Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Фонтанне обладнання закордонного виробництва




Фонтанне обладнання свердловин складається із трьох основних вузлів: колонної головки, трубної головки та фонтанної ялинки.

Фонтанне обладнання для видобутку нафти і газу за кордоном виготовляється в Росії, США, Канаді, Франції, ФРН, Великобританії та Румунії. Машинобудівні фірми Канади, Франції, Великобританії, ФРН та Італії випускають устьове обладнання за американськими ліцензіями, за винятком деяких фірм ФРН та Франції. Згідно договірних контрактів і діючих ліцензій, виготовлення фонтанної арматури ведеться за технологічними вимогами, які складені Американським нафтовим інститутом (АРІ). В Росії в основному фонтанне

 

 

обладнання випускається згідно ГОСТ 13846-89.

Основні типи та особливості конструкції фонтанної арматури

Згідно АРІ Spec 6A розроблені схеми обладнання устя свердловини фонтанною арматурою залежно від очікуваного пластового тиску. Цих схем повинні дотримуватись підрядні фірми, які виконують бурові роботи.

Схеми фонтанної арматури діляться на трійникову, хрестову та суміщену типи ялинок. Арматура може комплектуватись таким чином:

- з одним трійником, трьома стволовими засувками, із яких дві встановлені нижче трійника, і двома засувками на відводі;

- з одним трійником і трьома засувками нижче трійника – для свердловин на суші і на морі на тиск 70 – 105 МПа;

- у вигляді монолітного блока з одним відводом і трьома

запірними органами нижче відвідної струни;

- з одним хрестовиком V-подібного типу, з двома відводами і двома засувками нижче хрестовика на робочий тиск 35, 70 і 105 МПа;

- з одним хрестовиком, двома боковими відводами на одній лінії і двома стволовими засувками – для свердловин на суші;

- з одним хрестовиком, суміщеними відводами (не на одній лінії) і трьома стволовими засувками для закінчування газових свердловин на суші;

- з одним хрестовиком, одним трійником, трьома струнами і трьома стволовими засувками – для високодебітних свердловин на суші.

У практиці обладнання свердловин використовують різні схеми фонтанної арматури з обов’язковою умовою вибору за робочим тиском.

Для свердловин на морі переважають схеми трійниково-

го типу, а для свердловин, які експлуатуються з платформ і естакад, - у вигляді моноблока і хрестовика з V- подібним маніфольдом.

 

Робочий тиск, МПа Умовний прохід, мм Тип
  50; 65; 80; 100     40; 50; 65; 80; 100 Хрестова Трійникова Хрестова V-подібна
  40; 50; 65 Моноблочна V-подібна

 

Фірми Luceat, FMC/OCT, Мс Еvoy, Cameron, Sereg Schlumberger та інші виготовляють фонтанну арматуру на тиск від 14 до 105 МПа. У цій арматурі окремі вузли об’єднані в один блок: засувки, дроселі, трійники та інш.

Фірма Cameron об’єднює в один блок 4 -5 засувок разом з двома кутовими регулювальними дроселями із хомутовими з’єднаннями основних вузлів замість фланцевих з’єднань. Аналогічні з’єднання використовує фірма Gray Tool Company.

Бокові струни направлені в одну сторону для полегшення обв’язки, особливо на морських свердловинах, де ялинки хрестового типу замінені V-подібними.

Перевагою V-подібної арматури з хомутовим з’єднанням є бистрота монтажу (демонтажу) та ремонту.

Фірми FMC/OCT, Cameron, Sereg Schlumberger виготовляють фонтанну арматуру із V-подібною ялинкою для експлуатації під водою. Робочими струнами служать верхні V – подібні, а нижні на хрестовині – резервні.

Основні фірми-постачальники Cameron, Gray Tool Company виготовляють фонтанну арматуру на робочий тиск від 21 до 140 МПа і 210 МПа.

 

4.4 Запірні пристрої фонтанної арматури

 

В арматурі використовують наступні запірні пристрої:

- засувки клинові;

- засувки прямоточні;

- засувки кульові;

- крани.

Запірні пристрої перших трьох типів (рис.4.4) є основними в стволовій і відвідній частинах арматури. Вентилі встановлюються перед манометрами.

