6. Розрахункова частина.

6.1. Розрахунок колон свердловини на міцність.

Зусилля від колони спрямоване до вибою, а виштовхувальна сила має зворотній напрямок дії ( при зборі навантажень виштовхувальною силою нехтуємо) Власна вага комбінованої колони визначається вагою кожної секції:

P= F· l· ρ+ F· l· ρ+…+ F· l· ρ; (1.1)

де, FFF– площа перерізу труб відповідної частини колони (м);

l, l, l– довжина відповідної секції колон (м);

ρ– густина матеріалу труб кг/м.

6.1.1. Визначення геометричних параметрів та характеристик міцності труб.

Визначаємо площу перерізу труб, значення внутрішнього діаметру знаходимо згідно сортаменту труб (табл. 2.1) або розраховуємо.

В курсовому проекті (для спрощення) беремо односекційну конструкцію труб свердловини. По аналогії з (3.1.1) для визначення навантаження на трубну головку, знаходимо: вагу колони НКТ, експлуатаційної та проміжної колони, а також кондуктора.

Згідно завдання та сортаменту:

D= 73 мм, δ= 5,5 мм, l= 1890 м;

D= 127 мм, δ= 8 мм, l= 1970 м;

D= 105 мм, δ= 8 мм, l= 1250 м;

D= 205 мм, δ= 8 мм, l= 550 м;

звідси:

D= D– 2·δ= 73 – 2·5,5 = 62 мм;

D= D– 2·δ= 127 – 2·8 = 111 мм;

D= D– 2·δ= 105 – 2·8 = 89 мм;

D= D – 2·δ= 205 – 2·8 = 189 мм;

Знаходимо площу перерізу труб НКТ, експлуатаційної, проміжної колони та кондуктора:

F= ‑ = ‑ = 1165,72 мм= 0,0012 м;

F= ‑ = = 2989,28 мм= 0,003 м;

F= ‑ = = 2436,64 мм= 0,0024 м;

F= ‑ = = 4948,64 мм= 0,0049 м;

Знаходимо власну вагу кожної колони, приймаючи густину металу ρ= 8660 кг/мЗгідно сортаменту труб вага 1 пог. м труби НКТ g= 9,16 кг.

P= l· g= 1890 · 9,16 · 10 = 173124 H = 173 кН;

P= F· l· ρ= 0,003 · 1970 · 8660 · 10 = 511806 H = 512 кН;

P= F· l· ρ= 0,0024 · 1250 · 8660 · 10 = 259800 H = 260 кН;

P= F· l· ρ= 0,0049 · 550 · 8660 · 10 = 233387 H = 233 кН.

Загальне навантаження на трубну головку фонтанної арматури буде становити:

P= P+P+P+P= 173 + 512 + 260 + 233 = 1178 кН.

Для підвішеної колони найбільше зусилля розтягу виникає у верхньому перерізі. Тому напруження розтягу не повинні перевищувати границю текучості металу при σ. Тобто σ>σ, σ>σ, σ>σ, σ>σ. Звідси в першому наближенні визначаємо марку сталі для труб.

Значення напруження у верхньому перерізі труби можна знайти за наступною формулою:

σ= ; (1.2)

Звідси:

σ= = = 144 МПа;

σ= = = 171 МПа;

σ= = = 108 МПа;

σ= = = 48 МПа.

Розрахунок проводимо для труб виготовлених за стандартами СНД та труб виготовлених за стандартами АНІ (Американський нафтовий інститут). Значення межі текучості на розтяг визначаємо згідно (табл. 2.3)

З умови σ>σ=> 380 МПа > 144 МПа;

З умови σ>σ=> 281 МПа > 144 МПа;

приймаємо колону НКТ із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо колону НКТ із сталі марки “ Н ‑ 40” за стандартами АНІ;

З умови σ>σ=> 380 МПа > 171 МПа;

З умови σ>σ=> 281 МПа > 171 МПа;

приймаємо експлуатаційну колону із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо експлуатаційну колону із сталі марки “ Н ‑ 40” за стандартами АНІ;

З умови σ>σ=> 380 МПа > 108 МПа;

З умови σ>σ=> 281 МПа > 108 МПа;

приймаємо проміжну колону із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо проміжну колону із сталі марки “Н ‑ 40” за стандартами АНІ;

З умови σ>σ=> 380 МПа > 48 МПа;

З умови σ>σ=> 281 МПа > 48 МПа;

приймаємо експлуатаційну колону із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо експлуатаційну колону із сталі марки “Н ‑ 40” за стандартами АНІ;