Султангулово-Заглядинского месторождения 2
.pdf
|
|
|
|
108 |
|
A = 0,5 (254 − 62,58) 5,47 |
= 0,52 10 −3 м2 |
|
|
|
r |
|
|
|
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается по формуле: |
|
|
||
Aa = l1р (s1 − s1р −cs ) 1 +l2 р s2 2 +l3 р (s3 −cs −cs1 ) 3 +lр (s − sр −c) |
(3.104) |
|
|
|
|
|
−3 |
м |
2 |
A = 48,79 (8 −0,4 −2) 1+0 0 0 +19,51 (8 −2 −0) 1+156,46 (10 −5,47 −2,8)= 0,65 10 |
|
|||
a |
|
|
|
|
0,52·10-3м2<0,65·10-3м2 – условие прочности выполнено. |
|
|
|
|
|
Расчёт прочности узла врезки штуцера М2 |
|
|
|
Исходные данные: |
|
|
|
|
Элемент: |
М2 |
|
|
|
Элемент, несущий штуцер: |
Обечайка цилиндрическая №1 |
|
|
|
Тип штуцера: |
Непроходящий без укрепления |
|
|
|
Материал несущего элемента: |
|
09Г2С |
|
|
Толщина стенки несущего элемента, s: |
|
10 мм |
|
|
Сумма прибавок к стенке несущего элемента, c: |
2,8 мм |
|
|
|
Материал штуцера: |
|
09Г2С |
|
|
Внутренний диаметр штуцера, d: |
|
80 мм |
|
|
Толщина стенки штуцера, s1: |
|
8 мм |
|
|
Консорциум « Н е д р а »
109
Сумма прибавок к толщине стенки штуцера (включая коррозию), cs: |
2 мм |
||
Длина штуцера, l1: |
|
|
150 мм |
Смещение штуцера, Lш: |
1,575∙104 мм |
|
|
Угол поворота штуцера, θ: |
0 |
градус |
|
Длина внутр. части штуцера, l3: |
0 |
мм |
|
Прибавка на коррозию, cs1: |
0 |
мм |
|
Минимальный размер сварного шва, Δ: |
6 |
мм |
|
Расчётные параметры размещения штуцера: |
|
Ближайший штуцер: |
|
Название штуцера: |
Б2 |
Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b: |
|
(для наклонных штуцеров |
2850 мм |
определяется приближенно) |
|
Угол β: |
0 градус |
Коэффициенты прочности сварных швов: |
|
Продольный шов штуцера: |
|
Консорциум « Н е д р а »
110
φl = 1
Шов обечайки в зоне врезки штуцера:
φ = 1
Расчётный диаметр цилиндрической обечайки:
|
|
D |
р |
= D |
= 3400мм |
|
|
|
|
|
|
Условия нагружения: |
|
|
|
|
|
Расчётная температура, T: |
45 |
oC |
|
||
Расчётное внутреннее избыточное давление, p: |
0,6 |
МПа |
|
||
Свойства материала элемента, несущего штуцер Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 45oC (рабочие условия):
[σ]45= 186,5 МПа Модуль продольной упругости при температуре 60 oC:
E45= 1,95∙105 МПа Свойства материала штуцера
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 45oC (рабочие условия): [σ]451= 186,5 МПа
Консорциум « Н е д р а »
111
Модуль продольной упругости при температуре 60 oC:
E451= 1,95∙105 МПа
Расчетную толщину стенки штуцера с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s |
= |
p(d + 2c |
s |
) |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 р |
|
2 |
|
|
− p |
||
|
|
1 |
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
(3.105)
s |
= |
0,6 (80 + 2 2) |
= 0,13 мм |
|
|||
1 р |
|
2 186 ,5 1 − 0,6 |
|
|
|
||
Принимаем толщину стенки штуцера s1=8мм согласно АТК 24.218.06-90.
Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
p = |
2 |
|
|
(s |
− c |
|
) |
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
d |
1 |
+ s |
+ c |
s |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
(3.106) |
|
p = |
2 186,5 1 (8 − 2) |
= 24,86МПа |
|||
80 |
+8 |
+ 2 |
|||
|
|
||||
24,86МПа 0,6МПа – условие прочности и устойчивости выполняется. |
|||
Проведем расчет укрепления отверстия по ГОСТ 24755-89 [8]. |
|
||
Условный расчетный диаметр отверстия: |
|
||
|
|
|
(3.107) |
|
d = d = 80 мм |
||
Консорциум « Н е д р а »
112
Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия) рассчитывается по формуле:
d |
р |
= d + 2 c |
s |
|
|
(3.108)
d |
р |
=80 +2 2 =84мм |
|
|
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
где
D |
р |
|
s |
р |
|
|
= D |
|
d |
|
= 2 |
s − c |
|
D |
|
(s − c) |
|
||
0 |
|
|
|
− 0,8 |
р |
, |
||||
|
|
|
s |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
–расчетная толщина стенки обечайки;
–расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки.
