Расчет насосно-компрессорных труб.

Расчеты НКТ можно разделить на технологические и прочностные. К технологически можно отнести расчеты гидравлического сопротивления потоку жидкости, определение работы газа по подъему жидкости в трубах, проверку удлинения труб. Эти расчеты обычно даются в курсе технологии добычи нефти. Расчеты на прочность ведутся:

- по нагрузке, вызывающей страгивание резьбового соединения.

- эквивалентному напряжению, возникающем в опасном сечении трубы с учетом давления среды и осевой нагрузке.

- циклической переменной нагрузке.

- усилиям, вызывающим продольный изгиб трубы.

НКТ могут растягиваться под действием веса колонны труб и присоединенного оборудования, давления откачиваемой или нагнетаемой жидкости, изгибаться при опоре колонны НКТ в скважине на якорь, испытывать знакопеременные нагрузки при работе ЖГНУ. Под страгиванием резьбового соединения понимают начало разъединения трубы и муфты, когда при осевой нагрузке напряжения в трубе достигают , труба сжимается, муфта расширяется и резьбовая часть трубы выходит из муфты со смятыми и срезанными верхушками витков резьбы, но без разрыва трубы в поперечном сечении и без среза резьбы у её основания.

Выражение для определения осевой нагрузки НКТ, вызывающее страгивание резьбы нашел Ф.И. Яковлев. Он рассматривал нефтепромысловые трубы как тонкостенные. Действительно у НКТ - у основания тела, а у резьбы -15-20 (у тонкостенных труб=18-20)

где =+b– средний диаметр тела трубы под резьбой в её основной плоскости;

– внутр. диаметр трубы;b– толщина тела трубы под резьбой;- предел текучести материала трубы;

l– длина резьбы с косным профилем; α – угол наклона профиля резьбы (α=); ϕ – угол трения (ϕ=)

П.П. Шумилов уточнил ср. Ф.И. Яковлева. Он ввёл коэффициент, учитывающий влияние основного тела трубы более жесткого чем резьб. часть.

, где δ – номин. толщина тела трубы, тогда

По этой же формуле ведется расчет на страгивание бурильных и обсадных труб. Расчет НКТ под действием давления среды допустимого внутреннего давления ведется по формуле Барлоу:

Где D– наружный диаметр трубы;- допустимое напряжение;

Расчет на внутреннее давление производится в сечениях с минимальной толщиной стенки и наибольшим диаметром. При расчете НКТ изD16-Т необходимо учитывать анизотропию механический свойств в осевом и окружном направлении (=324МПа,=300МПа).

При работе ЖГНУ на НКТ действуют циклические нагрузки. При это трубы проверяются на страгивающую нагрузку и на усталость. В этом случае находят среднее ) напряжение и амплитуду напряжений симметричного цикла. Зная предел выносливости материала труб при симметричном цикле (, определяют запас прочности

Где- коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности детали;коэффициент, учитывающий свойства материала и характер нагружения.