Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 [ 274 ] 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332

Диаметр трубы, мм	Длина колонны, м		Диаметр трубы, мм	Длина колонны, м
114-168	<3000 >3000 <1500 >1500	1,15	273 - 324	<1500 >1500 <1500 >1500	1,45
178 - 245			>324
		1,45			1,75

Страгивающую нагрузку для труб с резьбой треугольного профиля определяют по формуле Яковлева - Шумилова:

10-3 п Dc b о т

1 + п D27ctg(a+*)

(22.42)

где Dc = D - 2t - b - средний диаметр сечения по впадине первой полной нитки (в основной плоскости), мм; t - глубина резьбы, мм; b - толщина стенки трубы по впадине той же нитки, мм; ц - коэффициент разгрузки; l - длина резьбы с полным профилем (до основной плоскости), мм; а = 60° - угол между опорной поверхностью резьбы и осью трубы; ф = = 7° - угол трения.

Вес колонны Q, определенный по формуле (22.39), не должен превышать допускаемого значения: Q < [P], где [P] = Рст/лз. Здесь лз - коэффициент запаса прочности (табл. 22.14).

Осевую растягивающую нагрузку (кН), при которой напряжения в теле муфты равны пределу текучести, вычисляют по формуле А.Е. Сарояна

10 3 п Da о т

1 + 0,21 ctg(a + ф)sin а dt

(22.43)

где D, d - средние диаметры соответственно муфты и резьбы в плоскости последнего полного витка резьбы, находящегося в сопряжении, мм; а - толщина стенки муфты в той же плоскости, мм; t - рабочая высота профиля резьбы, мм.

Для колонн из труб с трапецеидальной резьбой допускаемая нагрузка при растяжении

[P] = Рраз/Лз, (22.44)

где рраз - разрушающая нагрузка (справочная величина); лз = 1,8.

РАСЧЕТ КОЛОННЫ ДЛЯ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН

Наружные и внутренние избыточные давления рассчитывают по формулам, приведенным выше для вертикальных скважин; при этом расстояние от устья до характерных точек L, h, H определяют по вертикали.

Растягивающая нагрузка определяется весом колонны. Влияние изгиба колонны учитывается при расчете на растяжение коэффициентом запаса прочности л:

ni=-n1-; (22.45)

EDc.

1,15 • 103 ат

1 + D ctg(a + 9)

л1 - коэффициент запаса прочности, принимаемый равным 1,15 для труб диаметром до 168 мм и 1,3 для труб диаметром 168 мм и более; a0 - интенсивность пространственного искривления, градус на 10 м; Dс - средний диаметр сечения в основной плоскости резьбы, м; l - длина резьбы с полным профилем, м.

Во всех случаях nj не должен быть меньше значений лз, приведенных в табл. 22.14 для каждой группы размеров колонн.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА КОЛОНН

На основании исходных данных определяют избыточные наружные и внутренние давления на устье скважины и на глубинах H, h, L, а также для интервалов, рассчитываемых по пластовому или горному давлению. Распределение давлений на этих интервалах принимается линейным.

Для удобства расчетов избыточные давления по глубине скважины представляют в виде эпюр (см. рис. 22.8).

Задаются коэффициентом запаса прочности л1 на наружное давление для первой снизу секции колонны, вычисляют л1Рн,и L и подбирают трубы. Длину первой секции l1 определяют по мощности эксплуатационного объекта. Затем рассчитывают коэффициент запаса прочности по внутреннему избыточному давлению для верхней трубы секций на глубине L1.

Определяют наружное избыточное давление на верхнем конце 1-й секции, по которому подбирают трубы для 2-й секции. При подсчете длины 2-й секции l2 выбирают трубы для 3-й секции, определяют глубину их установки L2, тогда l2 = L1 - L2. Далее выполняют расчет на внутреннее давление для верхней трубы 2-й секции и т.д.

При этом одновременно определяют общий вес Q всех подобранных секций, который должен быть меньше или равен допускаемой нагрузке. Если растягивающее напряжение больше 0,50, то коэффициент запаса прочности л увеличивают на 10 %.

Если длину секции определяют исходя из осевой нагрузки, то дальнейший расчет на наружное давление не проводят. Промежуточные колонны рассчитываются по аналогичной методике.

На участках колонны, где возможен наибольший износ, допускается увеличение толщины стенки труб на 10-20 %.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СВАРНЫХ КОЛОНН

Сварную обсадную колонну рассчитывают на прочность с учетом воздействия на нее растягивающих нагрузок, наружного и внутреннего давлений. В отдельных случаях проверка на прочность учитывает также и действие на колонну изгибающих усилий.

Изложенная далее методика расчета сварных обсадных колонн распространяется на конструкции обсадных труб с проточкой под хомут. Рас-

чет на растяжение сварной обсадной колонны сводится к проверке прочности сварного шва, сечений под хомут

Прочность сварного шва на растяжение проверяют по формуле

Р1 = 0,9 • 103 F,

(22.46)

где Р1 - допускаемая растягивающая нагрузка, кН; F1 - наименьшая площадь сечения по сварному шву, м2; ав - временное сопротивление материала труб, МПа; K - коэффициент запаса прочности сварного шва. Значение K вычисляют по формуле

K = л-

(22.47)

где л - коэффициент запаса прочности для тела трубы.

Значения коэффициентов запаса прочности л и K для труб из углеродистой стали группы прочности Д даны в табл. 22.15.

Прочность на растяжение в сечении трубы, ослабленном проточкой под шарнирный хомут, характеризует растягивающая нагрузка, кН,

Р2 = 0,95 • 103 F2

(22.48)

где F2 - площадь сечения по проточке, м2.

Обсадные колонны на внутренне давление (МПа) рассчитывают по формуле

:0,87520т

(22.49)

коэффициент

где s - номинальная толщина стенки, мм; л2 = 1,15-1,52 запаса прочности; D - наружный диаметр трубы, мм.

Сварные колонны на наружное давление рассчитывают согласно приведенной выше методике, уменьшая значения критического давления на 5 % вследствие ослабления сечения трубы проточкой под хомут.