套管系数计算公式

套管安全系数计算实例：抗拉安全系数＝68.6710008.95011.8185.02286=⨯⨯⨯KNKNP P ＝拉额8.72.1110008.9－＝： 其中浮力系数下深每米重量＝浮力系数钢拉P P m ρ⨯⨯⨯36.20383.0791.7＝＝抗挤系数＝抗拉额MPaP PP 抗挤力＝0.00981×〔1.2-（1-0.65）×1.2〕×50＝0.383 P 抗挤力＝0.00981×〔×ρ固井时的泥浆密度－（1-掏空系数0.65）×ρ下次泥浆密度〕32588.0823.18＝＝抗内压系数＝抗内压额内MPaMPa P P井底最大内压力＝0.00981×1.20×50＝0.588MPa P 内压力＝0.00981×（ρ下次最大泥浆－ρ地层水）×套管下深23.310008.9202053.5985.09.3233＝抗拉系数＝⨯⨯⨯KN()[]38.120202.165.012.100981.0305.21＝抗挤系数＝⨯⨯--⨯MPa67.120202.100981.0645.139＝抗内压系数＝⨯⨯油套φ139.7 N80×9.1738.410008.9175076.2985.08.1903＝抗拉系数＝⨯⨯⨯KN()[]21.236002.165.012.100981.0881.60＝抗挤系数＝⨯⨯--⨯MPa50.136002.100981.0363.63＝抗内压系数＝⨯⨯〔S 抗挤〕＝1.0～1.125 〔S 抗内压〕＝1.05～1.15 〔S 抗拉〕＝1.60～2.00 说明：①本井在计算最大内压力时忽略了地层水产生液柱压力； ②泥浆密度均采用1.2g/cm ；③各额定压力查钻井手册表3-8（第160～180页）。

设计过程及计算一、提升装置提升力（伸长力）计算因活塞两侧受力面积相等，所以，F 提升＝F 伸长＝P ·A ＝P ·[0.25×π×（D 22 –D 12）]＝35MPa ×[0.25×3.14×(1662-95.52)]mm 2 ＝506522N ≈506.5KNF 提升＞500KN ，满足设计要求。

式中：● P ：提升装置额定工作压力，取35MPa ● F 提升 ：提升装置额定提升力，单位N ● F 伸长：提升装置额定伸长力，单位N● A ：受力面积,单位mm 2 ● D1：受力面外径，为166mm ● D2：受力面内径，为95.5mm二、传压管耐压强度校核1、传压管抗内压强度校核根据套管（D/δ>14）抗内压计算公式Dn P sδσ2=，得 )(4.4835875.02183352mm n PD s =⨯⨯⨯==σδ， δ小于实际设计壁厚8.5mm ，满足抗内压强度要求。

式中：● Pmax ：管内最高工作压力，单位MPa ，此处取Pmax ＝35MPa ● D ：管外径，单位mm● σs ：材料屈服极限，单位MPa ，材料为35CrMo ，取σs =835MPa ● P ：管子抗内压强度的压力，单位MPa ，● n ：安全系数，一般按壁厚的12.5%的负公差，取n ＝0.8752、传压管抗外压强度校核根据套管（D/δ>14）抗外压计算公式)046.0/503.2(-=δσD n P s ，得 =+=503.2/)]046.0([sn P D σδ7.44mmδ小于实际设计壁厚8.5mm ，满足抗外压强度要求。

式中：● Pmax ：管内最高工作压力，单位MPa ，此处取Pmax ＝35 MPa ● D ：管外径，单位mm● σs ：材料屈服极限，单位MPa ，材料为35CrMo ，取σs =835MPa ● P ：管子抗外压强度的压力，单位MPa ， ● n ：安全系数，取n ＝0.75三、下壳体耐压强度校核1、下壳体抗内压强度校核根据套管（D/δ>14）抗内压计算公式Dn P sδσ2=，得 )(91.4835875.02205352mm n PD s =⨯⨯⨯==σδ， δ小于实际设计壁厚10mm ，满足抗内压强度要求。

