Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

 

Объём штанг определяем

 

 

 

Осевая сила

 

 

Площадь опасного сечения

 

где  - наружный диаметр муфты

 - внутренний диаметр муфты

 

Напряжение растяжения

,      

 

где  допускаемое напряжение для стали марки Д

Поскольку условие прочности выполняется, то муфту можно изготовить из материала  сталь марки Д.

 

1.  Проверочный расчёт стандартной резьбы муфты

 

Параметры резьбы (рисунок 5.3):

d₁ = 95 мм;

d₂ = мм

P = 4

 

Присоединение муфты с колонной НКТ осуществляется посредством резьбового соединения. Зная наибольшую нагрузку на один виток  резьбы, можно составить условие  прочности этого витка на срез, смятие и износостойкость контактной поверхности резьбы.

Условие прочности резьбы на срез

 

где  – внутренний диаметр резьбового соединения,

 – высота срезаемого сечения  резьбы,

 – коэффициент учитывающий  неравномерность распределения  нагрузки между витками резьбы,

 – коэффициент полноты резьбы,

 

где допускаемое напряжение для стали марки Д.

Условие прочности резьбы на срез выполняется.

Условие прочности резьбы на смятие

 

где  – внутренний средний диаметр вершин,

 –  внутренний средний диаметр впадин,

 

Условие прочности резьбы на смятие выполняется.

 

2. Проверочный расчёт трапецеидальной  резьбы муфты

 

Параметры резьбы (рисунок 5.5):

d₁ = 96 мм;

d₂ = 91 мм

P = 4

Присоединение муфты с колонной НКТ осуществляется посредством резьбового соединения. Зная наибольшую нагрузку на один виток  резьбы, можно составить условие  прочности этого витка на срез, смятие и износостойкость контактной поверхности резьбы.

Условие прочности резьбы на срез

 

где  – внутренний диаметр резьбового соединения,

 – высота срезаемого сечения  резьбы,

 – коэффициент учитывающий  неравномерность распределения  нагрузки между витками резьбы,

 – коэффициент полноты резьбы,

 

где допускаемое напряжение для стали марки Д.

Условие прочности резьбы на срез выполняется.

Условие прочности резьбы на смятие

 

где  – внутренний средний диаметр вершин,

 –  внутренний средний диаметр впадин,

 

Условие прочности резьбы на смятие выполняется.

 

Таблица 1 - Условие прочности резьбы на срез, , МПа

Тип резьбы	Глубина скважины
	1200м	1600м
Метрическая	29,4	39,2
Трапецеидальная	28,89	38,5

 

Таблица 2 - Условие прочности резьбы на смятие, , МПа

Тип резьбы	Глубина скважины
	1200м	1600м
Метрическая	155	206,7
Трапецеидальная	132,4	176,6

 

На рисунке 5.1 представлена зависимость  глубины скважины от предела прочности  резьбы на смятие

Рисунок 5.5 – Зависимость глубины скважины от предела прочности резьбы на смятие

 

Вывод: Как видно из проверочных расчетов по всем параметрам трапецеидальная резьба превосходит стандартную метрическую. Сравнив результаты условия прочности резьбы на срез и смятие в таблицах 1 и 2, можно сделать вывод, что с увеличением глубины скважины применение трапецеидальной резьбы будет боле надежным. По зависимости на рисунке 5.5 можно определить, что наибольшая допустимая глубина скважин для метрической резьбы составляет 2800 метров, а для трапецеидальной 3300 метров, что на 500 метров больше метрической.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Разрушение  резьбы соединительных муфт штанг скважинных штанговых насосных установок является обычной проблемой на месторождениях с большой глубиной скважин и это доказывает, что соединительные узлы штанг являются самым слабым местом в системах откачки штанговыми насосами при работе их при очень высоких нагрузках.

В данном курсовом проекте я рассмотрел новую конструкцию муфт для соединения штанг путем замены стандартной метрической резьбы на трапецеидальную, сделал проверочные расчеты, которые подтвердили, что использование трапецеидальной резьбы увеличивает надежность соединений штанг применяемых в глубоких скважинах.

В дальнейшем собираюсь использовать данную тему для дипломного проектирования с  еще более эффективным усовершенствованием  соединения штанг скважинной штанговой  насосной установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1 Ишмурзин А.А. Оборудование и инструменты для подземного ремонта, освоениея и увеличения производительности скважин. – Уфа: Изд. Уфимск. Нефт. Ин-та, 2003. – 124с.

2 В.Ю. Красик, А.В. Миронова Нефтегазовые  технологии. – М.: Топливо и энергетика, 2010. - №4. –с. 14-16.

3 Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2.- М.: Машиностроение, 1979.- 559с.

4 ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним.  – Москва: Изд-во стандартов, 1980. – 12 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Задание на курсовое проектирование
Протокол защиты курсового  проекта
Режим выполнения курсового  проекта
ВВЕДЕНИЕ
1 НАЗНАЧЕНИЕ ШСНУ
2 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
3 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ МУФТ
3.1 Трубное соединение с конической удлиненной резьбой треугольного профиля
3.2 Резьбовое соединение насосно-компрессорной трубы
3.3 Соединение обсадных колонн или насосно-компрессорных труб с конической резьбой на концах в нефтяных и газовых скважинах
4 Описание новой конструкции
5 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
5.1 Расчет муфты на прочность с длиной колонны НКТ 1200м
Проверочный расчёт стандартной резьбы муфты
5.1.2 Проверочный расчёт трапецеидальной резьбы муфты
5.2 Расчет муфты на прочность с длиной колонны НКТ 1600м
5.2.1 Проверочный расчёт стандартной резьбы муфты
5.2.2 Проверочный расчёт трапецеидальной резьбы муфты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников