Лабораторна робота № 2. ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ насосно-компресорних труб ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЇХ РІЗЬбОВОЇ ЧАСТИНИ
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ насосно-компресорних труб ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЇХ РІЗЬбОВОЇ ЧАСТИНИ
2.1 МЕТА I ЗАВДАННЯ РОБОТИ 2.1.1 Ознайомлення з конструкцією, типорозмірами, матеріалами для виготовлення насосно-компресорних труб (НКТ). 2.1.2 Набуття навиків виконання ескізів різьбових з'єднань НКТ. 2.1.3 Визначення натягів НКТ за допомогою калібрів. 2.1.4 Ознайомлення з методикою розрахунку та проведення розрахунку НКТ на міцність. 2.1.5 Визначення зрушуючих навантажень та допустимої глибини спуску колони НКТ.
2.2 ОБЛАДНАННЯ, ІНСТРУМЕНТ 2.2.1 Стенд із взірцями НКТ та необхідні дані для їх розрахунку. 2.2.2 Гладкі конічні калібр-пробка і калібр-кільце для перевірки конусності різьби НКТ та з’єднувальних муфт. 2.2.3 Різьбові калібр-пробка і калібр-кільце для перевірки натягів різьб. 2.2.4 Набір пластинчастих щупів. 2.2.5 Лінійка, кутник. 2.2.6 Штангенциркуль - ШЦ-ІІІ-200-0, 1.
2.3 ТРИВАЛІСТЬ РОБОТИ Робота розрахована на 2 години.
2.4 МЕТОДИЧН1 ВКА3ІВКИ З ПІДГОТОВКИ ТА ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ При підготовці до лабораторної роботи необхідно ознайомитись з методичними вказівками та матеріалом, який описаний в рекомендованих джерелах (див. розділ 2.9).
2.5 ЗАГАЛЬН1 ВІДОМ0СТІ НКТ призначені для підйому на поверхню продукції нафтових, газових і газоконденсатних свердловин; нагнітання у свердловину рідини або газу з метою інтенсифікації видобутку, а також під час ремонту свердловини; підвішування у свердловині обладнання для здійснення різноманітних технологічних та ремонтних операцій. НКТ виготовляють згідно вимог ГОСТ 633-80. Згідно зі стандартом виготовляють чотири типи НКТ (рис. 2.1): гладкі; з висадженими назовні кінцями; гладкі високогерметичні; високогерметичні безмуфтові з висадженими назовні кінцями. а)
б)
в)
г)
а – гладкі; б – з висадженими назовні кінцями; в – гладкі високогерметичні; г – безмуфтові високогерметичні з висадженими назовні кінцями Рисунок 2.1 - Конструкції НКТ та муфт Умовним показником міцності матеріалу НКТ є група міцності, яка характеризується границею міцності та границею плинності. Промисловістю випускаються НКТ груп міцності Д, К, Е, Л, М, Р. Стандартом також регламентовані умовні діаметри труб, товщина стінки, довжина, параметри різьб. Умовне позначення труб повинно включати: тип труби (крім гладких труб), умовний діаметр труби, товщину стінки, групу міцності та позначення діючого стандарту. Умовне позначення муфт повинно включати: тип труби (крім муфт до гладких труб), умовний діаметр, групу міцності і позначення діючого стандарту. Труби із сталі групи міцності Е, з умовним діаметром 60 мм, з товщиною стінки 5 мм і муфти до них позначаються таким чином: 60´ 5–Е ГОСТ 633–80 – для гладких труб; 60–Е ГОСТ 633–80 – для муфт до цих труб; В–60´ 5–Е ГОСТ 633–80 – для труб з висадженими назовні кінцями; В–60–Е ГОСТ 633–80 – для муфт до цих труб; НКМ–60´ 5–Е ГОСТ 633–80 – для гладких високогерметич-них труб; НКМ–60–Е ГОСТ 633–80 – для муфт до цих труб; 60´ 5–ТУК–Е ГОСТ 633–80 – для гладких труб із термозміцненими кінцями. НКБ–60´ 5–Е ГОСТ 633–80 – для труб безмуфтових з висадженими назовні