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]:

 

(32)

где Т – растягивающая сила;

Fтр = f∙N – сила трения;

N – реакция стенки НКТ;

знак (-) на участке скважины с увеличением зенитного угла, знак (+) на участке скважины с уменьшением зенитного угла.

Рисунок 5. Действие сил на участке набора кривизны

 

(33)

 

Подставляя N из нижнего уравнения системы 33 в верхнее уравнение системы 33, получаем:

 

(34)

 

Заменяя dS на

(35)

 

В результате решения данного дифференциального уравнения получаем две зависимости для определения растягивающей силы на участке с локальным искривлением.

На участке с увеличением зенитного угла:

 

(36)

 

На участке с уменьшением зенитного угла:

 

(37)

 

При T(αк) = Tн, α = αк, определив «с» получаем две зависимости для определения растягивающей силы.

На участке с увеличением зенитного угла:

 

(38)

 

На участке с уменьшением зенитного угла:

 

(39)

 

Общая осевая нагрузка для колонны штанг равна:

 

(40)

 

Общая осевая нагрузка для колонны с участком увеличения зенитного угла равна:

 

(41)

 

 

Общая осевая нагрузка для колонны с участком уменьшения зенитного угла равна:

(42)

 

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:

 

(43)

 

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:

 

(44)

 

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:

 

(45)

 

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:

 

(46)

 

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:
Новые русские слова в современном русском языке и их значения: Менсплейнинг – это когда мужчина что-то объясняет...
Основные этапы развития астрономии. Гипотеза Лапласа: С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно...
Понятие о дефектах. Виды дефектов и их характеристика: В процессе эксплуатации автомобилей происходит...
Развитие понятия о числе: В программе математики школьного курса теория чисел вводится на примерах...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

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:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.012 с.