Особенности напряженно-деформированного состояния штанговой колонны ШСНУ в пространственно искривленных скважинах

• Автор: Хоанг Тхинь Нян
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОСОБЕННОСТИ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ШТАНГОВОЙ КОЛОННЫ ШСНУ в ПРОСТРАНСТВЕННО ИСКРИВЛЕННЫХ СКВАЖИНАХ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Обзор журнальных статей и книг по расчету и конструированию колонны штанг в пространственно искривленных скважинах
1.2 Обзор работ об особенностях эксплуатации скважинных штанговых насосов в пространственно искривленных скважинах
1.3 Пути совершенствования техники и технологии эксплуатации пространственно искривленных скважин с целью улучшения работы штанговой колонны, прошедшие промысловые испытания
1.4 Выводы по первой главе
ГЛАВА 2 АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛ ТРЕНИЯ, ИЗГИБАЮЩИХ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ В ШТАНГОВОЙ КОЛОННЕ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ИСКРИВЛЕНИЕМ СТВОЛА
2.1.1 Анализ пространственного положения ствола скважины
2.1.2 Расчет угла искривления ствола скважины с учетом зенитных и азимутных отклонений
2.2 Определение интенсивности искривления внутренних колонн в пространственно искривленных скважинах
2.3 Исследование закономерностей изменения сил трения насосных штанг о трубы в процессе эксплуатации
2.4 Расчет крутящего момента, возникающего в колонне насоснокомпрессорных труб в пространственно искривленных скважинах
2.5 Блок-схема математического моделирования
2.6 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3 СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ШТАНГОВОЙ КОЛОННЫ В ПРОСТРАНСТВЕННО ИСКРИВЛЕННЫХ СКВАЖИНАХ
3.1 Место расположения насосной установки в стволе скважины для снижения усилий в штанговой колонне
3.2 Способы повышения надежности штанговых колонн в пространственных искривленных скважинах
3.3 Вывод по 3-ей главе
ГЛАВА 4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО ИСКРИВЛЕННЫХ СКВАЖИН
4.1 Оптимизации профиля ствола пространственно искривленной скважины
4.2. Разработка технических средств для предупреждения продольного изгиба цилиндра штангового насоса в пространственно искривленных скважинах
4.3 Обоснование и разработка штанговой насосной установки с двухцилиндровым насосом
4.4. Вывод по 4-ой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Известно, что свыше 70% действующего фонда скважин страны оборудовано штанговыми глубинными насосами (ШСНУ), что объясняется простотой и высокой надежностью этого способа эксплуатации. Немаловажное значение имеет и тот факт, что данный метод наиболее экономичен и гибок в отношении регулирования отборов жидкости нужных объемов с различных глубин. В то же время на многих месторождениях наблюдается тенденция к увеличению числа искривленных скважин, что негативно влияет на напряженно-деформированное состояние штанговой колонны. Так, например, в объединении "Башнефть" более 80 % проводимых скважин являются искривленными, на Самотлорском месторождении в НГДУ-2 это число составляет свыше 95 %.
Искривленность профиля ведет к появлению значительных сил трения штанг о трубы, интенсивному износу трущихся поверхностей, увеличению нагрузок на насосные штанги и наземное оборудование. Причем искривленность скважины во всех случаях носит пространственный характер, т.е. изменение направления ствола скважины происходит как по зениту, так по азимуту. Вследствие этого работоспособность и надежность ШСНУ резко падает, пространственный характер профилей добывающих скважин, в силу наличия изгибающих и крутящих моментов в штанговой колонне, вносит существенные осложнения в работу насосной установки. На отдельных участках ствола с пространственным искривлением возникают локальные изгибающие и крутящие моменты, приводящие либо к отвороту колонны штанг, либо к обрыву за счет повышенного суммарного напряжения. Кроме крутящего момента, растягивающих, сжимающих и изгибающих нагрузок, на штанги действуют также силы трения о внутренние стенки насоснокомпрессорных труб. Интенсивность этих сил обусловливается степенью

реальным промысловым режимам эксплуатации, трущиеся поверхности прирабатываются примерно через 8 часов [41, 42]. В течение этого периода коэффициент трения не зависит от длительности работы колонны штанг в скважине после очередного спуска, а зависит только от физикохимических свойств откачиваемой жидкости.
Из промысловой практики известно, что в процессе эксплуатации насосно-компрессорные трубы на участках искривления профилей скважин интенсивно изнашиваются. В результате на внутренней поверхности НКТ образуется желоб, играющий роль направляющей для муфты или штанги. Радиус кривизны желоба соответствует при этом радиусу поперечного сечения штанги или муфты соответственно. При этом глубина желоба является величиной переменной, предельным значением которой можно считать толщину стенки подъемной колонны.
Зубаировым С.Г. [41] получена аналитическая зависимость, по которой можно вычислять силу трения. Расчетная схема, соответствующая моменту образования свища в зоне контакта муфты с НКТ, представлена на рисунке 2.5.
б) неизношенная НКТ а) изношенная НКТ
Рисунок 2.5 - Расчетная схема для угла обхвата В расчетах принято, что радиальное давление по поверхности контакта распределяется равномерно. При этом получена формула для