套管安全系数计算如下表：抗拉安全系数＝68.6710008.95011.8185.02286=⨯⨯⨯KNKNP P ＝拉额8.72.1110008.9－＝： 其中浮力系数下深每米重量＝浮力系数钢拉P P m ρ⨯⨯⨯36.20383.0791.7＝＝抗挤系数＝抗拉额MPaP PP 抗挤力＝0.00981×〔1.2-（1-0.65）×1.2〕×50＝0.383P 抗挤力＝0.00981×〔×ρ固井时的泥浆密度－（1-掏空系数0.65）×ρ下次泥浆密度〕32588.0823.18＝＝抗内压系数＝抗内压额内MPaMPaP P井底最大内压力＝0.00981×1.20×50＝0.588MPa P 内压力＝0.00981×（ρ下次最大泥浆－ρ地层水）×套管下深23.310008.9202053.5985.09.3233＝抗拉系数＝⨯⨯⨯KN()[]38.120202.165.012.100981.0305.21＝抗挤系数＝⨯⨯--⨯MPa67.120202.100981.0645.139＝抗内压系数＝⨯⨯油套φ139.7 N80×9.1738.410008.9175076.2985.08.1903＝抗拉系数＝⨯⨯⨯KN()[]21.236002.165.012.100981.0881.60＝抗挤系数＝⨯⨯--⨯MPa50.136002.100981.0363.63＝抗内压系数＝⨯⨯〔S 抗挤〕＝1.0～1.125 〔S 抗内压〕＝1.05～1.15 〔S 抗拉〕＝1.60～2.00 说明：①本井在计算最大内压力时忽略了地层水产生液柱压力； ②泥浆密度均采用1.2g/cm ；③各额定压力查钻井手册表3-8（第160～180页）。

天然气集输P195～P201一，计算热负荷天然气质量流量ms0.171kg/s天然气定压比热Cp 2.558kj/kg·k 天然气入口温度t1'8℃天然气入口温度t1''28℃热负荷Q=ms·Cp(t1''-t1')8.74836kw二，计算逆流平均温差热水入口温度tw’80℃热水出口温度tw''76℃平均温差Δt59.1912831℃三，计算管内传热系数管内流体流速u 1.097m/s管内流体密度ρ45.58kg/m3管内径d0.066m流体动力粘度μ0.00001255Pa·s雷诺数Re=udρ/μ2.63E+05＞10000为湍流状态计算普朗特数管内流体导热系数λ0.03763w/m·k 普朗特数Pr=Cpμ/λ8.53E-01计算奴塞尔数温度校正系数εt1入口效应校正系数εL1弯管修正系数εR1被加热奴塞尔数Nu=0.023Re0.8Pr0.4εtεLεR4.68E+02管内传热系数h=Nuλ/d266.7024863w/m2·k 四，计算环形空间传热系数套管内径d20.15m内管外径d10.076m环形空间当量直径de0.220052632m环形空间液体流速ul0.03m/s环形空间液体密度ρl1000kg/m3环形空间液体动力粘度μl 3.15E-04Pa·s雷诺数Re=uldeρl/μl20957.39348＞10000为湍流状态计算普朗特数环形空间流体导热系数λl0.6698w/m·k 环形空间流体定压比热Cpl 4.356kj/kg·k 普朗特数Pr=Cplμl/λl2.05E+00计算奴塞尔数温度校正系数εt1入口效应校正系数εL1弯管修正系数εR1被冷却奴塞尔数Nu=0.023Re0.8Pr0.4εtεLεR8.17E+01环形空间传热系数h1=Nuλl/de248.6865006w/m2·k五，计算总传热系数K污垢热阻R1，R20.000260.0005m2·k/w 管壁导热系数λb45w/m·k总传热系数K=1/（d1/d·h+d1/2λb*ln(d1/d)+1/hl+R1+R2）108.4850274w/m2·k六，所需内管传热面积计算传热面积F=Q/K/Δt1.362382602m2七，所需内管长度计算内管长度L=F/PI/d15.70605067m 取长度为8m。

