2.2 Расчет труб на прочность при эксплуатации скважины установками штанговых насосов

Расчет труб НКТ на прочность при эксплуатации скважин УСШН пред­полагает выполнение следующей последовательности:

2.2.1. Определяем максимальную нагрузку, действующую в верх­нем сечении колонны( с учетом обрыва штанговой колонны):

, (44)

где q_T - масса 1 м труб, кг/м;

- масса 1 м штанг, кг/м;

- масса 1 м столба жидкости внутри НКТ, кг/м;

L - длина всей колонны НКТ, м.

2. Определяем страгивающую нагрузку с учетом размеров резь­бового соединения и материала труб по формуле (34).

3. Коэффициент запаса прочности с учетом страгивающей на­грузки

(45)

2.2.4. Определяем критическую длину колонны, при которой проис­ходит потеря устойчивости с переходом к режиму движения.

, (46)

где -масса хвостовика, подвешенного ниже насоса, кг;

-площадь поперечного сечения плунжера, м²;

- площадь поперечного сечения штанг, м².

2.2.5. Допустимая глубина спуска колонны НКТ в скважину определяется (для двухступенчатой штанговой колонны):

, (47)

где и с процентное соотношение длин верхней и нижней ступеней штанг, %;

, -масса 1 м верхней и нижней ступени штанг, кг/м;

, - масса 1 м столба жидкости внутри НКТ между верхней и ниж­ней ступенями штанг, кг/м.

2.2.6. На износ труб значительно влияет искривление насосных штанг, связанное с потерей их устойчивости в нижней части, которую можно определить с учетом критической силы

, (48)

где - момент инерции сечения штанги, м⁴ .

Искривление штанг возможно, если Р>Р_кр,, где (49)

где - перепад давления в нагнетательном клапане, Па;

F_K - площадь сечения клапана, м²;

- сила трения штанг о трубы,

2.2.7. Допустимое внутреннее давление, при котором напряжения в трубе достигают предела текучести, определяется:

(50)

Задача 5.

Рассчитать колонну НКТ на прочность при эксплуата­ции скважин УСШН с двухступенчатой штанговой колонной. Исходные данные по вариантам представ­лены в таблице 5 (общие исходные данные Q_xb, Fk).

Таблица 5-Расчет колонны НКТ на прочность при эксплуатации УСШН

№ вар.	L, м		Труба НКТ		dш1, мм	dш2, мм	а, %	кг/м3
1	2		3	4	5	6	7	8
1	1050		НКБ-89х8-Д	400	19	22	48	780
2	1100		НКМ-89х8-Р	410	19	22	50	785
3	1150		В89х8-М	420	19	22	52	790
4		1200	НКБ-89х6,5-Д	430	22	25	54	800
5		1250	НЮЛ-89х6,5-К	440	22	25	56	795
6		1300	В89х6,5-Е	450	22	25	58	805
7		1350	89х6,5-Л	460	22	25	60	510
8		1400	НКБ-73х7-М	470	19	22	62	815
9		1375	НКМ-73х7-Р	480	19	22	64	820
10		1325	В73х7-Д	490	19	22	66	825
11		1275	73х7-К	500	19	22	68	830
12		1225	НКБ-73х5,5-Е	510	19	22	70	835
13		1075	НКМ-73х5,5-Л	520	19	22	72	840
14		1025	В73х5,5-М	530	19	22	74	845
15		1060	73х5,5-Р	540	19	22	76	843
16		1080	НКБ-60х5-Д	550	16	19	78	841
17		1120	НКМ-60х5-К	560	16	19	80	838
18		1140	В60х5-Е	570	16	19	82	836
19		1160	60х5-Л	580	16	19	81	834
20		1180	73x5,5-м	590	16	19	79	832
21		1220	73х7-Р	600	16	19	77	828
22		1240	89х6,5-Д	610	19	22	75	826
23		1260	НКМ-73х7-К	620	19	22	73	824
24		1280	НКМ-73х5,5-Е	630	19	22	71	822
25		1320	НКМ-89х6,5-Л	640	19	22	69	818