Проверка прочности НКТ при спуске оборудования и эксплуатации

Для оформления в тетрадь продолжим расчет, учитывая специфику нагрузок, возникающих непосредственно в процессе эксплуатации (добычи) жидкости. При эксплуатации на колонну НКТ действуют дополнительные силы: вес столба жидкости внутри труб и перепад давления. 1. Расчет веса столба жидкости внутри НКТ (\(G_{ж.вн}\)): Для труб диаметром 73 мм внутренний диаметр составляет примерно \(d_{вн} = 62\) мм (\(0,062\) м). Площадь внутреннего сечения трубы: \[f_{вн} = \frac{\pi \cdot d_{вн}^2}{4} = \frac{3,14 \cdot 0,062^2}{4} \approx 0,003 \text{ м}^2\] Вес жидкости в трубах при полной заполненности: \[G_{ж.вн} = f_{вн} \cdot H_{скв} \cdot \rho_{ж} \cdot g\] \[G_{ж.вн} = 0,003 \cdot 2500 \cdot 900 \cdot 9,81 \approx 66217 \text{ Н} \approx 66,2 \text{ кН}\] 2. Определение суммарной осевой нагрузки на верхнюю трубу (\(P_{эксп}\)): При эксплуатации (если насос сидит на НКТ) нагрузка складывается из веса труб в жидкости и веса столба жидкости над плунжером насоса: \[P_{эксп} = G_{ж} + G_{ж.вн}\] Используя значение \(G_{ж}\) из предыдущего расчета (206,2 кН): \[P_{эксп} = 206,2 + 66,2 = 272,4 \text{ кН}\] 3. Учет влияния давления: В процессе эксплуатации внутри труб создается избыточное давление. Напряжение от внутреннего давления (\(\sigma_{вн}\)) рассчитывается по формуле: \[\sigma_{вн} = \frac{P_{вн} \cdot d_{вн}}{2 \cdot \delta}\] где \(\delta\) — толщина стенки трубы (для 73 мм трубы \(\delta = 5,5\) мм). При устьевом давлении \(P_с = 0,1\) МПа и давлении на глубине, эти напряжения не являются критическими для целостности стенки, но учитываются при общем анализе. 4. Проверка коэффициента запаса прочности (\(n\)): Для труб группы прочности "Д" предел текучести составляет примерно \(\sigma_{т} = 379\) МПа. Допустимая страгивающая нагрузка для резьбовых соединений НКТ-73 составляет около \(P_{стр} = 360\) кН. \[n = \frac{P_{стр}}{P_{эксп}} = \frac{360}{272,4} \approx 1,32\] Вывод: При эксплуатации общая нагрузка на колонну НКТ составляет \(272,4\) кН. Коэффициент запаса прочности \(n = 1,32\) превышает минимально допустимый (обычно \(n_{доп} = 1,25-1,3\)), что подтверждает надежность работы колонны в данных условиях. Российские стандарты проектирования скважин обеспечивают высокую надежность эксплуатации даже при работе с тяжелыми средами.