винт,диаф насос. Пусковой клапан
 Скачать 376.5 Kb.
|
|
Трубы Выделяются три основные группы труб: 1) Насосно-компрессорные трубы; 2) Обсадные и бурильные; 3) Трубы для нефтепромысловых коммуникаций. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) служат для: - подъема на поверхность отбираемой из пласта жидкости, смеси жидкости и газа; - подачи в скважину жидкости или газа; - подвески в скважине оборудования. НКТ изготавливаются по ГОСТ 633-80, предусматривающего изготовление гладких труб и муфт к ним, труб с высаженными наружу концами (В), гладких высокогерметичных (НКМ) и муфт к ним, а так же бузмуфтовых труб (НКБ) с высаженными наружу концами. Трубы с высаженными наружу концами имеют одинаковую прочность по основному телу и по резьбе (равнопрочные). У гладких НКТ резьба с конусностью 1:16, закругленная, с углом профиля α=  . У труб НКМ и НКБ резьба так же коническая, но с трапецеидальным профилем. Резьба этих труб имеет гладкий конический поясок, создающий дополнительное уплотнение соединения.Н       КМ и НКБ       1:16 ( 60      73 2tg =1:12         89  102 114 
 Кроме того НКТ изготавливаются из алюминиевого сплава Д16-Т. Он имеет  =330МПа,  =110МПа. Удельная прочность  их значительно выше чем у стальных Д К Е, что позволяет спускать их на большую глубину или иметь больший коэффициент запаса прочности. НКТ из сплава Д16-Т обладают и большей коррозионной стойкостью в сероводородных средах, особенно при толстослойном анодировании.Выпускаются размерами 60, 73, 89 с толщиной стенки 6-8мм. Наличие у НКТ резьбовых соединений через каждые 8-10м резко увеличивает трудоемкость работ при спуске и подъеме, поэтому заманчиво создание безмуфтовых гибких НКТ длиной 800-1200м. Такие трубы выпускаются с прокатного станка смотанными в бухту большого диаметра и монтируются на специальном агрегате (кайюбинг). На агрегате расположены: барабан с намотанными трубами, привод барабана и выпрямляющий узел над скважиной. Колонны труб сматываются с барабана, проходят через выпрямляющее устройство и выпрямленная спускается в скважину. Через такую колонну труб можно подавать жидкость в скважину для промывки песчаных пробок, спускать оборудование для ремонтных и эксплуатационных работ. К недостаткам относятся громоздкость оборудования для спуска и подъема труб, т.к. радиус изгиба труб на барабане иметь большой (R=1,5м) (сварка над устьем). В последнее время широко применяются НКТ, внутренняя поверхность которых покрыта стеклом, эпоксидной и полиамидной смолами, эмалями. Такие покрытия применяются для защиты от отложений парафина на трубах и защиты от коррозии внутренней поверхности труб, кроме того они снижают на 20-30% гидравлическое сопротивление. Покрытие стеклом обладает высокой теплостойкостью и достаточно прочно при небольших деформациях труб. Недостатки: 1) Образование микротрещин в стекле при покрытии им трубы. В результате образуются очаги коррозии и местного отложения парафина у трещин. 2) Разрушение стекла при деформации труб. Причиной этого служат различные модули упругости стекла (  Поэтому при растяжении металла такому слою стекла передаются большие усилия, нарушающие его целостность. Чтобы этого избежать необходимо соблюдать условие где P– допустимая нагрузка на трубы, определенная по условию сохранения прочности стекла: - предел прочности стекла;n –запас прочности (n=1,3-1,5)  - площади поперечного сечения слоя стекла и труб; , - модули упругости стекла и материала труб.Расчеты показывают, что при наиболее прочных марках стекла  на трубы 73х5,5мм равны 200кН (20т). При спуске на НКТ ц/б насоса эта длина не должна превышать 1500-1700м (n=1,3-1,5).покрытие труб эпоксидными смолами так же хорошо защищает их от отложений парафина. Они эластичнее стекла и при деформации труб смола не трескается. Однако, температура её применения ограничена + .В последние годы расширяется применение эмалированных труб. Они обладают высокой температуростойкостью, морозоустойчивостью и гладкой поверхностью. Для защиты НКТ от агрессивных сред трубы покрываются несколькими слоями эмали. Однако технология нанесения эмали относительно сложнее технологии покрытия стеклом и эпоксидными смолами. Общий недостаток покрытий – то, что место муфтового соединения остается незащищенным. В этом месте устанавливаются эластичные проставки, перекрывающие незащищенные места, или протекторные кольца, потенциал которых ниже, чем материал трубы и муфты. Расчет насосно-компрессорных труб. Расчеты НКТ можно разделить на технологические и прочностные. К технологически можно отнести расчеты гидравлического сопротивления потоку жидкости, определение работы газа по подъему жидкости в трубах, проверку удлинения труб. Эти расчеты обычно даются в курсе технологии добычи нефти. Расчеты на прочность ведутся: - по нагрузке, вызывающей страгивание резьбового соединения. - эквивалентному напряжению, возникающем в опасном сечении трубы с учетом давления среды и осевой нагрузке. - циклической переменной нагрузке. - усилиям, вызывающим продольный изгиб трубы. НКТ могут растягиваться под действием веса колонны труб и присоединенного оборудования, давления откачиваемой или нагнетаемой жидкости, изгибаться при опоре колонны НКТ в скважине на якорь, испытывать знакопеременные нагрузки при работе ЖГНУ. Под страгиванием резьбового соединения понимают начало разъединения трубы и муфты, когда при осевой нагрузке напряжения в трубе достигают , труба сжимается, муфта расширяется и резьбовая часть трубы выходит из муфты со смятыми и срезанными верхушками витков резьбы, но без разрыва трубы в поперечном сечении и без среза резьбы у её основания.