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 прокаткииз 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. 3.1). Насосно-компрессорные трубы выпускаются из сталей группы прочности Д,К,Е,Л,М.

Для эксплуатации нефтяных и газовых скважин применяются стальные бесшовные насосно-компрессорные трубы различных групп прочности диаметрами 42, 48, 60, 73, 89, 102 и 114 мм с толщиной стенок от 3,5 до 8 мм.

 

 

Рисунок 3.1 -Муфта (б) и насосно-компрессорные трубы:

а - неравнопрочная; в – равнопрочная

 

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,        (3.1)

 

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 – F ₀, можно определить допустимое напряжение [ ], возникающее в верхнем се­чении тела трубы по формуле:

 

[ ]= ,                                                        (3.2)

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

 

,            (3.3)

 

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