Підбір труб із встановленими коефіцієнтами запасу міцності

Встановлення коефіцієнтів запасу міцності

Згідно з інструкцією рекомендуються такі значення коефіцієнта запасу міцності при розрахунку на зовнішній надлишковий тиск: n₁ = (1,0-1,3) - для секцій труб, що розташовані в інтервалі експлуатаційного об’єкта (залежно від стійкості колектора); – для секцій, що розташовані вище експлуатаційного об’єкта.

При розрахунку на внутрішній надлишковий тиск рекомендовано такі значення коефіцієнта міцності: n₂ = 1,15 - для труб діаметром (114-219) мм виконання А та Б; для труб діаметром понад 219 мм: n₂=1,45 (виконання Б); n₂=1,15 (виконання А).

При розрахунку на розтяг колони труб з різьбою трикутного профілю коефіцієнт запасу міцності n₃ вибирають у залежності від діаметра і довжини колони (таблиця 10.5).

Таблиця 10.5 – Значення коефіцієнтів запасу міцності

на розтяг n₃

Для труб з трапецієвидною різьбою виконання А коефіцієнт запасу міцності беруть n₃ = 1,75, а для труб виконання Б – n₃ = 1,8.

Підбір труб здійснюється «знизу-вверх», використовуючи графоаналітичний метод. Першу (нижню) секцію труб підбирають з умови міцності від дії зовнішнього надлишкового тиску, тобто

. (10.23)

Відповідно до величини p_{з кр}, підбирають труби, які задовільняють умову (10.23).

Довжину першої секції, як правило, приймають рівною товщині продуктивного горизонту

l₁ = H₁ - H₂, (10.24)

де l₁ - довжина першої секції, м;

H₁=H - глибина спуску колони, м;

H₂ - глибина покрівлі продуктивного горизонту, м.

Вага секції (G₁) визначається за формулою

, (10.25)

де q₁ - приведена вага 1 п.м. колони, Н/м.

За епюром (рисунок 10.7 а) визначають величину зовнішнього надлишкового тиску p_зн2 на верхній межі першої секції (на глибині H₂) і підбирають труби для другої секції з умови (10.23), прийнявши = 1,0.

Визначають значення для труб другої секції із врахуванням розтягувальних навантажень від ваги першої секції (двоосьового навантаження)

, (10.26)

де p_{з кр2} - критичний тиск без врахування розтягу, Па;

G₁ - осьова розтягувальна сила від ваги першої секції труб, Н;

G_т2 - розтягувальна сила, при якій напруження в тілі труби досягають границі текучості, Н.

Для одержаного значення за епюром (рисунок 10.7 а) визначають уточнену глибину спуску другої секції і уточнену довжину першої секції та її вагу

. (10.27)

Після цього перевіряють труби першої секції на внутрішній надлишковий тиск:

, (10.28)

де p_{в кр1} - внутрішній критичний тиск для першої секції;

p_вн1 - внутрішній надлишковий тиск на глибині H'₂, знайдений за епюром (рисунок 10.7 б).

Труби першої секції перевіряють також на міцність від розтягуючої сили:

, (10.29)

де - вага нижчележачих секцій труб, Н;

G_зр1 - зрушуюче навантаження для труб першої секції з трикутною різьбою, Н.

Для визначення довжини другої секції необхідно підібрати труби для третьої секції з меншою, порівняно з другою секцією, міцністю (p_{з кр3} < p _{з кр2} ). За епюром (рисунок 10.7 а) визначають допустиму глибину спуску цих труб H₃. Визначають довжину другої секції із умови одноосьового навантаження, її вагу, а також сумарну вагу двох секцій

. (10.30)

Визначають величину для труб третьої секції за формулою (10.26) для умови двоосьового навантаження з врахуванням впливу розтягувального навантаження від ваги першої та другої секцій (SG_1-2).

Для знайденого значення за епюром (рисунок 10.7 а) визначають уточнену глибину спуску третьої секції , уточнену довжину другої секції , її вагу і сумарну вагу двох секцій ( ).

Перевіряють труби другої секції на внутрішній надлишковий тиск та на розтяг за формулами (10.28) і (10.29). Якщо ці дві умови виконуються, то аналогічно продовжують підбір наступних секцій труб з умови міцності від дії зовнішнього надлишкового тиску.

Якщо не виконується умова (10.28), то довжину даної секції уточнюють з умови міцності на внутрішній тиск. Для цього визначають допустимий внутрішній тиск для труб даної секції p_{в кр} /n₂ і за епюром внутрішнього надлишкового тиску (рисунок 10.7 б) встановлюють верхню межу секції. Визначають довжину даної секції, її вагу, а також сумарну вагу колони (SG_i) і перевіряють умову (10.29). Довжини наступних секцій визначають з умови міцності на внутрішній тиск з перевіркою умови (10.29).

Якщо не виконується умова (10.29), то довжину даної секції уточнюють з умови розрахунку на розтяг:

, (10.31)

де [G]_i - допустиме розтягуюче навантаження для труб даної секції, Н.

Для труб з різьбою трикутного профілю

. (10.32)

Для труб з різьбою трапецієвидного профілю

, (10.33)

де - мінімальне значення розтягуючого навантаження, вибране з трьох величин (G_т, G_р, G_вир), Н;

SG_i-1 - сумарна вага секцій, розміщених нижче, Н.

Дану секцію називають розмежовуючою, і довжини наступних секцій (розміщених вище) вибирають з умови міцності на розтяг із міцніших труб:

(10.34)

Підібрані секції перевіряють на внутрішній надлишковий тиск за формулою (10.28).

Підбір секцій труб проводять до того часу, поки сумарна довжина всіх підібраних секцій не стане рівною довжині обсадної колони.