Основною перевагою клинової засувки є її простота. Але при відкритій засувці біля прохідного каналу (рис. 4.4, а) утворюються великі бокові порожнини, які викликають

Рисунок 4.4 – Схеми клинової (а), прямоточної (б), кульової (в) засувок

 

утворення вихрових потоків, втрату напору і можливе відкладання в них солей, парафіну і піску. При цьому ущільнюючі поверхні біля корпусу і клина інтенсивно омиваються потоками рідини, що відбирається з свердловини, і це призводить до їх посиленої корозії та ерозії.

Цих недоліків немає прямотічна засувка (рис. 4.4,б).

Клинове ущільнення в неї замінено шиберним з двома

плашками (рис. 4.5) або одношиберним (рис. 4.6). Шибер при відкритому і закритому прохідному каналі весь час притиснутий до ущільнюючих поверхонь деталей корпусу. Він складається з двох половинок, які розтискаються пружинами. Загальне зусилля може доходити до 9 кН. При закриванні або відкриванні прямоточної засувки шибер ковзає по ущільнюючим поверхням деталей корпусу. У відкритому стані всередині засувки утворюється прямий канал без суттєвих бокових поверхонь. Ущільнюючі поверхні не омиваються потоком рідини. До ущільнюючих поверхонь біля зазору А подається густе мастило. Таким чином, виключаються основні недоліки клинової засувки.

Використовуються прямоточні засувки з густими ущільнюючими мастилами. В’язкі мастила є нерозчинними в конденсаті і пластових водах. Запас цього мастила знаходиться у резервуарчиках Б. Від основної засувки мастило (найчастіше ЛЗ-162) відокремлене поршнями В. Вся внутрішня порожнина засувки також заповнена спеціальним мастилом.

Використовують також прямоточні засувки з ущільнювальними еластичними елементами біля зазору А із графітофторопласта АФГ-80ВС. Так як всередині засувки тиск рівний тиску середовища, яке проходить через засувку, то на шпиндель Г знизу діє сила, яка сприймається осьовими опорами (див. рис. 4.5). Для зменшення осьових сил, що діють на шпиндель засувки Г, використовують розвантажувальний шток (рис. 4.5, 4.6).

Осьова опора шпинделя у прямоточної засувки кулькова, що дозволяє зменшити обертовий момент на шпинделі. Обертаючи маховик і шпиндель, накручують гайку шибера на нарізану частину шпинделя і піднімають шибер до упора, коли відбувається суміщення отворів в корпусі і шибері. Так відкривається і закривається клинова засувка. Таким чином, у засувок обох типів є ще один спільний недолік – для відкриття і закриття необхідно зробити декілька обертів маховика,

 

прикладаючи до нього велике зусилля.

Засувки кульові (рис. 4.4,в; 4.7) - новий тип засувок, який на рівні може конкурувати з шиберними засувками на експлуатаційних свердловинах. Кульова засувка ЗКР представляє собою кульовий кран з механічним (ричажним) керуванням обертання кулі.

1 - корпус; 2 - гайка кулачкова; 3 - зворотний клапан для змащування вузла сальника; 4 - ходова гайка; 5 - маховик; 6 - регулювальний болт; 7 - кожух; 8 - мастильниця; 9 - упорний кульковий підшипник; 10 - кришка; 11 - корпус сальника; 12 - поршень; 13 - плашка; 14 - направляюча щока; 15 - фторопластова втулка; 16 - манжета; 17 - розвантажувальний шток

Рисунок 4.5 – Прямоточна засувка типу ЗМАД

1, 7- зворотні клапани; 2 - шток; 3 - сідло; 4 - корпус; 5 - шибер; 6 - гайка; 8 - ходова гайка; 9 - гайка; 10 - маховик; 11 - шпиндель;12 - регулювальний болт; 13 - кожух; 14 - пробка; 15 - кришка; 16 -ущільнення; 17 - тарілчаста пружина; 18 – вихідний канал; 19, 21 - манжети; 20 - розпірне кільце; 22 - гайка; 23 – кожух

Рисунок 4.6 – Прямоточна засувка типу ЗМС

 

Засувка ЗКР має ряд переваг:

- простота конструкції;

- мала металомісткість;

- можливість аварійного відкриття;

- висока герметичність;

- низька вартість;

- простота в обслуговуванні;

- механізм розвантаження кулі від дії тиску свердловини, що є новинкою в порівнянні з кульовими кранами типу КШ, зменшує зусилля на відкривання.