工业管道工程一、定额项目的套用（一）、定额概况：1、本定额适用于新建、扩建项目中厂区范围内的车间、装置、站、罐区及其相互之间各种生产用介质输送管道，厂区第一个连接点以内的生产用(包括生产与生活共用)给水、排水、蒸汽、煤气输送管道的安装工程。

其中给水以入口水表井为界；排水以厂区围墙外第一个污水井为界；蒸汽和煤气以入口第一个计量表(阀门)为界；锅炉房、水泵房以墙皮为界。

2、本定额分为九章，共3053个子目。

包括管道安装、管件安装、阀门安装、法兰安装、板卷管制作与管件制作、管道压力试验、吹扫与清洗、无损探伤与焊口热处理、其他及费用等内容。

（二）、定额使用中应注意的问题：1、单独承担的埋地管道工程，不计取脚手架费用。

2、厂外运距超过1km时，其超过部分的人工和机械乘以系数1.1。

3、车间内整体封闭式地沟管道，其人工和机械乘以系数 1.2（管道安装后盖板封闭地沟除外）。

4、超低碳不锈钢管执行不锈钢管项目，其人工和机械乘以系数1.15，焊条消耗量不变，单价可以换算。

5、高合金钢管执行合金钢管项目，其人工和机械乘以系数1.15，焊条消耗量不变，单价可以换算。

6、本定额管道压力等级的划分:低压：0＜P≤1.6MPa，中压：1.6 MPa＜P≤10MPa,高压：10MPa＜P≤42MPa。

蒸汽管道P≥9MPa、工作温度≥500℃时为高压。

7、本定额的管道壁厚是考虑了压力等级所涉及到的壁厚范围综合取定的。

执行定额时，不得调整。

8、直管安装按设计压力及介质执行定额，管件、阀门及法兰按设计公称压力及介质执行定额。

9、方型补偿器弯头执行本册定额第二章相应项目，直管执行本册定额第一章相应项目。

10、设备本体管道,随设备带来的,并已预制成型,其安装包括在设备安装定额内；主机与附属设备之间连接的管道，按材料或半成品进货的，执行本定额。

11、加热套管安装按内、外管分别计算工程量，执行相应定额项目。

12、在管道上安装的仪表部件，由管道安装专业负责安装：（1）在管道上安装的仪表一次部件，执行本章管件连接相应定额乘以系数0.7。

设计过程及计算一、提升装置提升力（伸长力）计算因活塞两侧受力面积相等，所以，F 提升＝F 伸长＝P ·A ＝P ·[0.25×π×（D 22 –D 12）]＝35MPa ×[0.25×3.14×(1662-95.52)]mm 2 ＝506522N ≈506.5KNF 提升＞500KN ，满足设计要求。

式中：● P ：提升装置额定工作压力，取35MPa ● F 提升 ：提升装置额定提升力，单位N ● F 伸长：提升装置额定伸长力，单位N● A ：受力面积,单位mm 2 ● D1：受力面外径，为166mm ● D2：受力面内径，为95.5mm二、传压管耐压强度校核1、传压管抗内压强度校核根据套管（D/δ>14）抗内压计算公式Dn P sδσ2=，得 )(4.4835875.02183352mm n PD s =⨯⨯⨯==σδ， δ小于实际设计壁厚8.5mm ，满足抗内压强度要求。

式中：● Pmax ：管内最高工作压力，单位MPa ，此处取Pmax ＝35MPa ● D ：管外径，单位mm● σs ：材料屈服极限，单位MPa ，材料为35CrMo ，取σs =835MPa ● P ：管子抗内压强度的压力，单位MPa ，● n ：安全系数，一般按壁厚的12.5%的负公差，取n ＝0.8752、传压管抗外压强度校核根据套管（D/δ>14）抗外压计算公式)046.0/503.2(-=δσD n P s ，得 =+=503.2/)]046.0([sn PD σδ7.44mm δ小于实际设计壁厚8.5mm ，满足抗外压强度要求。

