задача 2 НГПО. Решение Рисунок 1 Резьба неравнопрочной насоснокомпрессорной трубы 1 конец сбега резьбы 2 нитки со срезанными вершинами
 Скачать 90.5 Kb.
|
|
Задача № 2 Для колонны НКТ диаметром d и толщиной стенки s определить растягивающую критическую нагрузку, нарушающую работоспособность колонны для случаев неравнопрочной колонны и равнопрочной колонны. Проверить возможность применения НКТ указанного диаметра для гидравлического разрыва пласта с давлением на устье скважины 29 МПа. Определить прочность колонны на совместное действие нагрузок в искривленной скважине глубиной L и радиусом искривления R.
Решение  Рисунок 1 – Резьба неравнопрочной насосно–компрессорной трубы: 1 – конец сбега резьбы; 2 – нитки со срезанными вершинами; 3 – основная плоскость; 4 – линия среднего диаметра Данные, для заданной трубы, взятые из справочника на нефтяные трубы, необходимые для расчета: α = 33°; l = 49,3 мм; d1= 98,52 мм; d2 = 94,90 мм; dср = 99,87 мм; σт = 655 МПа; mi = 15,2 кг/м; mм = 5,0 кг; DМ = 127 мм; Li = 10 м. Расчет насосно-компрессорных труб на растяжение Сопротивление труб осевым растягивающим нагрузкам определяется по формуле Яковлева–Шумилова. Для неравнопрочной колонны за расчетное сечение принимается сечение по основной плоскости резьбы, т.е. место, где нарезана первая полная нитка резьбы:  =  = 456500 Н,где σдоп − допускаемое напряжение; β = arctgμ = arctg 0,1 = 5,7 – угол трения; l − расстояние от торца трубы до основной плоскости, мм; b – толщина стенки трубы в расчетной плоскости, мм; b = (dср – Dв) / 2 – h / 2 = (99,87 − 94,9) / 2 − 1,8 / 2 = 4,7 мм; Dв − внутренний диаметр трубы, мм; η − коэффициент разгрузки: η = b / (b+s) = 4,74 / (4,74 + 6,5) = 0,42 мм; s − толщина стенки трубы, мм; Dc− средний диаметр в основной плоскости, мм: Dc = Dн – 2h – b = 101,6 − 2·1,8 − 4,7 = 93,3 мм, где h – глубина резьбы, мм: h = (d1 – d2) / 2 = (98,52 − 94,9) / 2 = 1,8 мм, где d1, d2 – соответственно наружный и внутренний диаметр резьбы в плоскости торца трубы, мм. Трубы с высаженными наружу концами (тип В) являются равнопрочными с резьбовыми соединениями и поэтому расчет на прочность ведут по телу трубы. Растягивающее усилие Qт, при котором в теле трубы возникает напряжение, равное пределу текучести, определяется по формуле: Qт = D s т = 3,14 · 95,1 · 6,5 · 655 = 1271350 Н, где D – средний диаметр трубы, мм: D = (Dн + Dв) / 2 = (101,6 + 88,6) / 2 = 95,1 мм. Расчет колонны НКТ на внутреннее давлениеИзбыточное внутреннее давление Рт, Па, при котором наибольшее напряжение в трубах достигает предела текучести, определяют по формуле:  = 84 МПа,где Dв – внутренний диаметр трубы, мм; 0,875 – учитывает разностенность сечения трубы. Условие прочности труб при избыточном внутреннем давлении определяют по условию: n2 · Pвн ≤ Pт, где n2 = 1,32 – коэффициент запаса. При гидравлическом разрыве пласта с давлением на устье скважины 29 МПа примем Рвн = 30 МПа. 1,32 · 30 = 39,6 МПа < 84 МПа. Следовательно, применение НКТ указанного диаметра для гидравлического разрыва пласта с давлением на устье скважины 29 МПа возможно. Расчет прочности колонны НКТ на растяжение и изгиб в искривленных скважинах Для тела трубы условие прочности между растягивающими σр, МПа, и изгибающими σn , МПа, напряжениями определяется по формуле: n1 (σр + σn) ≤ σт; 1,32 · (187 + 125) = 412 МПа < 655 МПа, где n1= 1,32 – запас прочности. Растягивающие напряжения σр, МПа, определяли согласно по формуле: σр = Q / (π · Dc · b) = 257200 / (3,14 · 93,3 · 4,7) = 187 МПа, где Q – осевая растягивающая сила, обусловленная весом колонны НКТ, Н: Q = g·(L·mi + (L / L1) · mм) = 9,81 · (1670 · 15,2 + (1670 / 10) · 5,0) = = 257200 H. Изгибающее напряжение σn , Па, определяют по формуле:  =  = 125 МПа,где Е – модуль упругости материала НКТ, Па (для стали Е = 2,1·105 МПа); D – наружный диаметр трубы, м; R – радиус искривления скважины, м. | ||||||||||||||