книги / Трубы нефтяного сортамента

н

[ш1~н

,1 1

Ct,,:~'0

5

11 таб.l. 17.1 О, 17.11), принятому для свинчивания муфт с трубами вручную. Предельные отклонения +Р,.

Примечание. Величина Р, соответствует шагу резьбы и приня­

(для труб с условным диаметром 114 мм).

При определении диаметра уплотнительного конического пояска трубы измерительная плоскость гладкого калибр-кольца

ДО.тпкна совпадать с торцомтрубы или· не доходить до торца не бо­

лее чем на величину Н" мм (см. рис. 19.11):

1,2 - для труб с условным диаметром от 60 до 102 мм;

1,6 - для труб с условным диаметром 114 мм.

Натяг оцинкованной или фосфатированной реЗЬбы муфты по

381

Рис. 19.12. Свинчивание вручную и на стан­

ке со,единений т'руб НКМ:

1 - конец сбега резьбы; 2 - соединенне. свннчен­

ное вручную; 3 - соедннение, свннченное на стан­

ке

резьбовой калибр-пробке должен быть равен величине Н2, мм (см_

рис. 19.11):

ловным диаметром 60, 73, 89, 102 мм должна совпадать с торцом

калибр-пробки должна утопать относительно торца муфты на ве­

личину Нз=6+2 ,5 мм (см. рис. 19.11).

При определении величины диаметра оцинкованной или фос­ фатированной уплотнительной конической расточки муфты изме­ рительная плоскость гладкой калибр-пробки должна находиться от торца муфты на расстоянии Н4, мм (см. рис. 19.11):

45+1,2 - для труб с условным диаметром 60 и 73 мм;

55+1,2 - для труб с условным диаметром 89, 102 мм;

842:b:~ - для труб с условным диаметром 114 мм.

При определении диаметра уплотнительного конического пояс­ ка трубы измерительная плоскость гладкого калибр-кольца долж­

на совпадать с торцом трубы или переходить за торец не более чем на H 1=1,2 мм (см. рис. 19.11). При определении диаметра уплотнительного пояска труб с условным диаметром 114 мм из- -

мерительная плоскость гладкого калибр-кольца должна совпа­

дать с торцом трубы или не доходить до торца не более чем на величину Н1 = 1,6 мм (см. рис. 19.11).

При свинчивании вручную оцинкованных или фосфатированных муфт с трубами натяг должен быть равен Н5, мм (рис. 19.12);

4,4 мм - для труб с условным диаметром 60 мм;

5,0 - для труб с условным диаметром 73 мм; 5,6 - дшг труб с условным диаметром 89 мм;

6,2 - для труб с условным диаметром 102 мм; 8,0 - для труб с условным диаметром 114 мм. Предельные отклонения +2 мм.

. После свинчивания трубы и муфты на станке должно быть

обеспечено сопряжение торца трубы и упорного уступа муфты по всему периметру стыка упорных поверхностей (см. рис. 19.12).

Проверка насосно-компрессорных труб НКБ.

При определении натяга резьбы ниппельного конца трубы НКБ

измерительная плоскость гладкого и резьбовых калибр-колец

382

I

1,2

р.ис. 19.13. Контроль калибрами трубы резьбового соединения насосно"'компрес­ сорных 'l'руб НКБ:

1 - из",ерительная плоскость резьбовых (с полны", инеполны", профилем) и гладкого ка­ либр-копец; 2 - резьБОВQЙ (с полным инеполным профилем) и гладкий калибр-кольца; 3 - ниппельный конец трубы; 4 - гладкий калибр-кольцо; 5 - измерительная плоскость глад­ кого К8nllБР-К8льца

с полным инеполным профилем должна находиться от торца трубы на расстоянии 18+1,2 мм (рис. 19.13).

При определении диаметра уплотнительного конического пояс­ ка ниппе.в:ьного конца трубы измерительная плоскость гладкого

калиБР-КОllьца должна совпадать с торцом трубы или не дохо­

дить до торца не более чем на 1,2 мм (рис. 19.14).

Рис. 19.14. Контроль калибрами раструбного конца трубы резьбового соединения hacocho-компреССОРИhlХ труб НКБ:

1 - измерительная плоскость резьбового калнбр-пробки; 2 - резьбовой калибр-пробка; 3'"

раструбный конец трубы; 4 - измерительная плоскость гладкой калибр-пробки; 5 - гладкий калибр-пробка

Э83

Натяг резьбы раструбного конца трубы по резьбовой калибр­

пробке должен быть равен 5-1,2 мм (см. рис. 19.14).

