Завдання № 3. Перевірка запасу міцності колони

При розрахунку НКТ слід зважати на ряд обмежень, дотримання яких дозволить провести його на відповідному рівні з достатньою точністю.

По-перше, швидкість руху рідини в колоні не повинна бути більшою за 10 м/с, так як її збільшення призводить до квадратичного зростання гідравлічних опорів, що є неприпустимим. Тому, слід обирати НКТ з найбільшим діаметром прохідного отвору.

По-друге, необхідно, щоб з’єднання труб були високогерметичними.

3.1 Перевірка запасу міцності з’єднань колони НКТ

Визначимо критичне навантаження розтягу в перерізі останньої нитки різьби труби за формулою

, (3.1)

де – зовнішній діаметр труби, =102 мм;

– товщина стінки труби, = 6,5 мм;

– межа текучості сталі групи міцності „Л”, = 650 МПа.

Тож, за формулою (2.10)

кН.

Навантаження на найбільш небезпечний переріз колони НКТ можна визначити за формулою

, (3.2)

де – маса одного метра колони труб НКТ 102×6,5; =15,2 кг/м (додаток А);

– маса пакера; його маса приблизно складає близько 100 кг.

Звідси,

кН.

Запас міцності насосно-компресорних труб розраховується за формулою

. (3.3)

Зважаючи на практично чотрирьохкратний запас міцності, можемо зробити висновок про безпечність та надійність експлуатації труб НКТ 102×6,5 – Л.

3.2 Розрахунок швидкості руху рідини в колоні насосно-компресорних трубах

Зважаючи на те, що з найбільшою інтенсивністю в НКТ подається рідина розриву, то будемо проводити розрахунок саме її швидкості руху трубопроводами. Вона визначається за формулою

, (3.4)

де – секундна подача робочої рідини, котра дозволяє подолати поглинальну здатність пласта, = 15 л/с = 15×10^-3 м³/с = 0,9 м³/хв.

– внутрішній діаметр труби; =89 мм.

Тоді,

м/с.

Швидкість руху рідини в колоні не перевищує 10 м/с, що нас задовольняє.

Література

1. Юрчук А.М. Расчеты в добыче нефти. – Москва: Недра, 1969. – с.

2. Молчанов А.Г., Чичеров А.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы”. – Москва: Недра, 1976. – 414 с

3. Дашевский А.В., Кагарманов И.И., Зейгман Ю.В., Шамаев Г.А. Справочник инженера по добыче нефти, 2002. – 201с.

4. Абдулин Ф.С. Добыча нефти и газа. – Москва: Недра, 1983. – 216с.

5. Бухаленко Е.И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию. – Москва: Недра, 1983. – 132 с.

Додаток А – Міцністні характеристики НКТ

Умовний діаметр, мм	Товщина стінки, мм	Зрушуюче навантаження для різьбового з’єднання нерівноміцних труб, кН	Навантаження при якому напруга в тілі труби досягають межі текучості, кН	Внутрішній тиск, при якому напруга в тілі труби досягає межі текучості, МПа	Зовнішній стискаючий тиск, МПа	Маса 1 м НКТ, кг
Група міцності сталі
Д	К	Е	Л	Д	К	Е	Л	Д	К	Е	Л	Д	К	Е
Межа текучості МПа
															-
33,0	3,5	-	-	-	-	125,0	164,5	182,0	214,0	79,5	105,0	115,5	136,5	52,0	68,0	75,0	-
42,0	3,5	-	-	-	-	161,5	213,0	234,0	277,0	63,1	83,0	91,3	108,0	39,7	50,0	55,1	-
48,0	4,0	118,7	156,0	171,5	203,0	211,0	279,0	306,0	363,0	63,1	83,0	91,3	108,0	40,8	57,5	56,7	4,4
60,0	5,0	208,0	274,0	301,5	356,0	330,0	434,0	477,5	564,0	63,1	83,0	91,3	108,0	43,2	55,0	60,4	6,8
73,0	5,5	294,0	387,0	426,0	505,0	443,0	583,0	641,0	759,0	57,2	75,3	82,9	98,0	39,7	49,7	54,7	9,2
89,0	6,5	446,0	585,0	645,0	762,5	639,0	841,0	925,0	1094,0	55,5	73,0	80,3	95,0	39,4	49,1	54,1	13,2
102,0	6,5	459,0	608,0	664,0	785,0	737,0	971,0	1068,0	1261,0	48,5	63,8	70,3	83,0	31,3	38,1	48,0	15,2
114,0	7,0	567,0	752,0	822,0	972,0	896,0	1179,0	1297,0	1531,0	46,5	61,3	67,3	79,5	29,7	36,0	39,8	18,5

