По условию задачи 8 определить предельно допустимую глубину спуска ступенчатой колонны гладких насосно-компрессорных труб исходя из условия прочности на разрыв.
Исходные данные:
Плотность нефти, кг/м3853
Плотность воды, кг/м31090
Диаметр ступеней d1/d2, мм89x73
Группа прочности сталиL
Решение
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:
P=Pт+Pж+Pш+Pоб
где Pт- собственный вес труб, Н;
Pж, Pш, Pоб- 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 двухразмерной колонны длины секций будут:
l1=Pстр1kqтр1
l2=Pстр2-Pстр1kqтр2
где Pстр- страгивающая нагрузка для неравнопрочных труб, Н;
k- коэффициент запаса (k=1,2…1,3);
qтр- вес 1м труб, Н.
Примем за 1-ю секцию гладкие НКТ 73х5,5 из стали групп прочности «L» (σт=650 МПа).
Pстр1=505 кН
Предельную нагрузку определим по формуле:
Pпр=π4Dр2-d2σт
где Dр- диаметр резьбы в основной плоскости по впадине витков, мм;
d- внутренний диаметр трубы, мм;
σт- предел текучести материала трубы, МПа.
Pпр=3,14471,689-2∙1,812-622∙10-6∙650∙106=402785 Н
Выбрав предельную нагрузку за расчетную как наименьшую, определим допустимую глубину спуска секции НКТ по формуле:
l1=402785 91,6∙1,25=3517 м
Примем за 2-ю секцию гладкие НКТ 89х6,5 из стали групп прочности «L» (σт=650 МПа).
Pстр2=762,5 кН
Pпр=3,14487,564-2∙1,812-75,92∙10-6∙650∙106=656071,9 Н
Выбрав предельную нагрузку за расчетную как наименьшую, определим допустимую глубину спуска секции НКТ по формуле:
l2=Pпр2-Pпр1kqтр2
l2=402785-312932,9132,2∙1,25=543 м
Таким образом, суммарная длина колонны составит:
l=l1+l2=3517+543=4060 м
Допустимое внутреннее давление для нижней трубы НКТ 73х5,5 мм :
Pвн2∙δ∙σтDн∙η
где δ- толщина основного тела трубы, мм;
σт=σт/η- допустимое значение предела текучести (по ГОСТ-633-80, η=1,25; по другим источникам η=1,3…1,5);
Dн- наружный диаметр основного тела трубы, мм
Pвн=2∙5,5∙10-3∙65073∙10-3∙1,5=65,3 МПа
Определяем фактическое внутреннее давление трубы при плотности добываемой жидкости ρж=853 кг/м3, Pбуф =0,5 МПа по формуле:
Pф=l∙ρж∙g+Pбуф
где l- длины секций НКТ;
ρж- плотность жидкости
Pф=4060∙853∙9,81+0,5∙106=34,5 МПа
Pвн=65,3 МПа>Pф=34,5 МПа
Условие прочности выполняется.
Следовательно, выбранная нами ступенчатая колонна НКТ проходит как по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.
Предельно допустимую глубину спуска ступенчатой колонны гладких насосно-компрессорных труб составила l=4060 м.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
