Практическая работа 1 (2). Изучение конструкции и расчет насоснокомпрессорных труб по дисциплине Техника и технология добычи и подготовки нефти и газа
![]()
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛОВПрактическая работа Тема: Изучение конструкции и расчет насосно-компрессорных труб по дисциплине «Техника и технология добычи и подготовки нефти и газа» Вариант 3 Выполнил: студент группы МПсз-19-01 А.В. Засыпкин Проверил: доцент к. н. Е.Б. Думлер Уфа, 2022 Исходные данные:
1. Заданная глубина спуска, м –L= 2900 м; 2. Направление скважины − вертикальное; 3. Наружный диаметр труб, мм –D = 73 мм; 4. Толщина стенки труб, мм –S= 7,0 мм; 5. Длина одной трубы, м –lТ= 7,0 м Прочностной расчет колонны НКТ 1. Расчет гладких труб Трубы типа гладкие – муфтовые, с треугольным профилем резьбы, относятся к неравнопрочным. ![]() Рисунок 1. Гладкая труба с треугольной резьбой и муфта к ней Таблица 1 Размеры гладких труб и муфт к ним, мм
Расчет гладких труб производится по резьбовой части на страгивающую нагрузку. Страгивающей называется растягивающая нагрузка, при которой напряжение, возникающее в резьбовой части, достигает предела текучести материала трубы. При страгивании труба стремится выйти из муфты за счет смятия и среза витков резьбы. Страгивающая нагрузка учитывает несущую способность только полноценных витков резьбы, имеющих полный профиль(см. рис.2). ![]() Рисунок 2. Резьбовая часть гладких труб и муфт к ним и труб с высадкой типа В и муфт к ним По страгивающей нагрузке Под страгивающей нагрузкой резьбового соединения понимают начало разъединения резьбы трубы и муфты. При осевой нагрузке напряжение в трубе достигает предела текучести материала, затем труба несколько сжимается, муфта расширяется и резьбовая часть трубы выходит из муфты со смятыми и срезанными верхушками витков резьбы, но без разрыва трубы в её поперечном сечении и без среза резьбы в её основании. ![]() ![]() ![]() где Dср - средний диаметр тела трубы под резьбой в её основной плоскости, м σт – предел текучести для материала труб, Па Dвнр – внутренний диаметр трубы под резьбой, м В – толщина тела трубы под резьбой, м S - номинальная толщина трубы, м α – угол профиля резьбы для НКТ по ГОСТ 633-80 α = 60º φ – угол трения, для стальных труб = 9º l – длина резьбы, м. Максимальная растягивающая нагрузка при подвеске оборудования массой М на колонне НКТ составляет Рmax = gLq + Mg ![]() где q – масса погонного метра трубы с муфтами, кг/м. Если Рст< Рmax, то рассчитывают ступенчатую колонну. Глубину спуска для различных колонн определяют из зависимости ![]() ![]() Для равнопрочных (высаженных наружу) труб вместо Рстi определяется предельная нагрузка Рпр ![]() n1 – запас прочности (для НКТ допускается n1 = 1,3 – 1,4) Dн, Dвн – наружный и внутренний диаметр трубы. ![]() Где n1 – запас прочности = 1,50 Вывод Максимально возможная длина пускаемой колонны составила ![]() Если в результате расчетов в каких-либо вариантах предельно допустимая длина колонны труб Lдопокажется меньше заданной L= 2900 м, то расчет следует повторить, принимая для труб более прочный материал К и добиваясь выполнения условия Lдоп >L. Если условие выполняется и Lдопокажется меньше заданной, то подводим итог выполненной работы (ВЫВОД) Предлагаю выполнить колонну НКТ из труб 73 х 7,0 Д ГОСТ 633-80 2. Расчет труб с высаженными наружу концами типа В Трубы типа В – муфтовые, с безупорным соединением и треугольным профилем резьбы, относятся к равнопрочным. ![]() Рисунок 2. Труба с высаженными наружу концами с треугольной резьбой (типа В)и муфта к ней Расчет равнопрочных труб производится исходя из прочности тела трубы по следующей методике: 1. Согласно варианта задания из таблицы исходных данных задаемся (например): Заданная глубина спуска, м –L = 2900 м; Направление скважины − вертикальное; Наружный диаметр труб, мм –D = 73 мм; Толщина стенки труб, мм –S = 7,0 мм.; Длина одной трубы, м –lТ = 7,0 м 2.Определяем действующую нагрузку для равнопрочных труб: ![]() где S –толщина стенки трубы, м; Dср – средний диаметр трубы, м; Dвн – внутренний диаметр трубы, м; σТ – предел текучести материала, МПа. При выполнении расчетов сначала задаемся наименее прочным, а следовательно, более дешевым материалом – группой прочности стали Д с самым низким пределом текучести σТ = 379 МПа. 3. Определяем допускаемую нагрузку для равнопрочных труб: ![]() nı– коэффициент запаса прочности, зависящий от угла наклона оси скважины. Величина коэффициента для вертикальных скважин nı =1,3, а для наклонно-направленных скважин увеличивается на 15 – 20 % . 4. Определяем предельно допустимую длину подвески одноразмерной колонны труб из условия максимально допустимой растягивающей нагрузки для слабого сечения трубы с учетом коэффициента запаса прочности: ![]() ![]() Таблица 2Размеры труб с высаженными наружу концами и муфт к ним (В),мм
