Расчет нкт на циклические нагрузки
При
работе ШГНУ на НКТ действуют циклические
нагрузки. Приэтм трубы проверяются на
страгивающую нагрузку и на усталость.
В этом случае находят среднее
)
напряжение и амплитуду напряжений
симметричного цикла
.
Переменные нагрузки на трубы возникают
в связи с тем, что часть столба жидкости
при ходе штанг вверх воспринимается
плунжером, а при ходе вниз – полностью
трубами:
где
- вес труб с учетом погружения части их
в жидкость;
-
площади поперечного сечения труб и
плунжера (не тела труб, а внутреннего
канала)
-
давление столба жидкости;
-
силы трения
Зная
предел выносливости материала труб при
симметричном цикле (
,
определяют запас прочности
Где
- коэффициент, учитывающий концентрацию
напряжений, масштабный фактор и состояние
поверхности детали;
коэффициент,
учитывающий свойства материала и
характер нагружения.
для
стали «D»
равен 310МПа при испытании в атмосфере
и 160МПа в морской воде.
=0,07-0,09
для материалов с
=370-550МПа;
=0,11-0,14
для материалов с
=650-750МПа;
Запас прочности должен быть не ниже n=1,3-1,5.
По этим нагрузкам проверяют усталостную прочность слабого (верхнего) сечения труб (по основной плоскости резьбового соединения).
Расчет нкт на аварийную нагрузку.
При эксплуатации скважины штанговыми насосами расчет на статическую нагрузку ведут по аварийной нагрузке и на переменную нагрузку при работе насоса.
Аварийной считается нагрузка при обрыве штанг:
Где
- вес труб без учета погружения их в
жидкость;
-
сила тяжести штанг с учетом погружения
их в жидкость;
-
сила от давления ствола жидкости в
трубах;
-
сила инерции от массы оборвавшейся
колонны штанг, определяется по ускорению
падения.
-
вес труб без учета погружения в жидкость;
-
вес штанг с учетом погружения их в
жидкость;
– вес
столба жидкости в трубах;
– сила
инерции от массы оборвавшейся колонны
штанг (
Должно
быть
,
η=1,1-1,3 коэф. запаса.
Расчет нкт на устойчивость
Продольный изгиб труб может возникать при опоре низа труб на забой или на якорь и в некоторых др. случаях. При этом определяют критическую сжимающую нагрузку и прочность изогнутого участка трубы.
где 3,5 – коэффициент, учитывающий защемление колонны труб в пакере;
Y=
- момент инерции поперечного сечения
трубы (осевой);
=1
- коэффициент уменьшения веса труб в
жидкости;
– вес
1м труб в воздухе; E
– модуль упругости (стали E=
)
Запас
устойчивости для предотвращения изгиба
применяют равным 3-4.
.
Условие прочности для изогнутого участка колонны записывается в виде:
где
- площадь опасного сечения трубы,
;
-
осевой момент сопротивления,
;
-
осевое усилие, действующее на изогнутый
участок трубы, мН;
-
запас прочности (
;
r – диаметральный зазор между НКТ и обсадной колонной;
Меньшее из двух Рсж принимаентся за расчетное.
Трубы для нефтепромысловых коммуникаций
Трубы
промысловых коммуникаций выполняются
из труб общего сортамента по ГОСТ 3262-75
(газопроводные) и ГОСТ 8732-78 (горячекатаные).
Поставляются как правило без резьб. По
ГОСТ 3262-75 трубы поставляются с основным
проходом от 6 до 150 мм, делятся на легкие,
средние и усиленные в зависимости от
испытательного давления
.
Трубы по ГОСТ 8732-78, поставляются по наружному диаметру от 25 до 450мм с толщиной стенок от 2,5 до 8мм и у больших от 16 до 20мм с шагом 0,5мм.
от 10……………………………….207
от 20……………………………….246
от 35……………………………….295
10Г2……………………………….265
15ХМ……………………………..226
30ХМА……………………………393
12ХН2А…………………………..393
Трубопроводы проектируются и изготавливаются в соответствии с правилами гос-гортех-надзором. Трубы должны выдерживать давление испытания, определяемое по формуле:
Где δ – толщина стенки трубы (за вычетом допуска)
[σ]
– допускаемое напряжение, равное
-
внутренний диаметр трубы.
Лекция2