Вопрос 4.22. Насосно-компрессорные трубы

При штанговой эксплуатации каналом для подъема жидкости от насоса на поверхность служат насосно-компрессорные трубы. В ряде случаев, например в установках беструбной эксплуатации, колонна НКТ отсутствует. Ее функции выполняют либо полые штанги, либо эксплуатационная колонна. Насосно-компрессорные трубы приме­няют не только при всех способах эксплуатации нефтяных скважин, но и при подземном ремонте - промывке песчаных пробок, гидрораз­рыве пласта, солянокислой обработке и т. д.

Условия работы труб при штанговой эксплуатации наиболее тя­желые: нагрузка на трубы определяется не только собственным ве­сом колонны, но и циклической нагрузкой, обусловленной весом от­качиваемой жидкости, а также силами трения. Кроме того колонна труб должна выдержать дополнительную нагрузку - вес штанг в слу­чае их обрыва. Помимо этого они подвергаются изгибу при искрив­ленном стволе скважины и воздействию коррозионной среды.

Тяжелые условия работы труб предопределяют их материал и тех­нологию производства: их изготавливают методом горячей прокатки

- 175 -

Рис. 4.34. Муфта (б) и насосно-компрессорные трубы:

а - неравнопрочная; в – равнопрочная

из углеродистых или легированных сталей двух типов - гладкие и с высаженными концами. На обоих концах труб имеется резьба для соединения их друг с другом при помощи муфт (рис. 4.34). Насосно-компрессорные трубы выпускаются из сталей группы прочности Д,К,Е,Л,М.

Вопрос 4.23. Расчет колонны насосно-компрессорных труб

В процессе работы скважинного насоса при ходе штанг вверх вес поднимаемого ствола жидкости воздействует на штанги, а при ходе вниз переносится на трубы. Наиболее, нагруженной трубой в подвешенной колонне является верхняя. Максимальная нагрузка, действующая на нее, при обрыве колонны штанг определяется из выражения:

Р = Р_тр+Р_ж+Р_шт, (4.12)

где Р_тр –вес труб; Р_ж - вес жидкости в трубах;

Р_шт - вес колонны штанг.

Зная коэффициент запаса прочности п 1,5 и площадь попереч­ного сечения тела трубы по первой нитке полной нарезки – F₀, можно определить допустимое напряжение [ ], возникающее в верхнем се­чении тела трубы по формуле:

[ ]= , (4.13)

пользуясь которым, по пределу текучести, можно выбрать группу прочности насосно-компрессорной трубы.

Эти формулы позволяют рассчитывать трубы на прочность при растяжении. Трубы при этом разрываются по основанию первого вит-

-176-

ка полной нарезки. Помимо этого возможен выход нарезанной части трубы из муфты. Прочность резьбового соединения характеризуется страгивающей нагрузкой и определяется по формуле:

, (4.14)

где - средний диаметр трубы по первой нитке резьбы, м;

b - толщина стенки трубы по впадине первой полной нитки нарезки, м;

- предел текучести материала труб, Па;

l - длина нарезки с нитками полного профиля, м;

α - угол подъема трубы;

- угол трения металла по металлу