Зниження вартості досягається за рахунок зменшення металомісткості, технологічності і автоматизації виготовлення групи ущільнення "куля-сідло".

Засувка ЗККУ (рис. 4.7) складається з корпусу, кульового затвору і механізму управління кульовим затвором.

У корпусі, який складається з двох напівкорпусів 1 та 9, розташований кульовий затвор, а на корпусі - механізм управління кульовим затвором і зворотний клапан 14. Герметичність з'єднання напівкорпусів забезпечується гумовими ущільнювальними кільцями 10 і 11.

Кульовий затвор складається із кулі 2, сідел 12 та 16, тарілчастої пружини Герметичність напівкорпусу 9 з сідлом 16 забезпечується манжетою 15, а напівкорпусу 1 з сідлом 12 ущільнюючим кільцем 13; між кулею 2 та сідлами та 16 їх притиранням. Силове замикання кульового затвору забезпечується напівкорпусом 9.

Механізм управління кульовим затвором складається із шпинделя 4, ключауправління 17, подовжувача (на рис. не показаний), обмежувача повороту кулі 2 та мідної прокладки 7. Герметичність з'єднання механізму управління і напівкорпусу 1 забезпечується ущільненням, яке складається із кільця 3, манжети 5.

Для зменшення зусилля на відкривання кульової засувки в світовій практиці застосовують різні способи, зокрема кулю з опорними цапфами.

Засувки мають такі характеристики і переваги:

- загартований кульовий орган із нержавіючої сталі. Твердість підвищує корозійну стійкість, полірування

 

поверхні в місцях навантаження підвищує стійкість до експлуатаційного зношування;

- кульовий орган з опорами на дві цапфи. При закритому положенні кулі, гідростатичний тиск діє на

 

опорні цапфи, а не на місця герметичності. Центрування кулі

1, 9 - напівкорпус; 2 - кулька; 3 - кільце; 4 - шпиндель; 5, 15 - манжета; 6 - обмежувач повороту; 7 - мідна прокладка; 8 - тарілчаста пружина; 10, 11, 13 - ущільнювальні кільця; 12, 16 - сідла; 14 - зворотний клапан; 17 - ключ управління

Рисунок 4.7 – Засувка кульова ЗККУ

 

на цапфах з підшипниками гарантує:

1) прецизійне положення;

2) зусилля від випадкового тиску;

3) методи розбирання для обслуговування.

Жорсткість і витривалість опор виключає деформацію, передає крутний момент і захищає ущільнення від зношування;

- додаткову герметичність за рухом флюїду. Дія гідростатичного тиску передається на дві площини, різниця між якими створює силу контакту між кулею і сідлом. Цей процес, іменований "диференційна дія".

Засувки типу ЗКР і ЗККУ в конструкції не мають опорних цапф, але для зменшення зусилля на відкривання запірного органу засувки наділені спеціальними сідлами з розвантажувальними ущільненнями.

Компенсатор розширення (тарілчаста пружина) гарантує вільне переміщення деталей, у випадку внутрішніх, або зовнішніх температурних перепадів, а також дії тиску. Розміщення компенсаторів зберігає ідеальне положення запірного органа під час обертання, що не допускає місцевого зношування ущільнень. При низькому тиску зусилля тарілчастої пружини забезпечують постійне зусилля контакту в запірному органі, а також автоматично компенсує зношування ущільнень. Для герметичності запірного органа використовують різні типи ущільнень залежно від експлуатаційних вимог:

1) стандартне обладнання - для рідин, газорідинної су- міші, вуглеводнів, індустріальних газів, кислот;

2) U - подібне обладнання - для газу і рідин з вмістом абразивних домішок, що гарантує високу стійкість до зношування;

3) високотемпературне обладнання - відповідно до характеристики пластового флюїду.

Елемент додаткової герметизації - проводиться закачуванням мастила (в орган ущільнення), що призводить до часткової герметичності в стандартному і U - подібному ущільненні, коли частково пошкоджений орган герметизації.

 

Кран пробковий (рис. 4.8) відрізняється від засувки тим, що для його відкриття і закриття досить повернути рукоятку

1 - корпус; 2 - пробка; 3 - кришка; 4 - регулювальний гвинт; 5 - ущільнююча манжета; 6 - кулачкова муфта; 7 - шпиндель; 8 - ключ; 9 - натискний болт; 10 - зворотний клапан; 11 - циліндрична вставка

Рисунок 4.8 – Кран пробковий

 

на 90°. Його ущільнюючі поверхні також, як і у прямоточної та кульової засувок, не омивається потоком флюїду, що видобувається з свердловини, і його канал не має мертвих просторів при відкритому крані.

