Проведен анализ распределения потоков в элементах насосно-циркуляционной системы скважины, оборудованной наддолотным гидроэлеватором. Определено, что наиболее сложные условия использования корпуса гидроэлеватора возникают при его эксплуатации в кавитационном режиме. Разработана методика выбора геометрических параметров корпуса скважинной эжекционной системы с внешним расположением нескольких струйных насосов.
Исследовано напряженное состояние корпуса наддолотного гидроэлеватора при работе в компоновке бурильной колонны. Для получения аналитических результатов корпус смоделировали безмоментной оболочкой со сквозными отверстиями. Установлено, что наличие в корпусе сквозных отверстий существенно влияет на его напряженное состояние. Наряду с кольцевыми напряжениями от действия внутреннего давления учтено влияние осевых напряжений от веса бурильной колонны и касательных напряжений от ее кручения. Для выполнения проектных расчетов и оценки прочности использована теория Губера – Мизеса. Предложен инженерный подход к исследованию прочности областей корпуса, ослабленных отверстиями. Оценка эффекта концентрации эквивалентных напряжений в окрестности отверстий осуществлена путем объединения решений многопараметрической плоской задачи с результатами задачи Кирша. Выполнен числовой анализ полученных результатов на примере конкретной инженерной задачи. Получены графические зависимости максимальных эквивалентных напряжений в корпусе от его геометрических параметров, применимые для проектировочных или проверочных расчетов.
Проведенные исследования дают возможность определить допустимое при конкретных условиях эксплуатации соотношение толщины стенки и внутреннего диаметра корпуса устройства с учетом возмущения напряжений в зоне технологических отверстий. Полученные результаты можно использовать на стадии проектирования и эксплуатации скважинных эжекционных систем.