Выражение для определения осевой нагрузки НКТ, вызывающее страгивание резьбы нашел Ф.И. Яковлев. Он рассматривал нефтепромысловые трубы как тонкостенные. Действительно у НКТ  - у основания тела, а у резьбы -15-20 (у тонкостенных труб  =18-20) где  = +b – средний диаметр тела трубы под резьбой в её основной плоскости; – внутр. диаметр трубы; b– толщина тела трубы под резьбой; - предел текучести материала трубы;l – длина резьбы с косным профилем; α – угол наклона профиля резьбы (α= ); ϕ – угол трения (ϕ= )П.П. Шумилов уточнил ср. Ф.И. Яковлева. Он ввёл коэффициент, учитывающий влияние основного тела трубы более жесткого чем резьб. часть.  , где δ – номин. толщина тела трубы, тогда По этой же формуле ведется расчет на страгивание бурильных и обсадных труб. Расчет НКТ под действием давления среды допустимого внутреннего давления ведется по формуле Барлоу:  Где D – наружный диаметр трубы;  - допустимое напряжение;Расчет на внутреннее давление производится в сечениях с минимальной толщиной стенки  и наибольшим диаметром. При расчете НКТ из D16-Т необходимо учитывать анизотропию механический свойств в осевом и окружном направлении ( =324МПа,  =300МПа).При работе ЖГНУ на НКТ действуют циклические нагрузки. При это трубы проверяются на страгивающую нагрузку и на усталость. В этом случае находят среднее  ) напряжение и амплитуду напряжений симметричного цикла  . Зная предел выносливости материала труб при симметричном цикле ( , определяют запас прочности  Где  - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности детали;  коэффициент, учитывающий свойства материала и характер нагружения. для стали «D» равен 310МПа при испытании в атмосфере и 100МПа в морской воде. =0,07-0,09 для материалов с  =370-550МПа; =0,11-0,14 для материалов с =650-750МПа;Запас прочности должен быть не ниже n=1,3-1,5.  - вес труб без учета погружения в жидкость; - вес штанг с учетом погружения их в жидкость; – вес столба жидкости в трубах; – сила инерции от массы оборвавшейся колонны штанг ( Расчет НКТ на аварийную нагрузку. При эксплуатации скважины штанговыми насосами расчет на статическую нагрузку ведут по аварийной нагрузке и на переменную нагрузку при работе насоса. Аварийной считается нагрузка при обрыве штанг:  Где  - вес труб без учета погружения их в жидкость; - сила тяжести штанг с учетом погружения их в жидкость; - сила от давления ствола жидкости в трубах; - сила инерции от массы оборвавшейся колонны штанг, определяется по ускорению свободного падения.Должно быть  , η=1,3-1,4 коэф. запаса.Переменные нагрузки на трубы возникают в связи с тем, что часть столба жидкости при ходе штанг вверх воспринимается плунжером, а при ходе вниз – полностью трубами:   где  - вес труб с учетом погружения части их в жидкость; - площади поперечного сечения труб и плунжера (не тела труб, а внутреннего канала) - давление столба жидкости; - силы трения По этим нагрузкам проверяют усталостную прочность слабого (верхнего) сечения труб (по основной плоскости резьбового соединения). Продольный изгиб труб может возникать при опоре низа труб на забой или на якорь и в некоторых др. случаях. При этом определяют критическую сжимающую нагрузку и прочность изогнутого участка трубы.  где 3,5 – коэффициент, учитывающий защемление колонны труб в пакере; Y=  - момент инерции поперечного сечения трубы (осевой); =1 - коэффициент уменьшения веса труб в жидкости; – вес 1м труб в воздухе;E – модуль упругости (стали E=  )Запас устойчивости для предотвращения изгиба применяют 3-4.  .Условие прочности для изогнутого участка колонны записывается в виде:  где  - площадь опасного сечения трубы,  ; - осевой момент сопротивления,  ; - осевое усилие, действующее на изогнутый участок трубы, мН; - запас прочности ( ;r – диаметральный зазор между НКТ и обсадной колонной; Трубы для нефтепромысловых коммуникаций Трубы промысловых коммуникаций выполняются из труб общего сортамента по ГОСТ 3262-75 (газопроводные) и ГОСТ 8732-78 (горячекатаные). Поставляются как правило без резьб. По ГОСТ 3262-75 трубы поставляются с основным проходом от 6 до 150 мм, делятся на мягкие, средние и усиленные в зависимости от испытательного давления  .Трубы по ГОСТ 8732-78, поставляются по наружному диаметру от 25 до 450мм с толщиной стенок от 2,5 до 8мм и у больших от 16 до 20мм с шагом 0,5мм. от 10……………………………….207 от 20……………………………….246 от 35……………………………….295 10Г2……………………………….265 15ХМ……………………………..226 30ХМА……………………………393 12ХН2А…………………………..393 Трубопроводы проектируются и изготавливаются в соответствии с правилами гос-чертеж-надзором. Трубы должны выдерживать давление испытания, определяемое по формуле:  Где δ – толщина стенки трубы (за вычетом допуска) [σ] – допускаемое напряжение, равное  - внутренний диаметр трубы. |
