Вариант. Решение Расчет по страгивающей нагрузке
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
Решение: Определение наименьшей величины осевой силы Q, действующей на пакер, обеспечивающей герметичное разобщение ствола скважины по вертикали проводится по формуле:  где  - перепад давления, воспринимаемый пакером, Па;  - площадь поперечного сечения уплотнительного элемента в деформированном состоянии, м2; G- модуль сдвига резины, Па (для всех вариантов 10 МПа);  - радиус резины после деформации, м;  - наружный радиус резины до деформации,  =1.13 для обсадных колонн 146, 168 мм, =1.07-1.09 для обсадных колонн 178 и 299 мм;  внутренний радиус уплотнительного элемента, м (совпадает с радиусом корпуса пакера). м - площадь поперечного сечения уплотнительного элемента в деформированном состоянии;G = 10 ∙ 106 Па - модуль сдвига резины;  - радиус резины после деформации; - внутренний радиус уплотнительного элемента, м (совпадает с радиусом корпуса пакера); м - наружный радиус резины до деформации.Получаем   10,09 МПа Определение наибольшей высоты уплотнительного элемента пакера, м:  hmax =  = 0,76 мгде  - коэффициент трения резины о сталь, принимаем равным 0.6.Определение оптимальной длины хода штока пакера:  S =  = 0,17мОпределение предельной осевой нагрузки на плашечный захват пакера, при котором не происходит разрушения обсадной колонны:  где  - предел текучести материала обсадной трубы, Па;  - внешний диаметр обсадной колонны, м;  - внутренний диаметр обсадной колонны, м;  - угол конуса плашки;  - количество плашек;  - осевая длина плашки, м;  длина хорды плашки в диаметральном сечении, м;  стрела профиля плашки, м. 0,0031мм  10427кН Задача 4. Выбор фонтанной арматуры. 1. Подобрать диаметр штуцера фонтанной арматуры для обеспечения требуемого дебита скважины Q по известным коэффициенту продуктивности K (для всех вариантов 3·10-6 м3/Па·сут), показателю режима фильтрации n (для всех вариантов 1.25), а также величине пластового давления Pпл. Также в результате расчета будет известно устьевое (буферное) давление, которое позволит подобрать рабочее давление фонтанной арматуры. 2. Необходимо подобрать фонтанную арматуру с указанием её обозначения для заданных условий, рассчитать толщину стенок. Исходные данные смотри в таблице 4. Таблица 4- исходные данные к задаче 4
Решение: 1. По основному уравнению притока (  ) найти требуемое забойное давление  , которое обеспечит необходимый дебит Q c учетом заданных коэффициента продуктивности K и показателя режима фильтрации n. =  = 72,38 МпаРассчитаем площадь поперечного сечения полости НКТ по формуле  Рассчитаем скорость течения жидкости в колонне НКТ  Рассчитаем число Рейнольдса по формуле  Так как Re < 2300, то коэффициент гидравлического сопротивления можно рассчитать по формуле  Рассчитаем потери давления в трубопроводе по формуле  Затем для расчета устьевого давления, воспользоваться зависимостью:  где  - устьевое (буферное) давление, Па;  - средняя плотность жидкости по стволу скважины (принять для всех вариантов =720 кг/м3);  - глубина до интервала перфорации, м;  - потери давления на трение в подъемных трубах ( , где  для чисел Рейнольдса до  2300, число Рейнольдса рассчитываем по зависимости  , при этом d- внутренний диаметр подъемных труб, м; L- длина подъемных труб, м; υ- скорость течения жидкости в подъемных трубах, м/с; ν- кинематическая вязкость пластовой жидкости (для всех вариантов принять равной 10-4 м2/с). = 72,38*106-720*9,81*5000- 1,01*106 = 36,05 МПаПодберем внутренний диаметр бокового отвода фонтанной арматуры из стандартного ряда таким образом, чтобы при данном дебите скважины значение скорости пластовой жидкости в нем было в диапазоне от 0,5 м/с до 5 м/с. Сделать это можно при помощи следующей формулы  , где  – скорость жидкости в боковом отводе фонтанной арматуры;  – номинальный внутренний диаметр проходного отверстия бокового отвода фонтанной арматуры.