Додаток Б – Залежність об’єму рідини розриву від діаметра колони НКТ (для оптимальних параметрів проникливості породи привибійної зони, темпів закачування рідини, та тиску розриву) за даними по Полтавської та Сумської областей.

Діаметр НКТ, мм	Об’єм рідини розриву, м3
	5,45
	5,88
	6,10
	6,55
	7,13
	7,55

Додаток В – Продуктивність і тиск, що розвиваються агрегатами УНЦ1-160х500К (Азинмаш-30А) та 4АН-700.

Таблица В.1 – Технічні показники роботи агрегату типа УНЦ1-160х500К (Азинмаш-30А)

Швидкість	Число подвійних ходів в хвилину	Діаметр змінних плунжерів насоса, мм
Подача насоса, л/с	Тиск, МПа	Подача насоса, л/с	Тиск, МПа
N = 141,5 кВт; nдв = 1600 об/хв
ІІ	49,3	3,5	34,5	2,4	50,0
ІІІ	94,0	6,6	18,3	4,6	26,0
IV	143,0	10,1	11,9	7,0	17,1
V	215,0	15,2	7,9	10,5	11,3
N = 152,6 кВт; nдв = 1800 об/хв
ІІ	55,5	3,9	30,3	2,7	44,0
ІІІ	106,0	7,5	16,0	5,2	23,0
IV	161,0	11,4	10,5	7,9	15,2
V	242,0	17,1	7,0	11,8	10,1

Таблица В.2 – Технічні показники роботи агрегату типа 4АН-700

Швидкість	Число подвійних ходів в хвилину	Діаметр змінних плунжерів насоса, мм
Подача насоса, л/с	Тиск, МПа	Подача насоса, л/с	Тиск, МПа
І		6,3		9,0	51,0
ІІ		8,5		12,3	37,5
ІІІ		12,0		17,3	26,6
IV		15,0	30,5	22,0	21,0

Таблица В.3 – Технічні показники роботи насоса агрегату типа АНЦ-320

Кількість подвійних ході поршня за хвилину	Діаметр поршня, мм	Ідеальна подача в л/с	Допустимий тиск, МПа
		12,3	9,5
	15,6	7,5
	21,2	5,5
	26,0	4,5
		2,8
	3,5
	4,8
	6,0	18,5

Додаток Г – Геометричні розміри елементів клапанних вузлів насосів

Рисунок Г.1 – Геометричні розміри клапанного вузла насоса НЦ-320

Рисунок Г.2 – Геометричні розміри клапанного вузла насоса 5НК-500

Рисунок Г.3 – Геометричні розміри клапанного вузла насоса 4Р-700

Додаток Д – Технічні параметри насосів

Параметри	Тип насоса
НЦ-320	5НК-500	4Р-700
Діаметр клапана, dкл, мм
Маса клапана, кг	2,87	2,92	3,21
Діаметр прохідного отвору сідла клапана, dс, мм
Діаметр дроту пружини, d, мм
Середній діаметр витка пружини, Dср, мм	52,5	52,5	52,5
Кількість робочих витків пружини, і
Діаметр сідла, Dс, мм
Внутрішній діаметр сідла, Dвн, мм
Висота сідла клапана, hс, мм
Діаметр тарілі, dТ, мм
Товщина стінки тарілі, b, мм
Висота тарілі, h, мм