式中：● Pmax ：管内最高工作压力，单位MPa ，此处取Pmax ＝35 MPa ● D ：管外径，单位mm● σs ：材料屈服极限，单位MPa ，材料为35CrMo ，取σs =835MPa ● P ：管子抗外压强度的压力，单位MPa ， ● n ：安全系数，取n ＝0.75三、下壳体耐压强度校核1、下壳体抗内压强度校核根据套管（D/δ>14）抗内压计算公式Dn P sδσ2=，得 )(91.4835875.02205352mm n PD s =⨯⨯⨯==σδ， δ小于实际设计壁厚10mm ，满足抗内压强度要求。

常用固井计算公式一、伸长对比计算： 1、套管变形计算：ΔL 自＝Kf FE L G ***2*2； 式中：G ：套管单位长度的重量kg/m ；F ：套管横截面积cm 2；E ：弹性模量2.1×106kg/cm 2；L ：套管或钻具长度m ；Kf ：浮力系数=7.851ρ-；2、外力伸拉长：ΔL 外=FE Lkf P ***式中：P —外力，kg ； kf —浮力系数；L —上段被拉套管长度m ； E —弹性模量；F —被除拉套管面积；3、套管进扣量：ΔL 进=310**C N式中：C —进扣量，取0.002~0.0025；N —入井套管根数；4、套管内外密度变化引起套管轴向变形量： （1）管外流体密度变化引起的轴向变形：ΔL 外=1)-E(R L 1.0222套外ρμ∆R （2）管内流体密度变化引起的轴向变形：ΔL 内=1)-E(R L 0.122套内ρμ∆（3）浮力引起的轴向变形：ΔL 浮=EA)L A -(1.02套外外内内ρρ∆∆A式中：μ—波桑比，取0.30；ΔP —（密度增加，密度减少）；E ：弹性模量；A 内、A 外、A 本体—指横截面积cm 2；L —套管长，m 5、井口压力引起套管轴向变形（蹩压时）ΔL 井口=EAP A -P (04.0内内外外套∆∆A L6、最大上提拉力计算：下套管遇阻时在不考虑弯曲应力的情况下，上提套管时最大载荷在井口，可由下式计算：抗拉安全系数丝扣抗拉强度上提n P T =注：短期抗拉安全系数取1.60。

7、允许套管最大下压力计算2181K K I DD A P r ss⎪⎪⎭⎫⎝⎛=＋下压δ备注： K 1取1.8、K 2取1.75。

8、关闭分级箍循环孔增加的轴向载荷因该井套管下深较深，套管在空气中的重量达260t ，关闭分级箍循环孔的压力达18—20MPa ，对井口套管轴向载荷增加较大，增加的轴向载荷可根据下式计算：100/785.02关闭压力轴向力P d P ==79t9、关闭分级箍循环孔时上部套管的轴向变形量EFL P L 上部套管长外力轴向变形量⨯=∆37.77101.224001000796⨯⨯⨯⨯==1.17m10、下尾管或套管允许掏空深度和灌泥浆量及悬重变化因尾管或套管的抗挤强度远远高于回压凡尔的试泵压力，故下尾管或套管允许掏空深度按回压凡尔的试泵压25MPa 计算，并考虑2.5的安全系数，则：H 掏空=ρ⨯⨯⨯0.12.59.8025或者说 H 掏空=ρ⨯10/P m 试11、允许下套管速度计算：（1）下放尾管时允许泥浆上返速度尾管本体处允许上返速度取钻进时钻杆本体处环空上返速度，钻进排量如为20L/S ，井径取225mm 则上返速度：V 杆=杆环V Q（2）允许下放尾管速度计算：布科哈德公式，V 环=)5.0(*222管井管下D D D V -+由该公式中可知，V 环是知道的，由此可以求出V 下；式中，V 环，环空泥浆上返速度，m/s ；V 下，允许下放速度m/s ； D 井，井径，cm ；D 管，管柱外径，cm ；由上式可以计算出每米套管可下速度，求出每根套管的可下速度。

破裂压力计算概述1引言1.1破裂压力概念地层破裂压力(P B)定义为使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时的井底压力,要实现水力加砂压裂的前提条件是应该有足够的地面泵压使井底目的层地层开裂。

