Арматура устьевая скважинная и пакеры

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал в г. Октябрьском

 

Кафедра НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЯ

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по курсам: "Техника и технология добычи, подготовки нефти, газа и воды",

"Нефтегазопромысловое оборудование"

Методические указания к решению задач на прочность оборудования для добычи нефти и газа для студентов специальности "Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов", "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", "Нефтегазовое дело"

 

 

Уфа 2010

 

В методических указаниях к решению задач и выполнению контрольных работ в систематизированном виде приводятся в последовательности решения наиболее часто встречаемых практических задач и исходные данные по вариан­там, касающихся всех разделов Курсов «Машины и оборудование для добычи нефти и газа», «Техника и технология добычи, подготовки и сбора нефти, газа и воды», «Нефтепромысловое оборудовании», «Машины и оборудование нефте­газовых объектов»

 

 

Составитель Хабибуллин М.Я., доц., канд. техн. наук

 

Рецензент Арсланов И.Г., проф., д-р техн. наук

 

©Уфимский государственный нефтяной технический университет,2010

Оглавление

1 АРМАТУРА УСТЬЕВАЯ СКВАЖИННАЯ И ПАКЕРЫ.. 4

1.1 Расчет фланцевого соединения на прочность. 4

1.2 Расчет деталей запорных устройств арматуры на прочность. 8

1.3 Расчет оптимальной величины нагрузки на уплотнительные элементы пакеров с механическим управлением. 11

2 НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ ТРУБЫ.. 15

2.1 Расчет труб на прочность при фонтанном и компрессорном способах эксплуатации 15

2.2 Расчет труб на прочность при эксплуатации скважины установками штанговых насосов. 19

2.3 Расчет резьбовых соединений труб нефтяного сортамента на прочность. 22

3 БАЛАНСИРНЫЙ СТАНОК-КАЧАЛКА.. 23

3.1. Определение нагрузки на штоке в точке подвеса штанг. 23

3.2. Расчет балансира станка-качалки на прочность. 26

3.3. Расчет уравновешивания станка-качалки. 29

3.4 Определение усилий в шатунах станка-качалки при разных способах уравновешивания. 32

4 НАСОСНЫЕ ШТАНГИ.. 35

4.1 Расчет на прочность насосных штанг. 35

4.2 Конструирование многоступенчатых штанговых колонн. 37

5 НАСОСЫ СКВАЖИННЫЕ ШТАНГОВЫЕ. 40

5.1 Расчет деталей насоса на прочность. 40

5.2. Определение утечек в плунжерной паре насоса. 43

6. УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.. 45

6.1 Подбор основного оборудования установки электроцентробежного насоса на скважине. 45

6.2. Расчет корпуса электроцентробежного погружного насоса на прочность. 49

ЛИТЕРАТУРА.. 52

 

АРМАТУРА УСТЬЕВАЯ СКВАЖИННАЯ И ПАКЕРЫ

НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ ТРУБЫ

2.1 Расчет труб на прочность при фонтанном и компрессорном спосо­бах эксплуатации

Осевая растягивающая нагрузка для гладких труб, при которой в резьбо­вом соединении напряжение достигает предела текучести (страгивающая на­грузка), определяется:

(34)

где - средний диаметр сечения резьбы по впадине в основной плоскости, мм;

- толщина тела трубы по впадине первой полной нитке резьбы, мм;

- предел текучести материала трубы, МПа;

- коэффициент разгрузки, ;

- угол профиля резьбы, 60°;

- угол трения муфты о трубу, 7°;

- длина резьбы с полным профилем, мм.

Для равнопрочных труб и труб НКБ (безмуфтовых) расчет ведется исходя из прочности тела трубы.

, (35)

где D - наружный диаметр трубы, мм;

b - толщина стенки трубы, мм.

Для труб НКМ (с трапецеидальными резьбами) растягивающая нагрузка, при которой в опасном сечении соединения труб напряжения достигают преде­ла текучести, рассчитываются:

, (36)

Для наклонно-направленных скважин коэффициент запаса прочности оп­ределяется:

(37)

где (38)

- интенсивность искривления скважин в градусах на 10 м длины;

Е- модуль упругости материала трубы, МПа;

- коэффициент запаса прочности для вертикальной скважины, 1,3.

При совместном действии растягивающих сил и наружного избыточного

давления условие прочности для тела трубы определяется:

, (39)

где F- площадь поперечного сечения тела трубы, мм²;

Р_н- наружное избыточное давление, МПа;

(40)

k₀ -коэффициент, k₀=b₀/D, где b₀ =0,905 ;

k_min - коэффициент, k_min=b_min/D, где b_min =0,875 ;

Критическая сжимающая нагрузка, при которой колонна закрепленная в пакере, теряет устойчивость под действием собственного веса, определяется:

, (41)

где - момент инерции сечения трубы, м;

q_T- масса 1 м труб на воздухе, н/м.

Для свободно подвешенной колонны критическую скорость движущейся жидкости определяют:

, (42)

где - вес 1 м жидкости внутри колонны НКТ, н/м;

- потери давления при движении пластовой жидкости по колонне на 1 метр длины, н/м";

, (43) - внутренняя площадь сечения НКТ, м;

- коэффициент гидравлического сопротивления;

Q - расход пластовой жидкости (дебит скважины), м/с;

- плотность добываемой жидкости, кг/м³

- внутренний диаметр НКТ, м;

v — кинематическая вязкость жидкости, м²/с.

