Материал: Трубы нефтяного сортамента

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