实际生产中通常用破裂压力梯度G B(地层破裂压力P B与地层深度H的比值)表示破裂压力的大小,破裂压力梯度值G B一般由压裂实践统计得出。

地层破裂压力与岩石弹性性质、孔隙压力、天然裂缝发育情况以及该地区的地应力等因素有关。

在压裂施工中的地层破裂压力还可以这样来理解就是裂缝即将开启而未开启时的井底压力；在压裂施工作业中，如果起泵初期压力有比较明显的降落时，那么我们就可以确定出破裂压力来这一数值可用下面这一关系式来描述：地层破裂压力=裂施工作业初期的最高套管压力+层中部的液柱压力1.2破裂压力的获取途径水力压裂是油气井最常用的一种增产措施，而地层破裂压力是压裂设计和施工工艺的一项重要参数，确定该参数正确与否，将关系到能否保证压开地层等问题。

该参数的获取有两种途径：一是进行室内岩石力学实验或井场水力压裂施工；二是从测井资料中提取。

目前，用测井资料估算砂泥岩剖面地层破裂压力的方法与技术较为成熟。

由于碳酸盐岩地层原生孔隙很小，次生孔隙的发育使岩石的刚性大大减弱，并呈现出明显的非均质性与各向异性，同时不同的构造部位受构造应力作用的强度难以确定，最小水平主应力和岩体抗张强度的度量较难，造成用测井资料计算的地层破裂压力精度较低。

碳酸盐岩地层破裂压力与测井响应具有密切的关系。

利用能够反映碳酸盐岩地层基本特性和岩石力学性质的测井信息，预测碳酸盐岩地层的破裂压力是一种经济、简便的可靠途径。

1957年，Hubbert和Willis根据三轴压缩试验，首先提出了地层破裂压力预测模式即H-W模式。

到目前为止，国内外提出了许多预测地层破裂压力的方法。

比较常用的有Eaton法，Stephen法，黄荣樽法等。

1997年Holbrook发表了适于预测张性盆地裂缝扩展压力的一种方法。

套管式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力等行业。

在工业生产中，液体和气体的换热传热系数对设备的性能和效率有着重要的影响。

研究套管式换热器的液气换热传热系数是非常有意义的。

一、套管式换热器液气换热传热系数的定义液气换热传热系数是指在套管式换热器中，液体和气体之间进行换热传热时的传热效率。

它反映了液体和气体之间热量传递的快慢和效率高低。

二、影响套管式换热器液气换热传热系数的因素1. 流体性质：液体和气体的物理性质和热物性对换热传热系数有着重要的影响。

流体的导热系数、粘度、密度等指标会直接影响传热系数的大小。

2. 换热器结构：套管式换热器的结构参数，如壁厚、管道长度、管道间距等都会影响换热传热系数。

合理的结构设计可以提高传热效率。

3. 流体流动状态：流体的流动状态对换热传热系数有着重要的影响。

湍流状态下的传热系数要高于层流状态。

4. 温度差：液体和气体之间的温度差也会影响换热传热系数，通常情况下，温度差越大，传热系数越高。

三、套管式换热器液气换热传热系数的计算方法1. 根据传热学的基本理论，可以利用换热传热系数的经验公式来计算。

对于对流换热，可以使用努塞尔数和普朗特数来计算传热系数。

2. 对于复杂的工况，可以采用数值模拟方法来计算。

通过建立数学模型，利用计算流体力学（CFD）软件对流态场和温度场进行数值模拟，最终求得换热传热系数。

3. 实验方法也是研究换热传热系数的常用手段。

通过设计合理的实验方案，利用实验设备和手段来测试不同工况下的换热传热系数。

四、套管式换热器液气换热传热系数的提高方法1. 优化换热器结构，增大换热面积，增加传热系数。

2. 选择合适的传热介质，提高流体的换热性能。

3. 控制流体的流动状态，促使流体达到湍流状态。

4. 控制温度差，避免温差过大影响传热效果。

五、结语套管式换热器液气换热传热系数是影响换热器性能的重要参数，研究和提高换热传热系数有着重要的理论意义和实际价值。