Если скорость движения пластовой жидкости , то произойдет по­теря устойчивости нижнего участка колонны с переходом к режиму движения с возрастанием амплитуды колебания.

Задача 4

Определить коэффициент запаса прочности для на­клонной скважины у колонны НКТ, проверить условие прочности тела трубы, критическую сжимающую на­грузку с учетом установки пакера, критическую ско­рость движущейся жидкости и сравнить со скоростью движения жидкости для фонтанного и компрессорного способов добычи нефти. Исходные данные по вариан­там представлены в таблице 4.

Таблица 4-Расчет НКТ при фонтанном и компрессорном способах эксплуатации скважин

№ вар	Труба НКТ	Lнкт, м	α0(L), град.	Рж, кг/м^3	Q, м^3/сут	v·l0^4, м^2/с
	60*5-Д					1,82
	В60х5-К					1,84
	НКМ-60х5-Е					1.86
	НКБ-60х5-Л^1					1,88
	73х5,5-М					1,90
	В73*5,5-Р					1,92
	НКМ-73х5,5-Д					1,94
	НКБ-73х5,5-К					1,96
	73х5,5-Е					1,98
	В73*5,5-Л					2,00
	НКМ-73*5,5-М					2,02 j
	НКБ-73х5,5-Р					2,04
	73х7-Д					2,06
	В73х7-К					2,08
	НКМ-73х7-Л					2,10
	НКБ-73х7-М					2,12
	89х6,5-Р,					2,14
	В89х6,5-Д					2.16:
	НКМ-89хб,5-К					2,18
	НКБ-89х6,5-Е					2,20
	В89х8-Л					2,22
	В89х8-М					2,24
	НКМ-89х8-Р					2,26
	НКБ-89х8-Д					2,28
	102х6,5-К					2,25

БАЛАНСИРНЫЙ СТАНОК-КАЧАЛКА

НАСОСНЫЕ ШТАНГИ

НАСОСЫ СКВАЖИННЫЕ ШТАНГОВЫЕ

ЛИТЕРАТУРА

1. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник. -Л.: Машиностроение, 1984. -464 с.

2. Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И. Бухайленко. - М.: Недра, 1990. - 559 с.

3. Трубы нефтяного сортамента: Справочник / под общей ред. А.Е. Са-
рояна. - М.: Недра, 1987. - 488 с.

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал в г. Октябрьском

 

Кафедра НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЯ

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по курсам: "Техника и технология добычи, подготовки нефти, газа и воды",

"Нефтегазопромысловое оборудование"

Методические указания к решению задач на прочность оборудования для добычи нефти и газа для студентов специальности "Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов", "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", "Нефтегазовое дело"

 

 

Уфа 2010

 

В методических указаниях к решению задач и выполнению контрольных работ в систематизированном виде приводятся в последовательности решения наиболее часто встречаемых практических задач и исходные данные по вариан­там, касающихся всех разделов Курсов «Машины и оборудование для добычи нефти и газа», «Техника и технология добычи, подготовки и сбора нефти, газа и воды», «Нефтепромысловое оборудовании», «Машины и оборудование нефте­газовых объектов»

 

 

Составитель Хабибуллин М.Я., доц., канд. техн. наук

 

Рецензент Арсланов И.Г., проф., д-р техн. наук

 

©Уфимский государственный нефтяной технический университет,2010

Оглавление

1 АРМАТУРА УСТЬЕВАЯ СКВАЖИННАЯ И ПАКЕРЫ.. 4

1.1 Расчет фланцевого соединения на прочность. 4

1.2 Расчет деталей запорных устройств арматуры на прочность. 8

1.3 Расчет оптимальной величины нагрузки на уплотнительные элементы пакеров с механическим управлением. 11

2 НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ ТРУБЫ.. 15

2.1 Расчет труб на прочность при фонтанном и компрессорном способах эксплуатации 15

2.2 Расчет труб на прочность при эксплуатации скважины установками штанговых насосов. 19

2.3 Расчет резьбовых соединений труб нефтяного сортамента на прочность. 22

3 БАЛАНСИРНЫЙ СТАНОК-КАЧАЛКА.. 23

3.1. Определение нагрузки на штоке в точке подвеса штанг. 23

3.2. Расчет балансира станка-качалки на прочность. 26

3.3. Расчет уравновешивания станка-качалки. 29

3.4 Определение усилий в шатунах станка-качалки при разных способах уравновешивания. 32

4 НАСОСНЫЕ ШТАНГИ.. 35

4.1 Расчет на прочность насосных штанг. 35

4.2 Конструирование многоступенчатых штанговых колонн. 37

5 НАСОСЫ СКВАЖИННЫЕ ШТАНГОВЫЕ. 40

5.1 Расчет деталей насоса на прочность. 40

5.2. Определение утечек в плунжерной паре насоса. 43

6. УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.. 45

6.1 Подбор основного оборудования установки электроцентробежного насоса на скважине. 45

6.2. Расчет корпуса электроцентробежного погружного насоса на прочность. 49

ЛИТЕРАТУРА.. 52

 

АРМАТУРА УСТЬЕВАЯ СКВАЖИННАЯ И ПАКЕРЫ