Расчет оптимальной величины нагрузки на уплотнительные элементы пакеров с механическим управлением

Оптимальной нагрузкой является та минимальная нагрузка на пакер, которая достаточна для уплотнения межтрубного зазора. Эта нагрузка одновременно должна предотвращать срыв пакера от перепада давления жидкости.

Условие пакеровки запишется

(8.6)

(8.7)

где R – усилие на пакер от сжатой части колонны НКТ; G₁ – вес сжатой части колонны НКТ длиной l1; α – угол конусности; β – угол трения; f – коэффициент сцепления шлипсов с обсадной колонной; к – коэффициент устойчивости пакера.
Для обеспечения посадки механического пакера на определенной глубине колонну НКТ, на которой осуществляется его спуск, необходимо приподнять на величину δ₁ и повернуть колонну на 1÷1,5 оборота.
(8.8)

где ρ_ст – плотность материала НКТ;
L – общая длина колонны;
E – модуль упругости стали;
q – масса одного погонного метра колонны.
Относительное продольное сжатие резиновой манжеты сопровождается его относительным поперечным расширением, которые связаны между собой следующим соотношением:
(8.9)

где μ – коэффициент Пуассона.
С другой стороны, в соответствии с законом Гука относительное продольное сжатие резиновой манжеты

(8.10) Поэтому

(8.11)

Условие уплотнения межтрубного зазора запишется

(8.12)

Расчет НКТ

Колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) используют при различных работах, связанных с освоением, эксплуатацией скважин и интенсификацией добычи нефти и газа.Колонна НКТ выполняет следующие важные функции:
1) обеспечивает подачу извлекаемых из продуктивных пластов нефти,газа или газоконденсата на наружную поверхность;
2) обеспечивает закачку в пласт жидкостей для выполнения различных технологических операций (гидроразрыв, паровоздействие, гидропескоструйная перфорация, промывка скважины и т.д.);
3) служит для подвески скважинных, гидропоршневых и погружных электронасосов, а также токопроводов [1,2].
Конструкция колонн НКТ, т.е. диаметр труб и длина колонны, зависит от назначения, способа и режима эксплуатации скважины, прочности труб и конструкции обсадной эксплуатационной колонны.
Многообразие факторов, влияющих на работу колонны НКТ, и различные виды работ, проводимые в скважине, обусловливают характер действующих нагрузок на насосно-компрессорные трубы.
На колонны НКТ действуют как статические, так и переменные нагрузки. Основная статическая нагрузка - это собственный вес колонны.
Колонны НКТ испытывают также сжимающие напряжения, которые зависят от гидростатического давления жидкости в скважине, передающегося на торец колонны труб. Следовательно, в подвешенном состоянии колонна будет иметь нейтральное сечение, в котором отсутствуют напряжения.