Расчет и конструирование насосно-компрессорных труб для эксплуатации нефтяных скважин

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-технические и нормативные основы эксплуатации насосно-компрессорных труб в России

1.1. Эволюция конструкций НКТ и отечественные школы проектирования внутрискважинного оборудования

1.2. Нормативно-правовое регулирование промышленной безопасности при эксплуатации трубных колонн согласно требованиям Ростехнадзора

1.3. Классификация условий эксплуатации и поражающих факторов в нефтегазодобывающих регионах РФ

Глава 2. Анализ технического состояния и условий работы лифтовых колонн на месторождении

2.1. Геолого-промысловая характеристика объекта и физико-химические свойства добываемого флюида

2.2. Исследование механизмов деградации и причин преждевременного выхода НКТ из строя в наклонно-направленных скважинах

2.3. Диагностика и контроль технического состояния труб в процессе подземного ремонта скважин

Глава 3. Прочностной расчет и обоснование конструктивных решений при проектировании НКТ

3.1. Алгоритм расчета комбинированных нагрузок на секции колонны насосно-компрессорных труб

3.2. Выбор рациональных типов резьбовых соединений и марок сталей для осложненных условий

3.3. Обоснование применения защитных покрытий и ингибиторной защиты для продления срока службы оборудования

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Расчет и конструирование насосно-компрессорных труб для эксплуатации нефтяных скважин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования обусловлена стратегическим значением нефтегазового комплекса для экономики Российской Федерации и необходимостью обеспечения надежности эксплуатации скважинного оборудования в условиях истощения запасов на традиционных месторождениях. Насосно-компрессорные трубы представляют собой критически важный элемент внутрискважинного оборудования, определяющий технологическую эффективность и промышленную безопасность добычи углеводородов. Переход к разработке месторождений с осложненными геолого-техническими условиями, высоким содержанием сероводорода и углекислого газа, применение наклонно-направленного и горизонтального бурения предъявляют повышенные требования к прочностным характеристикам и коррозионной стойкости трубных колонн.

Степень разработанности проблемы в отечественной науке достаточно высока благодаря фундаментальным исследованиям научных школ РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Уфимского государственного нефтяного технического университета, СибНИИНП и ВНИИнефть. Вместе с тем динамично меняющиеся условия эксплуатации скважинного фонда требуют постоянного совершенствования методов расчета и конструирования НКТ с учетом накопленного производственного опыта и современных нормативных требований Ростехнадзора. Особую актуальность приобретает разработка комплексных инженерных решений, обеспечивающих продление межремонтного периода работы скважин и снижение аварийности при подземном ремонте.

Цель курсовой работы – разработка научно обоснованных технических решений по расчету и конструированию насосно-компрессорных труб для обеспечения надежной эксплуатации нефтяных скважин в осложненных промысловых условиях.

Задачи исследования:

• проанализировать эволюцию конструкций НКТ и современную нормативно-правовую базу регулирования промышленной безопасности трубных колонн;
• выполнить геолого-промысловую характеристику объекта и исследовать механизмы деградации труб в условиях наклонно-направленных скважин;
• разработать алгоритм прочностного расчета комбинированных нагрузок на секции колонны НКТ;
• обосновать выбор рациональных типов резьбовых соединений и марок сталей для осложненных условий эксплуатации;
• предложить комплекс мероприятий по применению защитных покрытий и ингибиторной защиты для продления срока службы оборудования.

Объект исследования – насосно-компрессорные трубы, эксплуатируемые на Самотлорском нефтяном месторождении Западной Сибири.

Предмет исследования – методы расчета прочности и конструктивные решения при проектировании колонн НКТ для нефтедобывающих скважин.

Методологическая база включает теоретические основы сопротивления материалов и механики деформируемого твердого тела, расчетные методы оценки напряженно-деформированного состояния трубных колонн согласно РД 153-39.4-078-01, нормативно-техническую базу Ростехнадзора и отраслевые стандарты нефтегазовой промышленности.

Научная новизна заключается в систематизации поражающих факторов и разработке комплексного подхода к расчету НКТ с учетом специфики эксплуатации на поздних стадиях разработки месторождений Западной Сибири.

Теоретическая значимость состоит в обобщении отечественного опыта проектирования внутрискважинного оборудования и адаптации методов расчета к современным промысловым условиям.

Практическая значимость определяется возможностью применения разработанных рекомендаций в производственной деятельности нефтедобывающих предприятий для повышения надежности эксплуатации скважинного фонда и сокращения затрат на подземный ремонт скважин.

Структура работы: курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы, содержит аналитические и расчетные таблицы, отражающие результаты исследования.

ГЛАВА 1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ И НОРМАТИВНЫЕ ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ В РОССИИ

1.1. Эволюция конструкций НКТ и отечественные школы проектирования внутрискважинного оборудования

Историческое развитие конструкций насосно-компрессорных труб в России неразрывно связано с эволюцией способов эксплуатации нефтяных скважин и совершенствованием материаловедческой базы трубной промышленности. Первые образцы НКТ, применявшиеся на промыслах Апшеронского полуострова в конце XIX века, представляли собой водогазопроводные трубы с муфтовыми соединениями общепромышленного назначения, что приводило к частым авариям при подъеме жидкости из скважин. Становление отечественной нефтяной промышленности в 1920-1930-е годы потребовало создания специализированного трубного сортамента для глубинно-насосной эксплуатации месторождений Урало-Поволжья и Кавказа [1, c. 45].

Формирование научных основ проектирования внутрискважинного оборудования в СССР связано с деятельностью ведущих отраслевых институтов – ВНИИнефть, СибНИИНП, ТатНИПИнефть и кафедр нефтепромыслового дела профильных вузов. Фундаментальные исследования в области расчета прочности трубных колонн были заложены работами А.Н. Адонина, разработавшего методологию определения напряженно-деформированного состояния обсадных и насосно-компрессорных труб с учетом собственного веса, внутреннего и наружного давлений, температурных воздействий. Дальнейшее развитие теории прочности НКТ получило в трудах Б.З. Султанова, А.Х. Мирзаджанзаде, К.С. Басарыгина, создавших методический аппарат расчета трубных колонн для осложненных условий эксплуатации [3, c. 78].

Конструктивная эволюция НКТ определялась расширением диапазона глубин разработки и увеличением агрессивности пластовых флюидов. Стандартный сортамент труб группы прочности Д с пределом текучести 375 МПа, установленный ГОСТ 633-80, обеспечивал эксплуатацию скважин глубиной до 2500 метров в коррозионно-неагрессивных средах. Освоение месторождений Западной Сибири в 1970-1980-е годы потребовало внедрения высокопрочных труб групп прочности Е и К с пределом текучести до 552 МПа для глубин свыше

…