кінцями із сталі групи міцності Е, умовним діаметром 60 мм, товщиною стінки 5 мм. Відповідно до стандарту труби також маркуються (рис. 2.2). Під час роботи у свердловині i в процесі згвинчування- розгвинчування piзьби НКТ зношуються. Тому їхнеобхідно ремонтувати шляхом перенарізання в умовах ремонтних баз. Основні параметри і розміри різьбових з’єднань гладких труб і з висадженими назовні кінцями та муфт до них повинні відповідати вимогам вказаним в таблиці 2.1 та на рисунку 2.3. Для забезпечення міцності, герметичності i надійності різьбових з’єднань різьби НКТ і муфт до них підбирають з відповідними відхиленнями спряжених деталей від номіналу по натягу та конусності. Конусність piзьб НКТ перевіряють гладким калібром-кільцем (рис. 2.4, а), а натяг – різьбовим калібром-кільцем (рис. 2.4, б) Для визначення конусності різьби гладкий калібр-кільце надівають на нарізаний кінець труби i покачуванням визначають наявність зазору між вимірювальною поверхнею кільця i зовнішнім діаметром piзьби.
Запобіжне кільце Муфта Труба Запобіжне кільце
а)маркування клеймуванням у білій рамці: 5859 – номер труби; К – група міцності сталі; √ о – товарний знак заводу; 989 – місяць і рік випуску б)маркування білою фарбою: 73 – умовний діаметр труби в мм; К – група міцності сталі; 960 – довжина труби в см; √ о – товарний знак заводу Рисунок 2.2 – Приклад маркування НКТ
Таблиця 2.1 - Параметри різьби згідно ГОСТ 633–80
1 – лінія паралельна до осі різьби; 2 – лінія середнього діаметра різьби; 3 – вісь різьби Рисунок 2.3 – Профіль різьби гладких і з висадженими назовні кінцями труб та муфт до них
а) гладкий калібр-кільце; б) різьбовий калібр-кільце Рисунок 2.4 - Конструкції калібрів-кілець
Зазор вибирають на одну сторону i вимірюють за допомогою пластинчастого щупа шириною 4 - 5 мм зі сторони малої чи великої основи кільця в залежності від того, де є зазор. Для визначення натягу різьби на нарізаний кінець труби нагвинчують вручну робочий різьбовий калібр-кільце. Післяцього за допомогою круглого стержня, довжина якого рівна приблизно трьом діаметрам калібра, калібр-кільце зусиллям контролера (200-250 Н) докріплюють на трубі. Натяг оцинкованої або фосфатованої різьби муфти по різьбовому калібру-пробці повинен бути рівним натягу А (рис. 2.5), прийнятому для згвинчування муфт з трубами від руки. Граничне відхилення – ± Р1. Натяг різьби труби АТ по різьбовому калібру-кільцю повинен бути рівним величині Р1. Граничне відхилення – ± Р1. Величина Р1 відповідає кроку різьби і прийнята рівною 2, 5 мм (для труб і муфт з кроком різьби 2, 540 мм) і 3, 2 мм (для труб і муфт з кроком різьби 3, 175 мм).
1 – вимірювальна площина різьбового калібра-кільця; 2 – різьбовий калібр-кільце; 3 – труба; 4 – різьбовий калібр-пробка; 5 – муфта; 6 – вимірювальна площина різьбового калібра-пробки Рисунок 2.5 – Визначення натягу різьби муфти та НКТ Длявизначення зрушуючих навантажень для різьбового з'єднання гладких НКТ використовується формула Яковлєва-Шумилова:
де Dср – середній діаметр перерізу в основній площині, м; b – товщина тіла труби під різьбою в основній площині, м; σ у – границя плинності матеріалу труб при розтязі, Па; η – коефіцієнт розвантаження (поправка Шумилова): l – довжина різьби з повним профілем. м; φ – кут тертя в різьби, φ = 9°;
де Dвн – внутрішній діаметр НКТ, м;
де δ – номінальна товщина стінки труби, м.
