Расчет пакера с механическим управлением

Произведем расчет устойчивости и уплотнения межтрубного пространства механическим пакером при ГРП и дадим заключение о необходимости применения якоря для следующих условий: глубина скважины L = 1450 м; давление на устье при ГРП Р_у = 48МПа. Наружный диаметр обсадной колонны d_ок =0,13м; с_ст = 7850кг/м³; Е_ст = 2,1·10¹¹Па. Плотность жидкости разрыва с_ж= 1000 кг/м³. Наружный диметр манжеты 0,117м; в= 0,7⁰, б= 15⁰; коэффициент трения 0,82. Коэффициент Пуассона резиновой манжеты м= 0,485, модуль упругости резины Е_у = 188·10⁵Па Коэффициент устойчивости пакеровки к = 1,25. Количество плашек пакера n = 6; диаметр плашек d_пл = 0,030м. Диаметр НКТ d_НКТ =48мм. Для начала рассчитаем необходимую величину подъема колоны НКТ для посадки пакера.

а) Расчет необходимой нагрузки Q₁ [3]:

Q₁ Н, (1)

где D = 0,116 - внутренний диаметр обсадной колонны, м.

б) Расчет нагрузки от массы всей колонны НКТ Q₂ [3]:

Q₂ = q·L·g = 4,4·1450·9,8 = 62524Н, (2)

где g = 4,4 - масса 1м колонны НКТ, кг.

Так как условие устойчивости пакера не соблюдается, требуется установка якоря [3]:

Q₁·к < Q₂; (3)

2199742·1,25< 62524Н.

в) Определение давления внутри якоря Р₁ [3]:

Р₁ = Р + с_ж· g·L = 48·10⁶ + 1000·9,8·1450 = 7642·10⁴Па; (4)

г) Радиальное усилие на шлицы якоря от внутреннего давления жидкости R_я [3]:

R_я = 0,785 ·dпл² ·Р₁· n= 3,14·0,03²·7642·10⁴·6 = 1295777Н; (5)

д) Осевое усилие создаваемое якорем Т_я [3]:

Т_я = R_я·0,82 = 1295777·0,82 = 1062537Н; (6)

е) Осевое усилие создаваемое пакером Т_п [3]:

Т_п = Q₂ t = 14411Н; (7)

ж) Осевое усилие создаваемое пакером и якорем Т [3]:

Т = Т_п + Т_я = 14411 + 1062537 = 1076948Н; (8)

з) Осевое усилие возникающее под пакером Р₂ [3]:

Р₂ = = = 507022Н; (9)

Следовательно Т = 1076948Н > 633777 = Р₂·к - условие устойчивости выполняется.

и) Высота подъема колонны д [3]:

дм; (10)

к) Расчет уплотнения межтрубного пространства [3]:

м; (11)

где d = 0,114 - наружный диаметр уплотнительной манжеты, м.

л) Условие уплотнения межтрубного пространства запишется [3]:

> D - d_НКТ; (12)

0,01 > 0,002 = 0,116 - 0,114.

Следовательно, уплотнения межтрубного пространства выполняется. И пакер при проведении ГРП обязательно должен монтироваться в скважине вместе с якорем.

Якорь ЯГ - 122 - 500

Назначение якоря

Якорь предназначен для восприятия осевого усилия, возникающего при нагнетании в скважину жидкости под давлением при производстве гидравлического разрыва нефтяного пласта и других работах. Якорь дублирует работу плашкового (шлицевого) захвата и повышает надежность осевого закрепления пакера.

Якорь ЯГ-122-500 - плашковый гидравлический, спускается в обсадную колонну с условным диаметром 122 мм, рассчитан на перепад давлений 50 МПа.

Устройство якоря

Якорь состоит (рис. 3) из корпуса 1, плашек 2, уплотнительных колец 3, планок 4, пружин 5, патрубка 6 с присоединительной муфтой 7. Корпус имеет сквозные отверстия - гнезда под плашки. Плашки от выпадения удерживаются с наружной стороны утопленными планками (шпонками), которые в свою очередь прихватываются винтами к корпусу. С внутренней стороны плашки удерживаются буртом корпуса.

Принцип работы якоря

Якорь плашковый гидравличсеского типа применяется только в сборе с пакером. После спуска оборудования на необходимую глубину для сжатия уплотнителей пакера и упора их в стенку, как известно, подается под давлением жидкость. Давление жидкости через отверстия в корпусе одновременно передается на плашки. Плашки, перемещаясь до соприкосновения с внутренней стенкой осадной колонны, при дальнейшем увеличении давления своими зубьями врезаются в обсадную колонну и удерживают всю систему от перемещения вверх.

Разборка якоря начинается с отсоединения от корпуса присоединительных патрубков. После чего снимаются утопленные планки (плашки), предварительно отвернув винты, удерживающие плашки. Затем вынимаются плашки. Сборка якоря производится в обратном порядке.

1-корпус; 2-плашки; 3-уплотнительное кольцо; 4-уплотнительные планки; 5-пружина; 6-патрубок; 7-муфта гладких насосно-компрессорных труб

Рисунок 3 - Якорь гидравлический ЯГ - 122 - 500

Гидравлический пакер

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1866; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!