Задача 1
Исходя из условий прочности НКТ на разрыв в опасном сечении, на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении и на внутреннее давление, определить глубину спуска ступеней колонны гладких насосно-компрессорных труб с треугольной резьбой из стали групп прочности «Д», «К» общей длиной 2900 м для фонтанирующей скважины глубиной 3000 м, имеющей обсадную колонну диаметром 114 х 7,4 мм. При расчете пренебрегаем потерей веса колонны труб в жидкости, так как уровень жидкости в межтрубном пространстве во время работы может быть оттеснен до башмака колонны труб.
Решение
Примем за 1-ю секцию гладкие НКТ 48 х 4 из стали групп прочности «Д» (σт = 380 МПа).
Страгивающую нагрузку определим по формуле (1.1). Недостающие данные возьмем из табл. 1.1. Найдем:
Предельную нагрузку определим по формуле (1.2):
Выбрав страгивающую нагрузку за расчетную как наименьшую, определим допустимую глубину спуска секции НКТ по формуле (1.3):
Поскольку 2030 м < 2900 м, для верхней секции берем больший размер:
НКТ 60 х 5 мм; q12 = 6,96 кг/м; L = 29,3; h1 = 1,41 мм.
Находим:
Предельная нагрузка
так как и в этом случае Рпр2 > Рстр 2, за расчетную нагрузку принимаем Рстр. Длина 2-й секции
Таким образом, суммарная длина колонны составит 2030 + 965 = 2995 м < 2900 м.
Минимальный зазор с обсадной колонной составит S = 114 - 2·7,4 - Dм нкт = 99,2 - 73 = 26,2 мм.
Допустимое внутреннее давление для нижней трубы НКТ 48 х 4 мм (формула (1.4))
Определяем фактическое внутреннее давление трубы, по формуле (1.5) при плотности добываемой жидкости ρж = 850 кг/м3; Рбуф = 0,5 МПа:
Следовательно, выбранная нами ступенчатая колонна НКТ проходит как по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.
Пример расчета глубины спуска ступенчатой НКТ при фонтанной эксплуатации скважин
Задача 2
Определить глубину спуска ступенчатой колонны типа НКБ с трапецеидальной резьбой из стали групп прочности «Д» для фонтанирующей скважины глубиной 4500 м, имеющей эксплуатационную колонну диаметром 127 x 10,7 мм. При расчете пренебрегаем потерей веса колонны труб в жидкости, так как уровень жидкости в межтрубном пространстве во время работы может быть оттеснен до башмака колонны труб.
Решение
Предположим, что из условия пропускной способности нижняя секция определена как НКБ 60 x 5 мм. Принимаем группу прочности «Д» (σт = 380 МПа) для нижней секции. Определим страгивающую нагрузку по формуле (1.1). Внутренний диаметр d = D - 2·δ = 60,3 - 2·5 = 50,3 мм.
Толщина стенки под резьбой ниппеля
Угол α для трапецеидальной резьбы (ГОСТ 633-80)
Угол трения φ » 3°, так как при больших значениях φ сtg (α + φ) будет отрицательный и страгивающая нагрузка будет неоправданно возрастать. Следовательно, ctg (α + φ) = 0 и формула (1.1) преобразуется для трапецеидальной резьбы:
(1.1')
Тогда
Предельную нагрузку определим по основному телу трубы как имеющую наименьшую толщину стенки по формуле (1.2):
.
Следовательно, за расчетную нагрузку следует принимать предельную как наименьшую. Длина 1-й секции
.
Для второй секции используем НКБ 73 х 5,5 мм; гр. прочности «Д»; q = 9,5 кг/м.
Определим Рстр по формуле (1.1). Находим внутренний диаметр d = 73 - 2·5,5 = 62 мм.
Толщина стенки под резьбой ниппеля
;
;
.
Предельная нагрузка по основному телу трубы по формуле (1.2)
.
Следовательно, и для этих труб расчетной будет предельная нагрузка.
Длина 2-й секции
.
Таким образом, суммарная длина колонны составят
.
Минимальный зазор с обсадной колонной составит
.
Допустимое внутреннее давление для нижней трубы НКБ 60 х 5 мм (формула (1.4))
.
Определяем фактическое внутреннее давление трубы по формуле (1.5) при плотности добываемой жидкости ρж = 900 кг/м3, Рбуф= 0;
.
Рф < Рвн, следовательно, выбранная нами ступенчатая колонна проходит как по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.