 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Нагрузки, действующие на НКТ. Методика их расчета
Расчеты НКТ можно разделить на технологические и прочностные. К технологическим можно отнести расчеты гидравлического сопротивления потоку, движущемуся по трубам, определение работы газа по подъему жидкости в колонне труб, проверку удлинения труб. Эти расчеты обычно даются в курсе технологии добычи нефти, и здесь мы не будем на них останавливаться.
Расчеты на прочность определяют допустимость использования данных труб по следующим параметрам:
нагрузке, вызывающей страгивание резьбового соединения;
эквивалентному напряжению, возникающему в опасном сечении трубы с учетом давления среды и осевой нагрузки;
циклической переменной нагрузке;
усилиям, вызывающим продольный изгиб трубы.
Необходимость учитывать все или часть этих факторов при расчете НКТ определяется условиями их работы.
Насосно-компрессорные трубы в фонтанных скважинах в зависимости от схемы подъемника подвергаются или растягивающей, или сжимающей нагрузкам.
При подвеске колонны труб в трубной головке фонтанной арматуры и при незафиксированном низе труб колонна работает на растяжение и максимальные напряжения возникают в верхнем сечении колонны. Усилие, растягивающее колонну, в этом случае равно
Q = lqk,
где q — вес 1 м труб с муфтами; l — длина колонны труб; k — коэффициент, учитывающий влияние кривизны скважины.
Прочность колонны равнопрочных НКТ проверяется определением напряжений от растягивающей силы Q в сечении по телу трубы и сравнении полученной величины напряжения с допустимым. При использовании неравнопрочных труб прочность колонны проверяется по опасному резьбовому соединению. Рассчитывают страгивающую нагрузку, т. е. усилие, при котором резьбовое соединение разрушается.
Допустимые страгивающие нагрузки для резьбовых соединений НКТ каждого типоразмера известны. Значение страгивающих нагрузок определяется опытным путем. Впервые расчетным путем страгивающие нагрузки в общем виде с приемлемой точностью были определены советским ученым Ф. И. Яковлевым и уточнены П. П. Шумиловым для конических резьбовых соединений при отношении внутреннего диаметра трубы к толщине ее стенки по телу трубы в пределах 10—14 и по резьбе 15—20.
Иные условия работы колонны НКТ возникают, когда низ ее заякорен в эксплуатационной колонне скважины. В этих случаях возможны потеря устойчивости колонны и ее продольный изгиб. Аналогично деформируются трубы при падении колонны в скважину. В обоих случаях в зонах контакта изогнутых частей колонны НКТ с эксплуатационной возникают распорные усилия и деформация труб из-за появления больших сил трения. Для обоих случаев желательно определить условия прочности и критическую сжимающую нагрузку.
При жесткой опоре колонны НКТ о якорь и сжимающем сверху колонну усилии потеря ее устойчивости и изгиб могут привести к ее зависанию в стволе скважины и уменьшению вследствие этого осевого усилия, передаваемого на якорь.
При использовании НКТ в качестве подъемных труб в штанговых скважинных насосных установках колонна работает с циклическими нагрузками и ее прочностной расчет должен учитывать усталостные явления. Для этого необходимо определить амплитуду напряжений и при известном пределе выносливости для материалов, соответствующих группе прочности данной трубы, определить запас прочности.
Поиск по сайту: