Задача Прочностной расчет насоснокомпрессорных труб (нкт)
![]()
|
Федеральное агентство по образованию ФГАОУ ВПО “Сибирский Федеральный Университет” Институт Нефти и Газа Кафедра “Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов” Задачи По дисциплине: «Машины и Оборудование для Добычи и Подготовки Нефти и Газа» Красноярск, 2020 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
Решение 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Таблица 1.1- ГОСТ 633-80. Трубы гладкие с треугольной резьбой.
Максимальная растягивающая нагрузка при подвеске оборудования массой Mна колонне НКТ составляет: ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Если ![]() Если ![]() 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() =21,7 МПа если наружное давление больше внутреннего ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() По теории наибольших касательных напряжений находят эквивалентное напряжение: ![]() где ![]() ![]() 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() =1 ![]() Тогда изгибное напряжение будет равно: ![]() где ![]() Где F0 – площадь опасного сечения труб ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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
Решение Максимальная нагрузка в точке А определяется как ![]() где ![]() ![]() ![]() Количество жидкости от устья до статического уровня: Q1=0,785D2Hст где D- внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м; Q1=0,785∙0,07592∙150 = 0.662 м3 Количество жидкости на свабом: Q2=0,785(dт2-dк2)h где dт- диаметр подъемный труб, м;dк- диаметр каната, м;h- среднее погружение сваба под уровень, h=75-150 м Q2=0,785(0,07592-0,0162)*150= 0.648 м3 Количество циклов свабирования n = Q1 / Q2 =0.662 / 0.648= 1 Вес столба жидкости над свабом: Pж=Q2ρ = 0.662 ∙900=595.8 Н Вес каната, находящегося над жидкостью: Pкан=mканgHст где mкан- масса одного метра каната, mкан=1,22 кг. Pкан= 1,22 *9.81*150 = 1795 Н Вес каната, находящегося под жидкостью: Fкан=mканgH H – максимальная глубина, на которую можно спустить сваб под уровень жидкости, м. H = ![]() H = ![]() Fкан = 1,22 *9.81*914= 10938 Н ![]() Напряжение в точке А определяется как сумма растягивающих и изгибных напряжений. ![]() При этом растягивающие напряжения могут быть определены как ![]() ![]() ![]() Изгибные напряжения: ![]() ![]() ![]() ![]() Условие прочности для каната: ![]() 422.9 Мпа ![]() ![]() Задача 3. Расчет пакера. Рассчитать: а) минимальную осевую силу, необходимую для установки пакера; б) геометрические характеристики пакера; в) максимальную силу установки пакера; Необходимые исходные данные смотри в таблице 3. Таблица 3- исходные данные к задаче 3
![]() Рисунок 2- расчетная схема к задаче 3 |