Вибір колони насосно-компресорних труб

 

Насамперед при виборі колони насосно-компресорних труб слід визначитись, який внутрішній діаметр підйомника, що складається з окремих насосно-компресорних труб, є оптимальним. Для цього проводиться спеціальний розрахунок. Далі, користуючись параметрами, які притаманні розроблюваній свердловині, підбираються насосно-компресорні труби. При цьому враховується, що НКТ відрізняються між собою типом матеріалу, з котрого вони виготовлені, групами міцності, герметичністю, різьбою, антикорозійною стійкістю, швидкістю стикування, розмірами, опором відкладенню парафіну та солей (рисунок 1.8.5).

 

Рисунок 1.8.5 – Класифікація насосно-компресорних труб

При виборі колони НКТ необхідно проводити міцнісний розрахунок.

Вихідною величиною для розрахунку труб при фонтанній експлуатації свердловини є опір навантаженням, що розтягують. Гранично припустима довжина підвіски для однорозмірної колони визначається з виразу

, м, (1.8.15)

 

де – зрушуюче навантаження для вираних типу і розміру труб у Н;

k – коефіцієнт запасу міцності, звичайно приймається рівним 1,3–1,5;

– вага 1 м труб у Н.

Для двохрозмірної колони довжини секцій А та Б складуть величину

; ; . (1.8.16), (1.8.17), (1.8.18)

Для трьохрозмірної колони розрахунок ведеться подібним чином.

При цьому

, (1.8.19)

де – площа перерізу труби, м²;

– границя текучості, МПа.

Рахунок секцій ведеться знизу вгору. Звичайно внизу колони встановлюються труби меншого розміру, а в напрямку до устя розмір труб збільшується.

Для труб із висадженими назовні кінцями міцність по тілу відповідає міцності по нарізаній частині труби (рівноміцна конструкція). Розрахунок ведуть по тілу труби, виходячи з розтягання від власної ваги.

Граничні глибини спуску колон при фонтанно-компресорній експлуатації можна визначити також і згідно зі спеціальними таблицями.

Для підбору східчастих колон піднімальних труб зі сталі групи міцності Д можна скористатися спеціальними графіками, один із яких наведений на рисунку 1.8.6.

Розрахунок колони НКТ при глибиннонасосній експлуатації свердловини полягає в наступному.

У процесі роботи глибинного насоса при ході штанг нагору вага стовпа рідини, що піднімається, впливає на штанги, а при ході вниз – передається на труби. Найбільш навантаженою трубою в підвішеній колоні є верхня секція. Максимальне навантаження, що діє на неї, при обриві колони штанг визначаються з виразу

, (1.8.20)

де – сила тяжіння (вага) труб, Н;

– сила ваги рідини в трубах, Н;

– сила ваги колони штанг, Н.

З урахуванням глибини спуску насоса L формула буде мати вигляд

, (1.8.21)

де – вага 1 м труб з урахуванням муфт, кг;

– вага 1 м кільцевого стовпа рідини, кг;

– вага 1 м штанг з урахуванням муфт, кг.

 

Припустимий внутрішній тиск для труб визначається за формулою Барлоу

, МПа, (1.8.22)

де – товщина стінки труби в м;

– границя текучості в МПа;

– зовнішній діаметр труби в м;

К – коефіцієнт запасу міцності, приймається рівним 2.

 

Знаючи величину запасу міцності і напругу, що відповідає границі текучості труб, можна визначити максимальне навантаження на труби

, Н. (1.8.23)

 

Рисунок 1.8.6 – Графік для підбору двохрозмірних колон піднімальних нерівноміцних труб зі сталі групи міцності Д

 

Ці формули дозволяють розраховувати труби на міцність при розтяганні. Розрив труби при цьому відбувається по першому витку повної нарізки. Крім цього, можливий вихід нарізаної частини труби з муфти. Міцність нарізного з’єднання характеризується величиною зрушуючого навантаження і визначається за формулою

, Н, (1.8.24)

де – середній діаметр труби по першому витку різьблення, м²;

– товщина стінки труби по западині першої повної нитки нарізки, м;

– границя текучості матеріалу труби, МПа;

– довжина нарізки з нитками повного профілю в м;

– кут підйому труби;

– кут тертя металу по металу.