(3.109)
|
|
|
d |
|
|
10 − 2,8 |
|
3400 (10 − 2,8) =160,95мм |
|||
|
|
|
0 |
= 2 |
5,47 |
− 0,8 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчетная длина внешней части штуцера рассчитывается по формуле: |
|||||||||||
l |
= min l |
;1,25 |
(d + 2c |
s |
) (s |
− c |
s |
) |
|
(3.110) |
|
1р |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
l1р |
= min 150;1,25 |
(80 + 4) (8 −2) = 28,06мм |
|||
Для внешней части штуцера:
|
|
|
|
|
1 |
= min 1.0; |
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(3.111)
Консорциум « Н е д р а »
113
|
|
|
186,5 |
= 1 |
|
1 |
= min 1.0; |
|
|
||
|
|
186,5 |
|
||
|
|
|
|
|
|
Ширина зоны укрепления рассчитывается по формуле:
L |
0 |
= |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(3.112)
L0 = 
3400 (10 −2,8) =156,46мм
Расчетная ширина зоны укрепления:
l |
р |
= L |
|
0 |
(3.113)
l |
р |
= L =156,46мм |
|
0 |
Расчетный диаметр:
d |
0 р |
= 0,4 |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(3.114)
d |
0 р |
= 0,4 |
3400 (10 − 2,8) = 62,58мм |
|
|
|
Найдем коэффициент понижения прочности по формуле:
|
|
l |
(s |
− c |
) |
|
1 |
+ l |
2 р |
s |
2 |
|
2 |
+ l |
3 р |
|
(s |
3 |
− c |
s |
− c |
s1 |
) |
3 |
|
||||||
|
1 + |
1 р |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l р (s − c) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d р |
− d0 р |
|
|
|
|
|
|
d + 2cs |
|
|
|
l1 р |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
1 + 0,5 |
+ K |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
D |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
1 |
|
|
р |
|
|
|
|
(3.115)
Консорциум « Н е д р а »
|
1 + |
28,06 (8 − 2) 1+ 0 0 0 + 0 (0 − 2 − 0) 1 |
|
|
|||||||
|
|
156,46 (10 − 2,8) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1,071 |
|
|
|
|
84 − 62,58 |
|
80 + 2 2 |
|
1 |
|
28,06 |
|
|
|
1 + 0,5 |
+1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
156,46 |
|
3400 |
|
1 156,46 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное внутреннее избыточное давление определим по формуле:
p |
|
= |
2 K |
1 |
(s − c) |
|
V |
|
|
|
|
(3.116) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
р |
|
D |
|
+ (s − c) V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
= |
2 1 (10 − 2,8) 1 186 ,5 |
1 |
= 0,78МПа |
||
|
|
|
|
|
|
р |
3400 |
+ (10 − 2,8) 1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
114
Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие Д1 не оказывает на него влияния, т.е. расстояние
между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:
|
|
|
|
b |
D |
|
(s − c) + |
D |
|
(s − c), |
(3.117) |
|
|
|
|
р |
р |
||||||
где |
|
и |
|
– расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, т.е. в данном случае внутренний диаметр |
|||||||
Dр |
Dр |
||||||||||
обечайки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b 3400 (10 − 2,8)+ |
3400 (10 − 2,8) = 312,9мм |
2850мм>312,9мм – условие выполняется. Следовательно дальнейших расчетов укреплений не требуется.
Допускаемое давление p р =0,65МПа > 0,6МПа. Условие прочности и устойчивости выполнено. Площадь,
необходимая для укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
A = 0,5 (d |
р |
− d |
0 р |
) s |
р |
r |
|
|
(3.118)
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
115
Ar = 0,5 (84 − 62,58) 5,47 = 0,58 10 −4 м2
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается по формуле:
A = l |
(s |
− s |
−c |
) +l |
2 р |
s |
2 |
+l |
3 р |
(s |
−c |
s |
−c |
s1 |
) |
3 |
+l |
р |
(s − s |
р |
−c) |
|
a |
1р |
1 |
1р |
s |
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
(3.119)
Aa
=
28,06 (8 −0,13−2) 1+0 0 0 +0 (0 −2 −0) 1+156,46 (10 −5,47 −2,8)=
0,43 10−3
м |
2 |
|
0,58·10-4м2<0,43·10-3м2 – условие прочности
выполнено.
3.9 Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего двухфазную жидкость
Определить потери давления [10], которые возникнут при движении по трубопроводу газожидкостной смеси от скважины №216 до АГЗУ №14, от АГЗУ №14 до АГЗУ №1. Движение газожидкостной смеси происходит по следующей схеме, изображённой на рис. 3.3.
Консорциум « Н е д р а »
116
Схема движения скважинной продукции
B |
С |
|
А
|
АГЗУ № 14 |
Скв. №216 |
АГЗУ №1 |
|
Рис. 3.3 |
Исходные данные для расчета
1.Длина участка АB, L1=450 м;
2.Внутренний диаметр трубопровода на участке АB, D1=0,102 м;
3.Расход смеси на участке АB, Q1=0,0027 м3/сек;
4.Длина участка BС, L2=500 м;
5.Внутренний диаметр трубопровода на участке BС, D2=0,258 м;
6.Расход смеси на участке ВС, Q2=0,006 м3/сек;
7.Плотность нефти, ρн=864 кг/м3;
8.Плотность растворенного в нефти газа, ρг=1,068 кг/м3;
9.Динамическая вязкость нефти, μн=9,14мПа·с;
10.Динамическая вязкость газа, μg=8,9×10-6 Па·с;
Консорциум « Н е д р а »