Расчет насосно-компрессорных труб

Расчеты НКТ можно разделить на технологические и прочностные. К технологически можно отнести расчеты гидравлического сопротивления потоку жидкости, определение работы газа по подъему жидкости в трубах, проверку удлинения труб. Эти расчеты обычно даются в курсе технологии добычи нефти. Расчеты на прочность ведутся:

- по нагрузке, вызывающей страгивание резьбового соединения.

- эквивалентному напряжению, возникающем в опасном сечении трубы с учетом давления среды и осевой нагрузке.

- циклической переменной нагрузке.

- усилиям, вызывающим продольный изгиб трубы.

НКТ могут растягиваться под действием веса колонны труб и присоединенного оборудования, давления откачиваемой или нагнетаемой жидкости, изгибаться при опоре колонны НКТ в скважине на якорь, испытывать знакопеременные нагрузки при работе ШГНУ.

Под страгиванием резьбового соединения понимают начало разъединения трубы и муфты, когда при осевой нагрузке напряжения в трубе достигают , труба сжимается, муфта расширяется и резьбовая часть трубы выходит из муфты со смятыми и срезанными верхушками витков резьбы, но без разрыва трубы в поперечном сечении и без среза резьбы у её основания.

Выражение для определения осевой нагрузки НКТ, вызывающее страгивание резьбы нашел Ф.И. Яковлев. Он рассматривал нефтепромысловые трубы как тонкостенные. Действительно у НКТ - у основного тела, а у резьбы -15-20 (у тонкостенных труб =18-20)

где = +b – средний диаметр тела трубы под резьбой в её основной плоскости;

– внутр. диаметр трубы; b – толщина тела трубы под резьбой; - предел текучести материала трубы;

l – длина резьбы с полным профилем; α – угол наклона профиля резьбы (α= ); ϕ – угол трения (ϕ= )

П.П. Шумилов уточнил ф. Ф.И. Яковлева. Он ввёл коэффициент, учитывающий влияние основного тела трубы более жесткого чем резьбовая часть.

, где δ – номин. толщина тела трубы, тогда

По этой же формуле ведется расчет на страгивание бурильных и обсадных труб.

Расчет НКТ под действием давления среды допустимого внутреннего давления ведется по формуле Барлоу:

Где D – наружный диаметр трубы; - допустимое напряжение;

Расчет на внутреннее давление производится в сечениях с минимальной толщиной стенки и наибольшим диаметром. При расчете НКТ из D16-Т необходимо учитывать анизотропию механический свойств в осевом и окружном направлении ( =324МПа, =300МПа).