Розрахунок насосно-компресорних труб на розтягування та на внутрішній тиск

Сторінки роботи

зміст роботи

2 розрахунок насосно-компресорних труб

Для колони НКТ діаметром d і товщиною стінки s визначити розтягуючу критичну навантаження, порушує працездатність колони для випадків нерівноміцної колони і рівноміцної колони. Перевірити можливість застосування НКТ вказаного діаметра для гідравлічного розриву пласта з тиском на гирлі свердловини 29 МПа. Визначити міцність колони на спільну дію навантажень у викривленій свердловині глибиною L та радіусом викривлення R.

Колона труб, мм

Глибина свердловини L, м

Радіус викривлення свердловини R, м

Товщина стінки s

1 - кінець бігу різьблення; 2 – нитки зі зрізаними вершинами;

3 – основна площина; 4 – лінія середнього діаметра

Малюнок 1- Різьблення нерівноміцної насосно-компресорної труби

Дані для заданої труби, взяті з довідника на нафтові труби, необхідні для розрахунку:

α = 33 °; l = 29,3 мм; L=42 мм; d1 = 58,494 мм; d2 = 55,67 мм; dср = 58,989 мм; σт = 379 МПа; σв = 655 МПа; mi = 6,8 кг/м; mм = 1,5 кг; DМ = 77,8 мм;

Розрахунок насосно-компресорних труб на розтягування

Опір труб осьовим розтягуючим навантаженням визначається за формулою Яковлєва-Шумилова. Для нерівноміцної колони за розрахунковий переріз приймається переріз основною площині різьблення, тобто. місце, де нарізана перша повна нитка різьблення:

= ,

де σдоп - допустима напруга;

β = arctgμ = arctg 0,1 = 5,7 – кут тертя;

l − відстань від торця труби до основної площини, мм;

b – товщина стінки труби у розрахунковій площині, мм;

b = (dср - Dв) / 2 - h / 2 = (58,989 - 50,3) / 2 - 1,41 / 2 = 3,64 мм;

Dв −внутрішній діаметр труби, мм;

η-коефіцієнт розвантаження:

η = b / (b + s) = 3,64 / (3,64 + 5) = 0,42 мм;

s − товщина стінки труби, мм;

Dc− середній діаметр в основній площині, мм:

Dc = Dн – 2×h – b = 60,3 − 2·1,41 − 3,64 = 53,84 мм,

де h – глибина різьблення, мм:

h = (d1 - d2) / 2 = (58,494 - 55,67) / 2 = 1,41 мм,

де d1, d2 - відповідно зовнішній і внутрішній діаметр різьблення в площині торця труби, мм.

Труби з висадженими назовні кінцями (тип В) є рівноміцними з різьбовими з'єднаннями і тому розрахунок на міцність ведуть по тілу труби. Зусилля Qт, що розтягує, при якому в тілі труби виникає напруга, рівну межі плинності, визначається за формулою:

Qт = p × Dс × s × sт = 3,14 · 55,3 · 5 · 379 = 329052 Н,

де Dс - середній діаметр труби, мм:

Dс = (Dн + Dв) / 2 = (60,3 + 50,3) / 2 = 55,3 мм.

Розрахунок колони НКТ на внутрішній тиск

Надлишковий внутрішній тиск Рт, Па, при якому найбільша напруга в трубах досягає межі плинності, визначають за формулою:

де Dв – внутрішній діаметр труби, мм;

0,875 – враховує різниця перетину труби.

Умову міцності труб при надмірному внутрішньому тиску визначають за умовою:

де n2 = 1,32 – коефіцієнт запасу.

При гідравлічному розриві пласта з тиском на гирлі свердловини 29 МПа приймемо Рвн = 30 МПа.

---