二、计算题1. 某井套管完好,内径φ159mm,井内有落物,如果设计打捞工具,其最大外径是多少?
因下井工具最大外径小于套管内径6~8mm,所以打捞工具最大外径为:159mm-6mm=153mm。
2. 某井井深2872.18m,探得落鱼的鱼头深度为2493.28m,为井下工具卡。采用原井
油管打捞,油管材质为。J55,试计算在什么安全范围内进行活动打捞?已知油管螺纹牙高h=0.141cm,J55材质屈服限值σ
s=37.9kN/cm
2,材质密度为7.85t/m
3,g取9.8m/s
2。
已知油管的外径D=73mm=7.3cm,内径d=62mm=6.2cm
根据公式:
P
j扣+P
油管=321.6+223.6=545.2(kN)
答:打捞活动范围在380~450kN比较安全,但可根据现场具体情况,逐步的增加吨位活动,控制在500kN以内为佳。
3. 已知某井套管内径124mm,井内下Y111-114封隔器,封隔器坐封深度1500m,封隔器以下支撑管30m,坐封载荷5880N,胶筒压缩距70mm,则封隔器坐封高度是多少?已知井内为清水,液面在井口,油管在清水中的重力q=81.34N/m,支撑管重量忽略不计,油管的密度:ρ
1=7.85×10
-3kg/cm
3,清水的密度ρ
2=1.00×10
-3kg/cm
3,弹性模量E=2.1×10
6kg/cm
2(计算结果保留小数点后两位)。
因为p=5880N,q=81.34N/m,
L
2=p/q=5880÷81.34=723(m)=7.23×10
4(cm)
L=1.5×10
5cm
L
1=L-L
2=1.5×10
5-7.23×10
4=7.77×10
4(cm)
S=7cm
ρ
1=7.85×10
-3kg/cm
3 ρ
2=1×10
-3kg/cm
3 E=2.1×10
6kg/cm
2 所以:△L=(ρ
1-ρ
2)×L
2/(2E)=(7.85-1.00)×10
-3×(1.5×10
5)
2÷(2×2.1×10
6)=36.7(cm)
H=△L-△L
1+△L
2+S=36.7-9.85+8.53+7=42.38(cm)
答:封隔器坐封高度为42.38cm。
4. 矛杆和接头抗拉强度≥1080MPa,直径为φ57mm的矛杆,安装滑块卡瓦后,最小横截面积是原来的一半,求该矛杆的抗拉力是多少(计算结果取整数)?
答:该矛杆的抗拉力为1377kN。
5. 矛杆和接头抗拉强度≥1080MPa,直径为φ72mm的矛杆,安装滑块卡瓦后,最小横截面积是原来的一半,求该矛杆的抗拉力是多少(计算结果取整数)?
答:矛杆的抗拉力为2197kN。
6. 已知井内钻具材质的密度7.85g/cm
3,充满清水时悬重350kN,现全部替换成泥浆,泥浆的密度1.35g/cm
3,求井内钻具的悬重是多少?(计算结果取整数。)
解法一:
钻具在清水中的浮力系数k水=(γ钻-γ水)/γ钻=(7.85-1.00)÷7.85=0.8726
钻具在空气中的重量M=F水/k水=350÷0.8726=401(kN)
钻具在泥浆中的浮力系数k泥=(γ钻-γ泥)/γ钻=(7.85-1.35)÷7.85=0.828
钻具的悬重F泥=k泥·M=0.0828×401=332(kN)
解法二:
k水=(γ钻-γ水)/γ钻,k泥=(γ钻-γ泥)/γ钻
M=G水/k水
G泥=k泥·M=[(γ钻-γ泥)/γ钻](G水/k水)=[(γ钻-γ泥)/γ钻]G水γ钻/(γ钻-γ水)=(γ钻-γ泥)G水/(γ钻-γ水)=(7.85-1.35)×350÷(7.85-1.00)=332(kN)
答:井内钻具的悬重为332kN。
7. 已知井内钻具材质的密度7.85g/cm
3,泥浆的密度1.35g/cm
3,求井内钻具的浮力系数?如果井内钻具的总质量为45000kg,不计摩阻,钻具的悬重是多少(g取9.8m/s
2,计算结果取整数)?
浮力系数k=(γ钻-γ泥)/γ钻=(7.85-1.35)÷7.85=0.828
钻具的悬重F=K·G=0.828×45000×9.8=365(kN)
答:井内钻具的浮力系数为0.828,钻具的悬重为365kN。
8. 已知井内钻具材质的密度7.85g/cm
3,泥浆的密度1.25g/cm
3,需全部替换成密度为1.05g/cm
3的泥浆,如果井内钻具的总质量为65000kg,不计摩阻,钻具悬重增加多少(g取9.8m/s
2,计算结果取整数)?
