Анализ производственной деятельности участка по обслуживанию и ремонту насосно-компрессорных труб

       

 

      Для равнопрочных (высаженных наружу) труб вместо Р_стi определяется предельная нагрузка Р_пр 

       

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

     D_н, D_вн – наружный и внутренний диаметр трубы.

     В условиях наружного и внутреннего давления дополнительно к осевым σо действуют радиальные σ r и кольцевые σ к напряжения. 

     σ_r = -Р_в или σ_r = -Р_н

      , 

     Где Р_в и Р_н соответственно внутреннее и наружное давление. По теории наибольших касательных напряжений находят эквивалентное напряжение 

     σ_э = σ₁ – σ₃, 

     где σ₁ , σ₃ соответственно наибольшее и наименьшее напряжения.

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

     σ_э = σ_о + σ_r при σ_о > σ_к > σ_r

     σ_э = σ_к + σ_r при σ_к > σ_о > σ_r

     σ_э = σ_о + σ_к при σ_о > σ_r > σ_к 

Из рассмотренных случаев следует, что при Р_н > Р_в максимально возможная длина пускаемой колонны будет меньше, и ее определяют по формуле:

 

       

     Где n₁ – запас прочности = 1,15 

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

       

     Где σ_-1 – предел выносливости материала труб при симметричном цикле растяжения – сжатия

     к_σ – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности детали

     Ψ_σ – коэффициент, учитывающий свойства материала и характер нагружения детали.

     Предел выносливости для стали группы прочности Д равен 31МПа при испытании в атмосфере и 16МПа – в морской воде. Коэффициент Ψ_σ – 0,07…0,09 для материалов с пределом прочности σ_n – 370…550Мпа и Ψ_σ – 0,11…0,14 – для материалов с σ_n – 650…750МПа.

     По сжимающей нагрузке при опоре НКТ о пакер или забой.

     При опоре низа колонны НКТ о забой или на пакер может возникать продольный изгиб труб. При проверке труб на продольный изгиб определяют критическую сжимающую нагрузку, возможность зависания труб в скважине и прочность изогнутого участка.

     Колонна НКТ выдерживает сжимающие нагрузки, если допускаемая критическая нагрузка Р_кр > Р_уст n_ус, 

     Где  

     3,5 – коэффициент, учитывающий защемление колонны НКТ в пакере

     J – момент инерции поперечного сечения трубы . D_н, D_вн – наружный и внутренний диаметр трубы, при колонне НКТ, состоящий из секций разного диаметра, в расчет принимаются размеры нижней секции, в нашем случае параметры d_нкт. λ – коэффициент, учитывающий уменьшение веса труб в жидкости, 

     λ  

q – масса одного погонного метра труб с муфтами в воздухе, кг/м D_обс.вн – внутренний диаметр обсадной колонны, м. Если выполняется неравенство Р_уст > РI_max – происходит зависание труб в скважине, где РI_max – предельная нагрузка, действующая на забой, при любом увеличении сжимающего усилия в верхнем конце колонны труб. При изгибе труб на большой длине возможно зависание изогнутых труб НКТ за счет рения их об осадную колонну. При этом на пакер передается не весь вес изогнутой колонны. В этом случае, если на верхнем конце колонны неограниченно увеличивать сжимающее усилие, то нагрузка, передаваемая колонной НКТ на забой, не превысит величины 

     Р_1;оо = λ I q ζ_1;оо

     Где ζ_1;оо = ,

 

      α – параметр зависания

     ƒ – коэффициент трения НКТ об осадную колонну при незапарафированной колонне (для расчетов можно принимать ƒ = 0,2)

     r – радиальный зазор между НКТ и обсадной колонной

     I – длина колонны, для скважин в пределе I = Н

     Если увеличивать длину колонны, то α → ∞, ζ_1;оо → 1/α и получаем предельную нагрузку, передаваемую на забой колонной НКТ: 

       

     При свободном верхнем конце колонны НКТ (I = Н) нагрузка, передаваемая НКТ на забой: 

     Р_1,о = λ q Н ζ_1;о

     Где ζ_1;о =  

     Условие прочности для изогнутого участка колонны НКТ записывается в виде: 

       

     Где F₀ – площадь опасного сечения труб, м²

     W₀ – осевой момент сопротивления опасного сечения труб, м³

     Р_1сж – осевое усилие, действующее на изогнутый участок труб, МН

     σ_m – предел текучести материала труб, МПа

     n – запас прочности, принимаемый равным 1,35.

 

6. Характеристика цеха по обслуживанию и ремонту НКТ

 

     Оборудование цеха по обслуживанию и ремонту НКТ обеспечивает полный цикл ремонта и восстановления насосно-компрессорных труб с повышением ресурса их работы.

     В составе цеха:

     - линии мойки и дефектоскопии;

     - установка механической очистки;

     - станки для нарезания резьбы;

     - станок муфтоотверточный

     - установка гидроиспытаний;

     - установки измерения длины и клеймения;

     - транспортно-накопительная система и сортировка НКТ;

     - установка для отрезки дефектных участков труб;

     - автоматическая система учета выпуска и паспортизации труб "АСУ-НКТ";

     - оборудование для ремонта и восстановления муфт.

     Общие технические характеристики цеха:

     Расчетная производительность, труб/часдо 30

     Условный диаметр НКТ по ГОСТ 633-80, мм60,3; 73; 89;

     Длина НКТ, мм5500 ... 10500 

     Таблица 2.6 Основные технологические операции по обслуживанию и ремонту НКТ:

 

     * - по согласованию с заказчиком поставляется оборудование на давление до 70 МПа.

     ** - группа прочности муфт определяется на автоматизированной линии дефектоскопии НКТ или на отдельной установке, поставляемой по согласованию с заказчиком.

     Цех оборудован автоматизированной транспортно-накопительной системой, обеспечивающей транспортировку труб между технологическим оборудованием и создание межоперационных заделов, а также автоматизированной компьютерной системой учета выпуска труб "АСУ-НКТ" с возможностью ведения паспортизации труб.

     Ремонт насосно-компрессорных труб производится по следующейнормативно–технической документации:

     - ГОСТ 633-80 «Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним»; - РД 39-1-1151-84 «Технические требования на разбраковку насосно-  компрессорных труб;- РД 39-1-592-81 «Типовая технологическая инструкция по подготовке к эксплуатации и ремонту насосно-компрессорных труб в цехах Центральных трубных баз производственных объединений МИННЕФТЕПРОМА»; - РД 39-2-371-80 «Инструкция по приемке и хранению бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб в трубных подразделениях производственных объединений Министерства нефтяной промышленности»; - РД 39-136-95 «Инструкция по эксплуатации насосно-компрессорных труб»; - Технические требования Заказчика по ремонту НКТ;- Другая нормативно-техническая документация, согласованная с Заказчиком.

     Расчёт производственной площади цеха

     Производственная площадь цеха рассчитывается по формуле: 

     F_цех = К_пƒ_об , 

     где ƒ_об – суммарная площадь горизонтальной проекции технологического оборудования и организационной оснастки, ƒ_об=558,57м²

     К_п – коэффициент плотности расстановки оборудовании, для механических цехов, К_п=4 

     F_цех =4×558,57=2234,28м² 

     Шаг колонн выберем 18м×18м. Таким образом. Фактическая площадь цеха составит 2592м². 

     2.7 Оборудование цеха по обслуживанию и ремонту НКТ 

     Количество оборудования определяется объемом выпускаемой продукции. Для выполнения операций по п.п. 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12, 13 (см. таблицу 3.6) предусмотрено автоматизированное оборудование.