Схема piзьби НКТ з відповідними позначеннями наведена на рисунку 2.6.
1 – кінець збігу різьби; 2 – основна площина різьби Рисунок 2.6– Схема різьби НКТ
Для визначення граничного навантаження розтягу для труб з висадженими назовні кінцями (рівноміцних) використовується формула
де Розрахунок допустимої довжини підвіски колони НКТ, виходячи із розрахунку тільки на розтяг від сили власної ваги (фонтанна експлуатація) проводить за формулами – для труб з висадженими назовні кінцями
– для гладких труб
де n – коефіцієнт запасу міцності колони НКТ; q – вага 1 п.м. труби, Н.
2.6 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 2.6.1 Групу студентів розділити на підгрупи. Кожній підгрупі видати натурний взірець різьбового з'єднання НКТ згідно з варіантом (таблиця 2.1). 2.6.2 Шляхом зовнішнього огляду вивчити конструкцію різьби НКТ. 2.6.3 За допомогою гладкого калібра-кільця i пластинчастого щупа виміряти необхідні розміри і вказати конусність piзьби труби. 2.6.4 Визначити крок різьби в мм з точністю до третього знака після коми, а також кількість ниток на довжині один дюйм. 2.6.5 За допомогою різьбового калібра-кільця визначити натяг різьби. 2.6.6 Використовуючи різьбове з'єднання труби визначити фактичний натяг piзьби. 2.6.7 Зробити ескіз труби НКТ i проставити необхідні розміри. 2.6.8 Використовуючи формулу Яковлєва-Шумилова, визначи-ти зрушуючі навантаження для заданого різьбового з'єднання. 2.6.9 Визначити граничне навантаження розтягу для тіла НКТ. 2.6.10 Провести порівняльний аналіз міцності НКТ по тілу i різьбі. Зробити відповідні висновки. 2.6.11 Визначити допустиму довжину колони, яка складена зтруб заданого типорозміру, якщо на колону діє тільки навантаження від ваги в повітрі. Коефіцієнт запасу міцності прийняти згідно з варіантом.
2.7 ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВ1ТУ З РОБОТИ 2.7.1 Звіт з роботи повинен містити інформацію, отриману в результаті виконання всіх пунктів розділу 2.6 даних методичних вказівок.
2.8 ПИТАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ ПІДГОТОВКИ 2.8.1 Перелічіть типи НКТ згідно з ГОСТ 633-80. 2.8.2 Завдяки чому забезпечується герметичність з'єднання колони НКТ? 2.8.3 За допомогою яких інструментів здійснюється контроль різьбової частини НКТ? 2.8.4 Наведіть формулу для визначення зрушуючого навантаження в різьбовій частині НКТ. 2.8.5 Викладіть методику визначення допустимої довжини підвіски колони НКТ.
2.9 РЕКОМЕНДОВАНІ ДЖЕРЕЛА IНФОРМАЦІЇ 2.9.1 Трубы нефтяного сортамента. Справочник / Под ред. А.Е.Сарояна. – М.: Недра, 1987. 2.9.2 Сароян А.Е., Субботин М.А. Эксплуатация колонн насос-но-компрессорных труб. – М.: Недра, 1983. 2.9.3 Федорович Я.Т.Машини та обладнання для видобутку нафти і газу. Конспект лекцій. Частина І. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010.
Таблиця 2.1 – Розміри труб НКТ по варіантах
Таблиця 2.2 – Механічні властивості сталей НКТ
Таблиця 2.3 – Маса гладких НКТ (ГОСТ 633-80)
Таблиця 3.4 – Маса рівноміцних НКТ (ГОСТ 633-80)
Таблиця 3.5 – Зрушуючі навантаження для різьбового з’єднання гладких НКТ (кН)
|
,
,
,
,
– площа поперечного пepepiзy тіла труби, м2.
.
,
