РИАП. Сборник задач По дисциплине Машины и Оборудование для Добычи и Подготовки Нефти и Газа
 Скачать 3.32 Mb.
|
|
Федеральное агентство по образованию ФГАОУ ВПО “Сибирский Федеральный Университет” Институт Нефти и Газа Кафедра “Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов” Сборник задач По дисциплине: «Машины и Оборудование для Добычи и Подготовки Нефти и Газа» Составил: ст. преподаватель кафедры МОНГП Спирин Т. С. Красноярск, 2013 г. Задача 1. Прочностной расчет насосно-компрессорных труб (НКТ). Рассчитать на прочность колонну НКТ по исходным данным из таблицы 1.1. Таблица 1.1- исходные данные
Расчет по страгивающей нагрузке. Под страгиванием резьбового соединения понимают начало разъединения резьбы трубы и муфты. При страгивающей осевой нагрузке напряжение в трубе достигает предела текучести материала, а 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 ее поперечном сечении и без среза резьбы в ее основании.    где  средний диаметр тела трубы под резьбой в ее основной плоскости, м;  предел текучести для материала труб, Па (подобрать исходя из принятой группы прочности материала трубы);  минимальный диаметр трубы по впадинам резьбы, м;  - минимальная толщина тела трубы под резьбой;  номинальная толщина стенки трубы, м;  угол профиля резьбы, для НКТ по ГОСТ 633-80 =600;  угол трения, для стальных труб =90;  длина резьбы, м. При расчете и необходимо учитывать конусность резьбы НКТ 1:16.Характеристики НКТ приведены ниже. Предел текучести в МПа материала труб НКТ по группам прочности: Д……………………379 К…………………....491 Е……………………552 Л…………………...654 М…………………..758 Р……………………930 Таблица 1.1- ГОСТ 633-80. Трубы гладкие с треугольной резьбой.
Максимальная растягивающая нагрузка при подвеске оборудования массой Mна колонне НКТ составляет:  где  - глубина спуска НКТ; - ускорение свободного падения, м/с2;  масса погонного метра трубы с муфтами, кг/м;  масса поднимаемой жидкости в НКТ (считаем, что высота столба жидкости равна длине НКТ и плотность жидкости 850 кг/м3).Если  , то принимают одноступенчатую колонну труб.Если  , то рассчитывают колонну со ступенями различного диаметра.Глубины спуска для различных колонн определяют из зависимости (колонны нумеруются снизу вверх):  Расчет по действию внутреннего или внешнего давления. При действии внешнего или внутреннего избыточного давлений дополнительно к осевым напряжениям  действуют радиальные  и кольцевые напряжения  : если внутреннее давление больше наружного  если наружное давление больше внутреннего   где  и  соответственно внутреннее и наружное давления.По теории наибольших касательных напряжений находят эквивалентное напряжение:  где  - наибольшее, а  - наименьшее напряжение из осевых, радиальных и касательных напряжений, вычисленных ранее.Затем эквивалентное напряжение сравнивается с пределом текучести материала труб, взятому с коэффициентом запаса прочности 1.35.  1.3 Расчет на действие изгибных напряжений. При опоре низа колонны НКТ о забой или на пакер возникает продольный изгиб колонны труб. При изгибе труб на большой длине возможно зависание колонны НКТ за счет трения о обсадную колонну. При этом максимальное осевое усилие, которое может передавать колонна НКТ на забой или на пакер с учетом силы трения рассчитывается по зависимости:  где  - коэффициент трения колонны НКТ о обсадную колонну (принимаем равным 0.2);  радиальный зазор между наружной стенкой колонны НКТ и внутренней стенкой обсадной колонны, м;  коэффициент потери веса труб в жидкости т.е. отношение веса труб в жидкости к весу труб в воздухе, при этом колонна НКТ полностью погружена в жидкость;  модуль упругости материала НКТ (для стали  );  момент инерции поперечного сечения трубы, м4.Тогда изгибное напряжение будет равно:  где  осевой момент сопротивления сечения труб НКТ.Сравнить изгибное напряжение с пределом текучести материала труб НКТ, взятому с коэффициентом запаса прочности 1.35.  В случае превышения изгибных напряжений над допускаемым напряжением необходимо использовать группу прочности материала трубы с другим пределом текучести, или использовать больший диаметр труб НКТ. Задача 2. Расчет оборудования для освоения скважин. Необходимо произвести освоение скважины глубиной Hскв с эксплуатационной колонной диаметром Dобс, в которую спущена колонна НКТ диаметром d. Скважина заполнена жидкостью плотностью ρж до статического уровня Нст. Освоение скважины производиться с помощью сваба, который посредством каната диаметром dк, свитым из проволок диаметром δпр (для всех вариантов δпр=1.0 мм) с коэффициентом наполнения Ккан(для всех вариантов Ккан=0.8), прикреплен к подъемному барабану диаметром Dбар (для всех вариантов Dбар=600 мм). Предел временного сопротивления материала каната σв=1200 МПа, модуль упругости материала каната E=2.1·1011 Па. 1. Определить максимальную глубину погружения сваба под уровень жидкости hпогр исходя из условия прочности каната с учетом коэффициента запаса прочности S=2. 2. Определить за какое количество циклов свабирования уровень жидкости в скважине достигнет Ндин, если при этом Рзаб=0,6 Рпл.  Таблица 2- исходные данные
Указания к выполнению: Максимальная нагрузка в точке А определяется как  (2.1)где  - вес столба жидкости над свабом;  вес каната, находящегося над жидкостью;  вес каната, находящегося под уровнем жидкости.Напряжение в точке А определяется как сумма растягивающих и изгибных напряжений.  (2.2)При этом растягивающие напряжения могут быть определены как  (2.3)Изгибные напряжения:  (2.4)Условие прочности для каната:  (2.5) |