Измерительная плоскЬсть гладкой калибр-пробки при провер­

ке резьбы раструбного конца трубы должна совпадать с торцом

трубы или утопать относительно торца не более чем на 1,2 мм. При определении диаметра уплотнительной конической расточ­

ки раструбного конца трубы НI(Б измерительная плоскость глад­

кого калибр-пробки должна находиться от торца раструбного

конца трубы на расстоянии Нз, мм:

При определении диаметра конической выточки раструбного конца трубы измерительная плоскость гладкого калибр-пробки должна совпадать с торцом трубы или не доходить ..О торца не более чем на 1,2 мм (см. рис. 19.14).

Шаг резьбы на длину 25,4 мм и на всей длине, углы наклона сторон профиля, конусность по среднему диаметру резьбы труб гладких и с высаженными наружу концами и муфт к ним, конус­ ность по внутреннему диаметру резьбы труб НКМ и ниппельных концов труб НКБ и по наружному диаметру резьбы муфт НКМ и раструбных концов труб НI(Б, высота профиля, перпендикуляр­ ность и плоскостность' упорных поверхностей, соосность резьбы и уплотнительных конических поверхностей соединений труб и муфт НI(М и труб НI(Б, а также ширина' упорного уступа Г труб НКБ должны проверяться периодически в объемах и сроках, сог­ ласованных изготовителем с потребителем.

Проверке соосности резьб должно быть подвергнуто не менее 1 % муфт от каждой партии. Проверка внутреннего диаметра и

общей изогнутости труб НI(Б должна проводиться до высадки концов. Проверке качества сопряжения торца трубы НКМ и упор­ ного уступа муфты подвергают каждое соединение партии.

I(онусность по наружному диаметру резьбы труб и ниппель­ ных концов труб НКБ и по внутреннему диаметру резьбы муфт и раструбных концов труб НКБ, а также конусность уплотнитель­ ных конических поверхностей труб и муфт НI(М и труб НКБ дол­ жны проверяться гладкими коническими калибрами (кольцами и пробками полными или неполными) или специальными приборами.

Толщина стенки под резьбой t проверяется во впадине первой нитки, расположенной со стороны торца трубы.

Овальность резьбы муфт и раструбных концов труб НКБ долж­ на проверяться неполной гладкой пробкой (лопаткой).

Например, при проверке овальности резьбы муфт и раструб­ ных концов труб с условным диаметром 73 и 89 мм разность рас­ стояния в миллиметрах от торца пробки до торца муфты и ра­ струбного конца при различных положениях пробки не должна пре­

вышать 0,13 MMX1/2tg<p.

384

Параметры резьбы и уплотнительных поверхностей насосно­

компрессорных труб контролируются специальными накладными

приборами и универсальными средствами измерения.

ГЛАВА 2.

РАСЧЕТ ,ЛИФТОВЫХ КОЛОНН

Усло~ия работы лифтовых колонн зависят от способа эксплуа­

тации.

Основной вид нагрузки при фонтанном и компрессорном спосо­

бах добычи - силы собственного веса труб и давление газонефтя­

ной смеса или сжатого воздуха (газа). Переменные нагрузки обу­

словлены периодическим изменением давления движущегося флю-

При глубиннонасосном способе добычи, кроме постоянных сил - собственного веса труб и веса жидкости в трубах, действуют так­ же переменные силы, связанные с работой глубинного насоса.

Вследствие различного характера действующие нагрузки ко­

лонн рассчитывают по способам эксплуатации.

Фонтанный и компрессорный способы эксплуатации

На колонну труб действуют внутреннее, наружное давление и

осевые нагрузки.

Внутреннее изБЫТОЧNое давление

Избыточное давление (Па) для фонтанного способа определя­

ется из выражений:

а) в колонне с пакером при закрытом устье

для нефтяных скважин

еТерт

385

где Рп - давление на буфере в момент установки гидравлического

пакера, Па;

в) при освоении скважины

пуска скважины максимальное. Llля труб однорядного подъемни­

где Ро - максимальное пусковое давление, Па; ho- расстояние от устья до уровня жидкости в скважине, м; L - длина лифтовой ко­

·лонны, м.

Наружное избыточное давление

Избыточное давление (Па) для фонтанного способа определя­

ется из выражений:

где 'Уж=:l'в='Ун; Рзаб-давление на забое скважины, Па; Рб-дав­ ление на буфере в процессе эксплуатации, Па;

б) при освоении скважины

Расчет производят по наибольшему из значений давлений, по­

лученных по формулам (20.6) - (20.8).

Llля компрессорного способа максимальное наружное давле­

ние будет при пуске скважины. Llля труб однорядного подъемни­

ка кольцевой системы и для труб второго ряда двухрядного подъ-

386

емника кольцевой системы наружное избыточное давление прини­

мают равным на участках:

Осевая нагрузка

Осевая нагрузка (Н) определяется величиной собственного ве­

са колонны и ~силием от гидравлического давления:

а) осевая нагрузка от собственного веса

где !J.Q - дополнительная нагрузка, зависящая от характеристики пакера, Н;

г) осевая сжимающая нагрузка при установке механического

пакера

Qc = Qраз,

где Qраз - нагрузка от веса колонны, передаваемого на пакер, Н; д) осевая нагрузка, действующая на колонну с пакером в про­

цессе эксплуатации:

температура нагрева (охлаждения) колонны, ос (положительное

значение принимается при нагреве, отрицательное при охлажде-

387

нии); F - площадь сечения труб, м2 ; h - расстояние от устья до

места установки пакера, м; Е - модуль упругости, Н/м2 .

