1.3 Расчет на действие изгибных напряжений.

При опоре низа колонны НКТ о забой или на пакер возникает продольный изгиб колонны труб.

При изгибе труб на большой длине возможно зависание колонны НКТ за счет трения о обсадную колонну. При этом максимальное осевое усилие, которое может передавать колонна НКТ на забой или на пакер с учетом силы трения рассчитывается по зависимости, кН:

где - коэффициент трения колонны НКТ о обсадную колонну (принимаем равным 0.2);

­ радиальный зазор между наружной стенкой колонны НКТ и внутренней стенкой обсадной колонны, м:

­ коэффициент потери веса труб в жидкости т.е. отношение веса труб в жидкости к весу труб в воздухе, при этом колонна НКТ полностью погружена в жидкость:

­ модуль упругости материала НКТ (для стали );

момент инерции поперечного сечения трубы, м⁴:

Т огда изгибное напряжение будет равно, Па:

где осевой момент сопротивления сечения труб НКТ, м^3:

Выполним сравнение изгибного напряжения с пределом текучести материала труб НКТ, взятому с коэффициентом запаса прочности 1.35.

В итоге, изгибное напряжение не превышено над допускаемым напряжением. Это означает выбор правильной группы прочности материала трубы.

Задача 2.

Необходимо произвести освоение скважины глубиной H_скв с эксплуатационной колонной диаметром D_обс, в которую спущена колонна НКТ диаметром d.Скважина заполнена жидкостью плотностью ρ_ж до статического уровня Н_ст. Освоение скважины производиться с помощью сваба, который посредством каната диаметром d_к, свитым из проволок диаметром δ_пр (для всех вариантов δ_пр=1.0 мм) с коэффициентом наполнения К_кан(для всех вариантов К_кан=0.8), прикреплен к подъемному барабану диаметром D_бар (для всех вариантов D_бар=600 мм). Предел временного сопротивления материала каната σ_в=1200 МПа, модуль упругости материала каната E=2.1·10¹¹ Па.

1. Определить максимальную глубину погружения сваба под уровень жидкости h_погр исходя из условия прочности каната с учетом коэффициента запаса прочности S=2.

2. Определить за какое количество циклов свабирования уровень жидкости вскважине достигнет Н_дин, если при этом Р_заб=0,6 Р_пл.

Указания к выполнению:

Дано:

Ккан= 0.8 – коэффициент наполнения каната

δпр= 0.001 –диаметр проволоки каната, м

σв= 1.2*10^9 –предел временного сопротивления материала каната, м

ρж= 850 – плотность жидкости, кг/м^3

Dбар= 0.6 – диаметр подъёмного барабана, м

Е = 2.1*10^11 – модуль упругости материала каната, Па

S = 2 – коэффициент запаса мощности

Hск= 1500 – глубина скважины, м

Hст= 120 – статический уровень, м

dк= 0.016 – диаметр каната, м

1. Определение максимальной глубины погружения сваба.

Максимальная нагрузка в точке А, Н, определяется как:

ГдеРж - вес столба жидкости над свабом, Н;

Ркан вес каната, находящегося над жидкостью, Н;

­Fкан вес каната, находящегося под уровнем жидкости, Н

Напряжение в точке А определяется как сумма растягивающих и изгибных напряжений, Па:

При этом растягивающие напряжения, Па, могут быть определены как:

Изгибные напряжения, Па:

_{Так как} , то решаем уравнение:

Отсюда находим максимальную глубину погружения сваба, м:

2. Определение количества циклов свабирования, за которые уровень жидкости вскважине достигнет Н_дин, если при этом Р_заб=0,6 Р_пл.

dобс = 0.146 – диаметр обсадной трубы, м

Sобс = 0.008 – толщина стенки обсадной трубы, м

dнкт = 0.063 – диаметр трубы, м

Sнкт =0.007 – толщина стенки трубы, м

Рзаб = 0.6*Рпл = 6.897*10^6, Па

Г де Рпл, Па:

Hдин, Па,найдём из следующего выражения:

Количество циклов свабированияN определяем по следующим формулам:

Где V1 и V2– изменение объёма жидкости, м^3; Vпогр– объём погруженной трубы, м^3.