Для этого необходимо определить приведенный вес. Если в справочных материалах указана масса (см. таблицы соответствующие типам труб 2,3,4,5), то приведенный вес определяется из выражения: ![]() lТ – длина трубы, м; ![]() g– ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с2. Если в результате расчетов в каких-либо вариантах предельно допустимая длина колонны труб Lдопокажется меньше заданной L= 2900 м, то расчет следует повторить, принимая для труб более прочный материал К и добиваясь выполнения условия Lдоп >L. Если условие выполняется и Lдопокажется меньше заданной, то подводим итог выполненной работы Предлагаю выполнить колонну НКТ из труб В 73 х 7,0 Д ГОСТ 633-80 3. Расчет гладких высокогерметичных труб (НКМ) Насосно-компрессорная (НК) с муфтовым (М) соединением гладкая высокогерметичная с трапецеидальной резьбой с высаженными наружу концами труба. ![]() Рисунок 3 Труба гладкая высокогерметичная с трапецеидальной резьбой и муфта к ней (типа НКМ по ГОСТ 633–80 и типа Т по ГОСТ Р 52203–2004) Таблица 3Размеры труб гладких высокогерметичных и муфт к ним (НКМ),мм
Для труб типа НКМ растягивающая нагрузка, при которой в опасном сечении соединения напряжения достигают предела текучести: ![]() где ![]() ![]() Допускаемая нагрузка для труб НКМ: ![]() где ![]() Определяем предельно допустимую длину подвески одноразмерной колонны труб из условия максимально допустимой растягивающей нагрузки для слабого сечения трубы с учетом коэффициента запаса прочности: ![]() ![]() Для этого необходимо определить приведенный вес. Если в справочных материалах указана масса (см. таблицы соответствующие типам труб 2,3,4,5), то приведенный вес определяется из выражения: ![]() lТ – длина трубы, м; ![]() g– ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с2. Если в результате расчетов в каких-либо вариантах предельно допустимая длина колонны труб Lдопокажется меньше заданной L= 2900 м, то расчет следует повторить, принимая для труб более прочный материал К и добиваясь выполнения условия Lдоп >L. Если условие выполняется и Lдопокажется меньше заданной, то подводим итог выполненной работы Предлагаю выполнить колонну НКТ из труб НКМ 73 х 7,0 Д ГОСТ 633-80 4. Расчет безмуфтовых высокогерметичных труб (НКБ): ![]() Рисунок 4. Труба высокогерметичная безмуфтовая с высаженными наружу концами и трапецеидальной резьбой (типа НКБ по ГОСТ 633–80 и типа Б по ГОСТ Р 52203–2004) Таблица 4Размеры безмуфтовых труб с высаженными наружу концами (НКБ),мм
Определяем действующую нагрузку для равнопрочных труб: ![]() где S –толщина стенки трубы, м; Dср – средний диаметр трубы, м; Dн – наружный диаметр трубы, м; Dвн – внутренний диаметр трубы, м; σТ – предел текучести материала, МПа. При выполнении расчетов сначала задаемся наименее прочным, а следовательно, более дешевым материалом – группой прочности стали Д с самым низким пределом текучести σТ = 379 МПа. Определяем допускаемую нагрузку для равнопрочных труб: ![]() nı– коэффициент запаса прочности, зависящий от угла наклона оси скважины. Величина коэффициента для вертикальных скважин nı =1,3, а для наклонно-направленных скважин увеличивается на 15 – 20 % . Определяем предельно допустимую длину подвески одноразмерной колонны труб из условия максимально допустимой растягивающей нагрузки для слабого сечения трубы с учетом коэффициента запаса прочности: ![]() ![]() Для этого необходимо определить приведенный вес. Если в справочных материалах указана масса (см. таблицы соответствующие типам труб 2,3,4,5), то приведенный вес определяется из выражения: ![]() lТ – длина трубы, м; ![]() g– ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с2. Если в результате расчетов в каких-либо вариантах предельно допустимая длина колонны труб Lдопокажется меньше заданной L= 2900 м, то расчет следует повторить, принимая для труб более прочный материал К и добиваясь выполнения условия Lдоп >L. Если условие выполняется и Lдопокажется меньше заданной, то подводим итог выполненной работы Предлагаю выполнить колонну НКТ из труб НКБ 73 х 7,0 Д ГОСТ 633-80 Список литературы 1.Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов В.С., Пекин С.С. Оборудование для добычи нефти и газа: В 2 ч. – М: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – Ч.1. – 768 с. 2.Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. Учебное пособие для вузов – М: ФГУП Изд-во«Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. – 816 с. 3.Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов В.С., Пекин С.С. Оборудование для добычи нефти и газа: В 2 ч. – М: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. – Ч.2. – 792 с. 4.Добыча нефти штанговыми насосами. А.К. Мухаметзянов, И.Н. Чернышев, А.И. Липерт, С.Б. Ижемчугин. – М.: Недра, 2013. – 350с. 5.Юрчук А.М., Истомин А.З. Расчеты в добыче нефти. Учебник для техникумов, 3-е изд., перераб. и доп., М. «Недра», 2009, 271 с. 6.Нефтегазопромысловое оборудование / Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Каштанов В.С. и др. Под общей ред. В.Н.Ивановского. Учебник для ВУЗов. – М.: «ЦентрЛитНефтеГаз» 2006. – 720 с. 7.Трубы нефтяного сортамента: Справочник / под ред. А.Е. Сарояна. – 3е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 2007. – 488 с. 8.Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. Учебное пособие. – М.: Недра, 2013. – 312 с. |