Для колонн, устанавливаемых с гидравлическим пакером, в

формуле (20.13) Qраз=О.

За расчетную нагрузку принимают большее значение, получен­

ное по приведенным формулам.

Формулы для определения nрочности и устойчивости колонн

Осевая растягивающая нагрузка, при которой в резьбовом сое­

Для равнопрочных труб и труб НК:Б расчет (в Н) ведется ис­

ходя из прочности тела ТDvбы

предел текучести материала труб, Н/м3•

Для труб с трапецеидальными резьбами НК:М нагрузки приве­ дены в приложении 10, а формулы для их расчета в приложении 13.

Допускаемая нагрузка для I:iеравнопрочной конструкции [Q] = = QCT/nj; для равнопрочной [Q] =QT/nj, где n\ принимается рав­

ным 1,3 для вертикальных скважин.

Для наклонно-направленных и искривленных скважин коэффи­ циент запаса прочности определяется по формуле

вертикальных скважин; йС - средний диаметр сечения в основной плоскости резьбы трубы, м.

Внутреннее избыточное давление, при котором наибольшие на­ пряжения в трубе достигают предела текучести, определяют по формуле (11.41) при коэффициенте запаса прочности n2=1,32.

Наружное избыточное давление, при котором наибольшее на­ пряжение в трубе достигает предела текучести, рассчитывают по

формуле (11.40).

При совместном действии растягивающих сил и наружного из­ быточного давления условие прочности для тела трубы определя­

К:ритическая сжимающая нагрузка (Н), при которой ,колонна,

закрепленная в пакере, теряет устойчивость под действием собст­

венного веса, вычисляется из выражения

388

-

QKP = 3,35 VЕ/ q;.

где Е/- жесткость сечения, Н· м2 ; qT - вес 1 м труб на воздухе..

Н/м.

Для свободно подвешенной колонны критическую скорость дви­

жущейся жидкости определяют по формуле

Если скорость флюида Vж~ VИР, то произойдет потеря устойчи­

вости нижнего участка колонны с переходом к режиму движения,

с возрастанием амплитуды колебания.

Колонна, закрепленная в пакере, может потерять устойчивость

в процессе эксплуатации под в'лиянием давления Рб, скорости VЖ­ И температуры f1t движущегося флюида, в результате чего про­

изойдет изгиб нижнего участка колонны с переходом к новым фор-­

мам равновесия.

Критическое значение устьевого давления Рб, скорости Vж It температуры нагрева жидкости 11t определяют из выражения

где Qп - осевая нагрузка в лифтовой колонне после окончания ус­ тановки пакера к началу эксплуатации, Н:

ного диаметра, и многоступенчатой, состоящей из труб нескольких, диаметров. Каждая ступень может включать несколько секций~ Диаметр муфты и длину колонны определяют из условий экс­

плуатации.

Трубы для первой секции рассчитывают исходя из внутреннего­

давления. По величине р~и n2 [см. формулу (20.5)] подбирают z

группу прочности И толщину труб. Длину первой секции (м) для

колонн с пакером вычисляют из выражения

389

в расчетах принимается g~ 10 м/с2•

Длина первой секции свободно подвешенной колонны или ко­

лонны с механическим пакером

10qk

Если ограничений на длины секций нет, то

(20.24)

Если колонну испытывают на герметичность, то расчет ведут

по формулам (20.20), (20.21), где Qб=Р~НL РВ•

ДЛЯ труб равнопрочных конструкций вместо QCT принимают

QT. Одновременно с расчетом длины каждой секции верхнюю тру­ бу проверяют на избыточное внутреннее давление, которое опре­ деляют из ~словий испытания на герметичность. Тогда должно

быть выдержано усЛ,овие n2~PT/p BHz.

Для труб, воспринимающих наружное давление (например,

трубы второго ряда при двухрядном лифте), допускаемая длина подвески будет меньше, так как, кроме растягивающих нагрузок.' от собственного веса, трубы испытывают сжимающие напряжения

от наружного давления.

Длины секции колонн при этом будут равны Гсм. формулу

Для первой секции k= 1.

Эксплуатация скважин штанговыми насосами

При этом способе эксплуатации на колонну труб действуют

внутреннее давление столба жидкости в трубах, собственный вес труб, а в аварийной ситуации на трубы дополнительно передается

вес штанг.

390