Расчет НКТ по аварийной нагрузке при эксплуатации ШГНУ

Аварийная нагрузка на НКТ возникает в случае обрыва шганг в процессе работы или спуска насоса в скважину [24]:

, (4.52)

где Рт - вес труб без учета погружения их в жидкость; Рш.ж - вес штанг с учетом погружения их в жидкость; Рж - вес столба жидкости в трубах; Рi ш - сила инерция от массы оборвавшейся колонны штанг.

Вес колонны НКТ определяется по формуле

, (4.53)

где Lт - длина колонны НКТ; qт - масса 1 п.м НКТ с учетом муфт; g - ускорение свободного падения.

Если предусматривается большое заглубление насоса под динамический уровень, то следует учесть облегчение в жидкости:

, (4.54)

где Lт2 - длина участка колонны НКТ ниже динамического уровня.

Вес штанг в жидкости

, (4.55)

где Lш - длина колонны штанг; qш - масса 1 п.м колонны шганг, ρшт - плотность материала штанг.

Вес столба жидкости в трубах

, (4.56)

где d - внутренний диаметр НКТ.

Сила инерции от массы оборвавшейся колонны штанг определяется по ускорению падения

, (4.57)

где fш - площадь поперечного сечения штанг; gп - ускорение падения штанг (gп = 3 ÷ 6 м/с²).

Для определения ускорения падения штанг в трубах рассмотрим две ситуации:

1) обрыв штанг в процессе работы насоса, который чаще всего и происходит. Максимальная длина хода плунжера наcoca у обычных СК- 3 м, у длинно-ходовых СК-6 м. Учитывая, что падение происходит в столбе жидкости, ускорение падения не превысит 3 ÷ 6 м/с²;

2) обрыв штанг в процессе спуска плунжера (насоса НГН или насоса НГВ редкий случай).

В этом случае ускорение падения может достигнуть 9,81 м/с², однако установившийся в НКТ статический уровень жидкости самортизирует усилие от падающих штанг, погасив ускорение. Кроме того, в этом случае на трубы не действует вес столба жидкости, что снижает общую нагрузку на НКТ. Таким образом, целесообразно принимать ускорение падения штанг в пределах 3 ÷ 6 м/с² в соответствии с длиной хода насоса.

Полученную аварийную нагрузку сопоставляют с расчетной (страгивающей или предельной нагрузкой):

, (4.58)