解法一:
浮力系数k1=(γ钻-γ1)/ρ钻=(7.85-1.25)÷7.85=0.8408
钻具的原悬重F1=k1·m·g=0.8408×65000×9.8=536(kN)
钻具在新浆中的浮力系数k2=(γ钻-γ2)/γ钻=(7.85-1.05)÷7.85=0.8662
换浆后钻具的悬重F2=k2·m·g=0.8662×65000×9.8=552(kN)
钻具悬重增加值F=F2-F1=552-536=16(kN)
解法二:
K1=(γ钻-γ1)/γ钻,K2=(γ钻-γ2)/γ钻
F1=K1mg,F2=K2mg,
F2-F1=K2mg-K1mg=[(γ钻-γ2)mg/γ钻]-[(γ钻-γ1)mg/γ钻]=(γ1-γ2)(mg/γ钻)=(1.25-1.05)×65000×9.8÷7.85=16(kN)
答:钻具悬重增加16kN。
9. 国产φ62mm加厚油管,外径φ73mm,屈服强度500MPa,求抗滑扣载荷(结果取整数)。
Pm=(π/4)×(D2-d2)σs,式中:Pm为抗滑扣载荷,kN;D为油管外径,cm;d为油管内径,cm;σs为油管材料屈服强度,MPa。
Pm=(π/4)×(D2-d2)σs=(3.14/4)×(0.0732-0.0622)×500=0.58286×106(N)=583(kN)
答:油管的抗滑扣载荷为583kN。
10. 某井用国产D55(D55)钢级
钻杆处理解卡,卡点深度1810m,决定扣套铣,求倒扣时允许扭转圈数。钻杆扭转系数见下表:
钻杆扭转系数
|
钻杆外径 | 扭转系数圈,m |
in | mm | 国产 | API |
D55 | D65 | D75 | D级 | E | P105 |
| 60.3 | 0.01210 | 0.01430 | 0.01650 | 0.00851 | 0.01160 | 0.01624 |
| 73.0 | 0.00999 | 0.01180 | 0.01362 | 0.00703 | 0.00957 | 0.01340 |
| 88.9 | 0.00820 | 0.00970 | 0.01119 | 0.00577 | 0.00787 | 0.01101 |
4 | 101.6 | 0.00718 | 0.00848 | 0.00979 | 0.00505 | 0.00688 | 0.00936 |
| 114.3 | 0.00638 | 0.00754 | 0.00870 | 0.00449 | 0.00612 | 0.00856 |
已知:D55的K=0.00999,H=1810m
根据公式:N=KH=0.00999×1810=18.0819(圈)≈18(圈)
答:允许扭转圈数为18圈。
11. 某井用国产D55钢级
钻杆处理解卡,卡点深度3010m,决定扣套铣,求倒扣时允许扭转圈数。钻杆扭转系数见下表:
钻杆扭转系数
|
钻杆外径 | 扭转系数圈,m |
in | mm | 国产 | API |
D55 | D65 | D75 | D级 | E | P105 |
| 60.3 | 0.01210 | 0.01430 | 0.01650 | 0.00851 | 0.01160 | 0.01624 |
| 73.0 | 0.00999 | 0.01180 | 0.01362 | 0.00703 | 0.00957 | 0.01340 |
| 88.9 | 0.00820 | 0.00970 | 0.01119 | 0.00577 | 0.00787 | 0.01101 |
4 | 101.6 | 0.00718 | 0.00848 | 0.00979 | 0.00505 | 0.00688 | 0.00936 |
| 114.3 | 0.00638 | 0.00754 | 0.00870 | 0.00449 | 0.00612 | 0.00856 |
已知:D55的K=0.00999,H=3010m
根据公式:N=KH=0.00999×3010=30.07(圈)≈30(圈)
答:允许扭转圈数为30圈。
12. 计算国产
UP TBG(φ62mm加厚)油管接箍内牙螺纹端面螺纹的直径。已知:基面螺纹平均直径为76.858mm,螺纹工作高度为1.734mm,基面至螺纹消失端的距离为12.7mm,螺纹用于拧紧度为9.5mm,螺纹空隙为0.076mm,锥度差为0.2mm。
端面螺纹外径为d4,端面螺纹内径为d5。
d4=dcp+t2+2Z+锥度差,d5=dcp-t2+锥度差
式中:dcp为基面螺纹平均直径;t2为螺纹工作高度;g为基面至螺纹消失端的距离;Z为螺纹空隙。
d4=dcp+t2+2Z+锥度差=76.858+1.734+2×0.076+0.2=78.944(mm)
d5=dcp-t2+锥度差=76.858-1.734+0.2=75.324(mm)
答:端面螺纹外径为78.944mm,内径为75.324(mm)
13. 已知国产φ62mm加厚油管,内径d=62mm,油管公称壁厚为5.5mm,管子屈服强度σ
s=500MPa,计算油管水压试验压力(计算结果保留小数点后两位)。
P水=2δ最小R/d,式中:P水为油管水压试验压力;δ最小为最小壁厚(最小壁厚δ最小=0.875×公称壁厚);R为允许应力(允许应力σ=0.8σs);d为油管内径。
最小壁厚δ最小=0.875×公称壁厚=0.875×5.5=4.8125(mm)
允许应力σ=0.8σs=0.8×500=400(MPa)
油管水压P水=2δ最小R/d=2×4.8125×400÷62=62.09(MPa)
答:油管水压试验压力为62.09MPa。
14. 已知国产φ75.9mm加厚油管,外径φ88.9mm,壁厚6.5mm,屈服强度σ
s=760MPa,计算油管抗内压强度。(计算结果保留小数点后两位)。
P内=2σs×δ/D,式中:P内为油管抗内压强度;σs为管子材质的屈服强度;δ为壁厚;D为油管外径。
油管抗内压强度P内=2σs×δ/D=2×760×6.5÷88.9=111.14(MPa)
答:油管抗内压为111.14MPa。
15. 已知国产φ100.3mm加厚油管,外径φ114.3mm,屈服强度σ
s=380MPa,计算油管抗内压强度。(计算结果保留小数点后两位)。
P内=2σs×δ/D,式中:P内为油管抗内压强度;σs为管子材质的屈服强度;δ为壁厚;D为油管外径。
油管壁厚δ=(D-d)/2=(114.3-100.3)/2=7(mm)
油管抗内压强度:P内=2σs×δ/D=2×380×7÷114.3=46.54(MPa)
答:油管抗内压强度为46.54MPa。