N/mm²


durch Außendruck -1.0

Summe: SL 81.7 N/mm²prozentualer Anteil: SL/K 17.0 %

Umfangsspannungen:



Summe: SU 13.9 N/mm²prozentualer Anteil: SU/K 2.9 %

Radialspannungen:

durch Prüfdruck: -1.5 N/mm²

Außendruck Spülungssäule: 0.2 N/mm²Summe: SR -1.3 N/mm²prozentualer Anteil: SR/K -0.3 %

Vergleichsspannung: SV 76.86 N/mm²prozentualer Anteil: SV/K 16.0 %

SB-Bohrg1

SR-Prüf

SL-Außen

SU-Prüf

SU-Außen

SR-Prüf

SR-Spülg.

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