РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ДЛИНЫ СПУСКА НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Насосоно-компрессорные трубы (НКТ) предназначены для добычи жид­кости и газа, нагнетания их в скважину, подвески насосного и технологического оборудования, проведения ремонтных работ. По кон­струкции могут быть гладкими (неравнопрочными) и с высаженными концами (равнопрочными) (рисунок 8.1). Трубы с гладкими концами имеют посто­янный по длине диаметр, поэтому в месте нарезания резьбы они ослаблены. Трубы с высаженными концами имеют утолщенные концы с нарезанной резь­бой, поэтому прочность трубы не уменьшается.

Осевые растягивающие силы, действующие на НКТ, могут вызвать раз­рыв колонны и нарушение муфтового соединения. Наибольшее усилие испыты­вает труба, находящаяся у устья скважины. Оно определяется по формуле:

Р = Р_Т + Р_Ж + Р_Ш +Р_ОБ, (8.1 )

где Р_Т - собственный вес труб, Н, Р_Ж, Р_Ш, Р_ОБ - соответственно вес жидкости, насосных штанг (для глубинно-насосных труб) и подвешенного на трубах оборудования, Н.

Гладкие трубы являются неравнопрочными - прочность в нарезанной части составляет 80...85% от прочности ненарезанной. Для труб с высаженными наружу концами прочность по телу соответствует прочности по нарезанной части трубы.

Для одноразмерной колонны насосно-компрессорных труб предельная глубина спуска будет равна:

Р

l = ¾¾¾, (8.2)

К×q_ТР

где Р - страгивающая нагрузка для неравнопрочных труб или нагрузка, соответствующая пределу текучести для равнопрочных труб, Н; К- коэффициент запаса прочности (1,3...1,5); q_ТР- вес1м труб,Н.

Рис. 8.1. Насосно-компрессорные трубы: 1- неравнопрочные; 2 - равнопроч­ные; 3 - соединительная муфта; D - наружный диаметр НКТ; d - внутренний диа­метр НКТ; d - толщина стенки; D_M - диаметр муфты; L - длина муфты.

Для двухразмерной колонны длины нижней и верхней секций, м:

Р₁

l₁ = ¾¾, (8.4)

К×q_ТР

Р₂ - Р₁

l₂ = ¾¾¾. (8.5)

К×q_ТР

При расчете колонны НКТ с высаженными наружу концами расчет ведут по телу трубы исходя из растяжения от собственного веса:

Р = F × s_ТЕК, (8.6)

где F - площадь сечения трубы, м²; s_ТЕК - предел текучести материала труб, Па.

Для глубинно-насосного способа эксплуатации допускаемая глубина спуска насосно-компрессорных труб будет равна:

 

Р

l_доп = ¾¾¾¾¾¾¾, (8.7)

(q_ТР+ q_Ш+ q_Ж) ×К

где q_Ш - вес 1м штанг, Н (табличные данные); q_Ж - вес 1м столба жидкости, Н.

Вес одного метра столба жидкости рассчитывается по формуле:

q_Ж = 0,785(d_НКТ²-d_ШТ²) r_Жg, (8.8)

где d_НКТ - внутренний диаметр НКТ, м;d_ШТ - наружный диаметр штанг, м; r_Ж - плотность жидкости, кг/ м³.

Плотность жидкости можно определить по формуле (5.3).

Площадь сечения трубы - по формуле:

F = 0,785(d_НАР²-d_ВН²), (8.9)

где d_НАР, d_ВН - соответственно наружный и внутренний диаметр НКТ, м.

Задача 8.

Определить предельно - допустимую глубину спуска ступенчатой колонны равнопрочных насосно-компрессорных труб исходя из условия прочности на разрыв. Исходные данные приведены в таблице 8.1. Дополнительные данные для задачи 8 приведены в таблицах 8.2 и 8.3.

Таблица 8.1

Исходные данные для определения глубины спуска НКТ

Вариант	Плотность нефти, кг/ м3	Плотность воды, кг/ м3	Диаметр ступеней, d1/d2, мм	Группа прочности стали
			73´60	D
			89´60	D
			89´73	D
			73´60	K
			89´60	K
			89´73	K
			73´60	E
			89´60	E
			89´73	E
			73´60	L
			89´60	L
			89´73	L
			102´60	D
			102´73	K
			102´89	E

Дополнительные данные:

Таблица 8.2

Условный диаметр, (dу), мм	Внутренний диаметр, (dвн), мм	Наружный диаметр, (dнар), мм	Вес 1 м труб (qТР), Н
	50,3	60,3	68,4
	62,0	73,0	91,6
	76,0	88,9	132,2
	88,6	101,6	152,2

 

Таблица 8.3

Группа прочности стали	Предел текучести стали (s тек), МПа
D
K
E
L