Министерство  образования и науки Российской Федерации 

РОССИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.ГУБКИНА 
 
 
 
 
 
 

В.Н.ИВАНОВСКИЙ, И.А.МЕРИЦИДИ

 
 
 

ДОМАШНИЕ  ЗАДАНИЯ ПО МАШИНАМ  И ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ  ДОБЫЧИ НЕФТИ  

Часть I  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва  2004

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

РОССИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.ГУБКИНА

 
 

Кафедра машин и оборудования нефтяной и  газовой промышленности

В.Н.ИВАНОВСКИЙ,   И.А.МЕРИЦИДИ

 
 
 

ДОМАШНИЕ  ЗАДАНИЯ ПО МАШИНАМ И ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

 

Часть I

 
 
 
 
 
 
 

Методические  указания к самостоятельной работе студентов по курсу «Машины и  оборудование для добычи и подготовки нефти и газа»

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва  2004

 
 
 
 

УДК 622.276

 
 

Ивановский В.Н., Мерициди И.А. Домашние задания по машинам и оборудованию для добычи нефти.

Часть I «Машины и оборудование для добычи нефти»: Методические указания к самостоятельной работе студентов. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2004. –

 
 

     Даны  основные  соотношения при расчетах оборудования для добычи нефти. Приведены  шесть видов домашних заданий, отражающих основные разделы курса машин и оборудования для добычи и подготовки нефти и газа.

     Представлены  материалы справочного характера.

     Рекомендуется  для контроля самостоятельной работы студентов вузов нефтегазового профиля по дисциплине «Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа»

 
 
 
 

Рецензент –  профессор, д.т.н. Дроздов А.Н.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Российский  государственный университет 

Нефти и газа им. И.М.Губкина, 2004

СОДЕРЖАНИЕ

 

                                                                                                                         Стр.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………..… 5

ОСНОВНЫЕ  РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ  …………..…6

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1. Расчет  насосно- компрессорных

труб на прочность …………………..……………………………..…17

ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ № 2. Расчет пакеров…………………..20

ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ № 3. Расчет оборудования для освоения скважин.…………………………………………………………..…22 

ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ № 4. Выбор фонтанной арматуры.…..24 

ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ № 5. Расчет фланцевых соединений фонтанной арматуры …………….…………………………………25

ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ № 6. Расчет запорных устройств фонтанной арматуры ………………………………………………26

ПРИЛОЖЕНИЯ  …………….………………………………….. 28

ЛИТЕРАТУРА  ……………….………………………………….. 31

ВВЕДЕНИЕ

 

     Методические  указания «Домашние задания по  машинам и оборудованию для  добычи и подготовки нефти  и газа. Часть I»  составлены в полном соответствии с новыми рабочими программами по специальным дисциплинам «Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа», «Нефтегазопромысловое оборудование».

     В  зависимости от специальности,  учебными планами предусматривается  изучение дисциплины, основу которой  составляет курс «Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа». При изучении этой дисциплины определенное количество часов выделяется на самостоятельную работу студентов. В качестве контроля  самостоятельной работы студентов, предложены варианты домашних заданий.

     Предлагаемые домашние задания отражают связь теоретической части с ее прикладной частью в области машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов.

     Количество  домашних заданий определяется  преподавателем в зависимости  от количества часов, выделенных на самостоятельную работу студентов.

Выбор варианта домашнего задания осуществляется студентами по своему номеру в студенческом журнале.

ОСНОВНЫЕ  РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ

 
 

1. Прочностной расчет насосно-компрессорных  труб (НКТ):

По  страгивающей нагрузке

Под страгиванием резьбового соединения понимают начало разъединения резьбы трубы и муфты. При осевой нагрузке напряжение в  трубе достигает предела текучести материала, затем труба несколько сжимается, муфта расширяется и резьбовая часть трубы выходит из муфты со смятыми и срезанными верхушками витков резьбы, но без разрыва трубы в ее поперечном сечении и без среза резьбы в ее основании.

Dср = Dвнр  + B

                                    где:Dср – средний диаметр тела трубы под резьбой в ее основной плоскости, м

                                           sт – предел текучести для материала труб, Па;

Dвнр – внутренний диаметр трубы под резьбой, м

B – толщина тела трубы под резьбой, м

S – номинальная толщина трубы, м

a -  угол профиля резьбы, для НКТ по ГОСТ 633-80  a= 60⁰

f – угол трения, для стальных труб = 9⁰

l – длина резьбы, м.

Максимальная  растягивающая нагрузка при подвеске оборудования массой М на колонне НКТ составляет

 

                                 Рmax = g L q  + M g,

       где: q – масса погонного метра трубы с муфтами, кг/м.

                                                   если  Рст  <   Рmax , то рассчитывают ступенчатую колонну

                                          

Глубину спуска для различных колонн определяют из зависимости

                                          ;

Для равнопрочных (высаженных наружу) труб вместо Рстi определяется предельная нагрузка Рпр

                                          Рпр =

                                           n₁ – запас прочности (для НКТ допускается   n₁=1,3 – 1,4)

                                           Dн, Dвн –наружный и внутренний диаметр трубы.

В условиях наружного  в внутреннего  давления дополнительно к осевым sо действуют

радиальные sr и кольцевые sк напряжения.

                                           s r = - Рв или   sr = - Рн,

                                           ,

                                                   где: Рв, Рн соответственно внутреннее и наружное давление.

По теории наибольших касательных напряжений находят  эквивалентное напряжение

                                           s э = s ₁ - s ₃,

                                    где: s_1, s₃  соответственно наибольшее и наименьшее напряжения.

Для различных условий эксплуатации формулы для определения эквивалентного расчетного напряжения приобретают следующий вид:

                                           s э = s о + s r при s о > s к > s r.

                                           s э = s к + s r при s к > s о > s r.

                                           s э = s о + s к при s о > s r > s к.

 

Из  рассмотренных  случаев следует, что при Рн > Рв максимально возможная длина спускаемой колонны будет меньше и её определяют по формуле

 

                                         

                                         

где  n₁^’ – запас прочности = 1,15

 
 

При действие на НКТ циклических  нагрузок ведется проверка на страгивающую нагрузку и усталость. Определяют наибольшую и наименьшую нагрузки, по которым определяют наибольшее, наименьшее и среднее напряжение s_m, а по ним – амплитуду симметричного цикла (sа). Зная (s_-1) - предел выносливости материала труб при симметричном цикле растяжения-сжатия определяют запас прочности:

где s_-1 – предел выносливости материала труб при симметричном цикле растяжения–сжатия; k_s – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности детали; y_s – коэффициент, учитывающий свойства материала и характер нагружения детали.