Участок набора зенитного угла
Для определения осевой нагрузки рассмотрим участок набора угла скважины с зенитными углами αни αкна концах его и с радиусом кривизны R отрезок колонны штанг. Отрезок колонны штанг, представляет собой гибкую нить, на которую действуют распределенные силы от веса колонны q, силы трения Fтр и реакции опоры N (рисунок 4). Условие равновесия такой гибкой нити представляет собой известное дифференциальное уравнение [12]:
где Т – растягивающая сила; Fтр = f∙N – сила трения; N – реакция стенки НКТ;
Рисунок 5. Действие сил на участке набора кривизны
Подставляя N из нижнего уравнения системы 33 в верхнее уравнение системы 33, получаем:
Заменяя dS на
В результате решения данного дифференциального уравнения получаем две зависимости для определения растягивающей силы на участке с локальным искривлением. На участке с увеличением зенитного угла:
На участке с уменьшением зенитного угла:
При T(αк) = Tн, α = αк, определив «с» получаем две зависимости для определения растягивающей силы. На участке с увеличением зенитного угла:
На участке с уменьшением зенитного угла:
Общая осевая нагрузка для колонны штанг равна:
Общая осевая нагрузка для колонны с участком увеличения зенитного угла равна:
Общая осевая нагрузка для колонны с участком уменьшения зенитного угла равна:
Значение коэффициентов трения штанг о трубы и других пар трения представлены в работе [4]. Коэффициент трения зависит от числа So и для пары трения штанг о трубы выглядит как:
При эксплуатации скважин с высоковязкой нефтью, следует учесть также силу гидродинамического сопротивления для участка колонны штанг, погруженных под статический уровень жидкости в скважине, при спускоподъемных операциях. Множество формул для определения гидродинамических сил сопротивления приведены в работе [13]. Наиболее простая формула, которую допустимо использовать для расчетов, выглядит как:
где Lж – длина колонны штанг, погруженных под статический уровень жидкости в скважине в начальный момент подъема; vспо – скорость подъема колонны штанг; m – отношение радиуса штанг, к радиусу насосно-компрессорных труб. Наибольшие напряжения могут возникать либо на устье скважины от осевого растяжения или на криволинейном участке от совместного действия растяжения и изгиба, поэтому в первом случае, расчет на прочность следует проводить по формуле:
где Q – осевая растягивающая сила, Н; Sш – площадь сечения штанговой колонны, м2.
Во втором случае, при совместном действии растяжения и изгиба, эквивалентные напряжения определяются из суммы изгибающих и растягивающих напряжений:
После получения числовых значений напряжений, производится их сопоставление и выбор максимального, по которому будет осуществляться проектирование колонны штанг. При невыполнении условий прочности, необходимо выполнить следующие рекомендации для усиления характеристик штанговой колонны: - подбор материала штанг с повышенными прочностными характеристиками; - увеличение диаметра штанг; - уменьшение длинны штанговой колонны; - установка менее производительного насоса.
Читайте также: Примеры решений задач по астрономии: Фокусное расстояние объектива телескопа составляет 900 мм, а фокусное ...
Основные этапы развития астрономии. Гипотеза Лапласа: С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно...
Романтизм: представители, отличительные черты, литературные формы: Романтизм – направление сложившеесяв конце XVIII...
Социальное обеспечение и социальная защита в РФ: Понятие социального обеспечения тесно увязывается с понятием ...
Рекомендуемые страницы: Поиск по сайту©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование. Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных |
Поиск по сайту: Читайте также: Деталирование сборочного чертежа Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей? Собственные движения и пространственные скорости звезд |