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

2. Расчет пакера:

Определение наименьшей величины осевой силы Q действующей на пакер, обеспечивающей герметичное разобщение ствола скважины проводится по формуле:

Q > 0,111 AP F + G F [ (Яс² - Гш²)³ - (Яп² - Гш²)³ ] / [(Яс² - Гш²)² + (Яп² - Гш²) ]

где: F - площадь поперечного сечения уплотнительного элемента в деформированном состоянии, м²

Яп - наружный радиус резины до деформации = Яс / коп

коп =1,13 для пакеров под обсадные колонны 146, 168 мм, Коп =1,09...1,07

для пакеров под обсадные колонн 178 и 299 мм.

Определение наибольшей высоты уплотнительного элемента пакера. hmax = (Яп² - гш²) Яс³ / [ 0,45 f (яс² - mi²)(3Rc² + 2Яс гш - гш² ) ] f = коэффициент трения (принимаем 0,2)

Определение оптимальной длины хода штока пакера.

S = h ( Коп² - 1 ) Яп² / (Коп² Яп² - гш²), где: h= 0,9 hmax - высота свободного, не нагруженного уплотняющего элемента.

Определение предельной осевой нагрузки на плашечный захват пакера, при котором не происходит разрушения обсадной колонны

Qпред < [ ат n tga (D² - Бвн²) 1пл (Ьпл² + 16/3 fпл²) ^1/2 ] / (D² - Бвн²),

где: Dвн - внутренний диаметр обсадной колонны, м, 1пл - осевая длина плашки, м,

Ьпл -длина хорды плашки в диаметральном сечении, м, fim -стрела профиля плашки, м При ограниченной площади контакта плашек по периметру обсадной колонны участки труб между плашками работают на изгиб и определяют

< 2 ат n tga (D - Dвн) 1пл / 2 Dвн

28. Расчет насосно-компрессорных труб.

Расчет колонны насосно-компрессорных труб

В процессе работы скважинного насоса при ходе штанг вверх вес поднимаемого ствола жидкости воздействует на штанги, а при ходе вниз переносится на трубы. Наиболее нагруженной трубой в подвешенной колонне является верхняя. Максимальная нагрузка, действующая на нее, при обрыве колонны штанг определяется из выражения:

Р = Ртр + Рж + Ршт, (4.12)

где Ртр - вес труб;

Рж - вес жидкости в трубах;

Ршт - вес колонны штанг.

Зная коэффициент запаса прочности n ≥ 1,5 и площадь поперечного сечения тела трубы по первой нитке полной нарезки — F0, можно определить допустимое напряжение [σ], возникающее в верхнем сечении тела трубы по формуле:

(4.13)

пользуясь которым, по пределу текучести, можно выбрать группу прочности насосно-компрессорной трубы.

Эти формулы позволяют рассчитывать трубы на прочность при растяжении. Трубы при этом разрываются по основанию первого витка полной нарезки. Помимо этого возможен выход нарезанной части трубы из муфты. Прочность резьбового соединения характеризуется страгивающей нагрузкой и определяется по формуле:

(4.14)

где Dср - средний диаметр трубы по первой нитке резьбы, м;

b - толщина стенки трубы по впадине первой полной нитки нарезки, м;

σТ - предел текучести материала труб, Па;

l - длина нарезки с нитками полного профиля, м;

α - угол подъема трубы;

β - угол трения металла по металлу.