Изучение гидравлических поршневых насосных установок для эксплуатации скважин. Расчет фонтанной эксплуатации скважин

2.1 Расчет НКТ при фонтанно-компрессорной эксплуатации скважин

Задача 1

Исходя из условий прочности НКТ на разрыв в опасном сечении, на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении и на внутреннее давление, определить глубину спуска ступеней колонны гладких насосно-компрессорных труб с треугольной резьбой из стали групп прочности "Д", "К" общей длиной 1600 м для фонтанирующей скважины глубиной 1683 м, имеющей обсадную колонну диаметром 140 х 7 мм. При расчете пренебрегаем потерей веса колонны труб в жидкости, так так уровень жидкости в межтрубном пространстве во время работы может быть оттеснен до башмака колонны труб.

Решение

Расчет насосно-компрессорных труб при фонтанно-компрессорной эксплуатации скважин следует проводить на страгивающую нагрузку в резьбовом соединении, на предельную нагрузку в опасном сечении и на внутреннее давление.

Таблица 2.1.

Трубы гладкие с треугольной резьбой

Условный диаметр трубы	Наружный диаметр D, мм	Толщина стенки д, мм	Наружный диаметр муфты Dм, мм	Масса 1 п.м, кг	Высота резьбы, h, мм	Длина резьбы до основной плоскости L, мм
33	33,4	3,5	42,2	2,65	1,412	16,3
42	42,2	3,5	52,2	3,37	"	19,3
48	48,3	4,0	55,9	4,46	"	22,3
60	60,3	5,0	73,0	6,96	"	29,3
73	73,0	5,5; 7,0	88,9	9,5; 11,7	"	40,3
89	88,0	6,5	108,0	13,65	"	47,3
102	101,6	6,5	120,6	15,76	1,81	49,3
114	114,3	7,0	132,1	19,1	"	52,3

Примем за 1-ю секцию гладкие НКТ 60,3 х 5 из стали групп прочности "Д" (ут = 380 МПа).

Страгивающую нагрузку определим по формуле Ф.И. Яковлева:

, (1)

где b = д - h1 - толщина тела трубы под резьбой в основной плоскости; h1 - высота профиля резьбы;

Dср = d + b - средний диаметр тела трубы под резьбой; d - внутренний диаметр трубы;

з = b / (д + b) - поправка Шумилова; б - угол наклона несущей поверхности резьбы к оси трубы;

ц - угол трения в резьбе (ц = 7°-9°);

L - длина резьбы с полным профилем; ут - предел текучести материала трубы.

мм; D=d +2. =50,3+2.5=60,3 мм

мм;

L=29,3 мм;

Предельная нагрузка

Где - диаметр резьбы в основной плоскости по впадине витков для гладких НКТ или диаметр наружной основного тела НКТ с высаженными наружу концами и НКБ.

Выбрав страгивающую нагрузку за расчетную как наименьшую, определим допустимую глубину спуска секции НКТ по формуле:

где - расчетная нагрузка; q - масса 1 погонного метра трубы с учетом муфт и высаженной части; n - коэффициент запаса (n = 1,2 - 1,3); g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

Потому,что >1600 ,мы берем только одну секцию длины 1600 М

Минимальный зазор с обсадной колонной составит S = 140 - 2·7 - = 126 - 73 = 53 мм.

Расчет на внутреннее давление производится на допустимое давление, исходя из прочности и геометрических параметров трубы по формуле Барлоу:

(2)

где д - толщина основного тела трубы; [ут] = ут/з - допустимое значение предела текучести (по ГОСТ-633-80, з = 1,25; по другим источникам з = 1,3 - 1,5);

Dн - наружный диаметр основного тела трубы.

для нижней трубы НКТ 60,3 х 5 мм

Определяем фактическое внутреннее давление трубы, по формуле

где Lтр1 - длины секций НКТ; - плотность жидкости; g = 9,81 м/с2.

Условием надежной работы НКТ является

При плотности добываемой жидкости

Следовательно, выбранная нами ступенчатая колонна НКТ проходит как по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.

поршневой насосный скважина погружной

Содержание