Диаметр отверстия штуцера, который обеспечит требуемое устьевое давление, можно найти из следующей зависимости  где  диаметр отверстия штуцера, м;  внутренний диаметр бокового отвода фонтанной арматуры, м (выбирается из стандартного ряда 50, 65, 80, 100 и 150 мм таким, чтобы скорость движения жидкости в нем  была не менее 0.5 м/с и не более 5 м/с;  скорость движения жидкости в отверстии штуцера, м/с.Подставляя в формулу номинальные величины внутренних диаметров проходного отверстия бокового отвода фонтанной арматуры, получим значения скоростей жидкости в боковом отводе фонтанной арматуры. Результаты расчета представим в виде таблицы. Таблица– Скорость жидкости в боковом отводе фонтанной арматуры
Выбираем dфа = 65 мм, при котором скорость в боковом отводе составит 1,12 м/с. dшт по формуле:   Vшт = 4,27 м /c 2. Рекомендации для подбора фонтанной арматуры: По найденному устьевому давлению подбираем ближайшее большее рабочее давление фонтанной арматуры из стандартного ряда давлений – 36,05 МПа. Для давлений от 7 до 35 МПа рекомендуется применять тройниковую арматуру. Скорости движения жидкости в вертикальной части и боковых отводах должны находиться в пределах 0.5-5 м/с, исходя из этого подбирается диаметр. При наличии значительного количества механических примесей (свыше 100 мг/л) необходимо предусмотреть дополнительные отводы. При этом плотность песка принять равной 1700 кг/м3. Рассчитаем массовое содержание механических примесей в пластовой жидкости по формуле  кг/м3=10600мг/лТак как 10600 мг/л > 100 мг/л, необходимо предусмотреть дополнительные отводы, чему соответствует третья типовая схема фонтанной елки по ГОСТ 13846-89. Для средних давлений применяют прямоточные задвижки. Толщину стенок фонтанной арматуры рассчитывают по зависимости  где  – внутренний диаметр рассчитываемого сечения фонтанной арматуры; – давление опрессовки; – увеличение толщины стенки, учитывающее коррозию за весь срок службы. Подставляя в формулу известные величины, получаем Толщину стенок фонтанной арматуры рассчитывают по зависимости: где - внутренний диаметр рассчитываемого сечения фонтанной арматуры, м;  - давление опрессовки, Па; - предел текучести материала арматуры, Па (принять для всех вариантов равным 550 МПа);  - увеличение толщины стенки, учитывающее коррозию за весь срок службы (срок службы 25 лет, при этом потеря толщины стенки в год для обычного исполнения 0.01 мм/год, К1- 0.05 мм/год, К2- 0.1 мм/год, К3- 0.3 мм/год), м.S =  =19,46ммВ соответствии с ГОСТ 13846-89 обозначение фонтанной арматуры с подобранными параметрами – АФ3А-65×14К3 ГОСТ 13846-89. Задача 5. Расчет фланцевого соединения фонтанной арматуры. Рассчитать на прочность фланцевое соединение фонтанной арматуры, подобранной в задаче 4, с указанием необходимого количества шпилек.  Рисунок 3- конструкция и размеры фланцевого соединения Из результатов решения задачи 4 (условный диаметр прохода, рабочее давление) подобрать из таблицы 5.1 размеры прокладки и размеры шпилек. Таблица 5.1- размеры фланцевых соединений.
Затем по дополнительным исходным данным из таблицы 5.2 по указаниям, приведенным ниже, рассчитать количество шпилек, необходимое для фланцевого соединения. Таблица 5.2- исходные данные к задаче 5
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||