Кран має корпус 1, пробку 2, шпиндель 7, ключ 8, регулювальний гвинт 4, ущільнюючі манжети 5, канали і зворотний клапан 10 з пружиною 12 для заповнення крана мастилом. Крім того, є канал і клапан для подачі мастила до різьби шпинделя. Шпиндель входить своїм кулачком в прорізь пробки 6, тому при повороті шпинделя обертається пробка. Шпиндель тримається в корпусі на різьбі. Вона сприймає осьові зусилля і є ущільнюючим елементом, який для більшої герметичності заповнений спеціальним мастилом через канал і клапан.

Вся порожнина крана заповнена мастилом ЛЗ-162. Рекомендована температура використання мастила 40 –

120 °С.

Положення пробки в корпусі регулюється на заводі-виробнику крана регулювальним гвинтом 4, який закріплений в кришці 3. Між пробкою і корпусом має бути зазор в декілька сотих міліметра. У шпинделі розміщений натискний болт 9. За рахунок його переміщення мастило подається з шпинделя в робочу порожнину крана через клапан 10. Цим же болтом можна відтиснути пробку при її заклинюванні. Для відтискання пробки небагато відкручують регулювальний болт 9, всю порожнину шпинделя щільно заповнюють мастилом і, закручуючи болт 9, відтискають зворотний клапан 10, деталь 11 і пробку до упора в кулю.

Основним недоліком крана є складність виготовлення. Від точності виготовлення залежить його надійність. Для забезпечення надійної роботи крана необхідні спеціальні мастила.

4.5 Регулюючі пристрої фонтанної арматури

Регулюючі пристрої призначені для регулювання режиму роботи нафтових і газових свердловин, змінюючи дроселюючий потік робочого середовища шляхом зміни площі кільцевого проходу.

В умовному позначенні регульованого дроселя вказується: ДР - дросель регулювальний; перше число - діаметр умовного проходу в мм; друге число - робочий тиск; виконання корозійної стійкості за аналогією з фонтанною арматурою, засувкою.

Регульований дросель (рис. 4.9,а) складається із корпусу, в якому відбувається поворот струменя під прямим кутом втулки з корпусом насадки. У втулку вставляється змінна насадка.

1 - стопор; 2 - стопорна шайба; 3 - маховик; 4 - опорна гайка; 5 - показчик; 6 - різьбова втулка; 7 - шпиндель; 6 - кришка; 9 - корпус; 10 - гайка; 11 - наконечник; 12 - корпус насадки; 13 - пробки; 14 - насадка; 15 - втулка; 16 - заглушка

 

Рисунок 4.9 – Регульований (а) та нерегульований (б) дроселі

 

Деталі дроселя ущільнюються за допомогою гумових кілець. Положення шпинделя фіксується стопорною шайбою.

Поступальне переміщення i наконечника|, укріпленого на кінці шпинделя за допомогою гайки, здійснюється шляхом обертання маховика. Ступінь відкривання – закривання дроселя визначається за показчиком з поділками, що показують діаметр циліндричного отвору в міліметрах, який еквівалентний площі кільцевого перерізу. В якості насадки постійного перерізу передбачається нерегульований дросель. Для цього зборка, що складається із шпинделя, насадки, гайки і інших деталей, заміняється заглушкою (рис. 4.9, б).

 

4.6 Маніфольди фонтанної арматури

 

Фонтанна арматура свердловини з’єднується з промисловими комунікаціями збору пластової рідини або газу маніфольдом. Маніфольд фонтанної арматури призначений для з’єднання відводів фонтанної ялинки і трубної головки з трубопроводами, які направляють продукцію свердловини на збірні пункти, а також з обладнанням, яке використовується при проведенні технологічних операцій (освоєння, глушіння, дослідження свердловин, інтенсифікація видобутку нафти та інш.).

Типові схеми обв’язки устя нафтових, газових і газоконденсатних свердловин забезпечують всі існуючі вимоги експлуатації фонтанних свердловин. При виникненні додаткових вимог експлуатації ці схеми можуть використовуватись як базові з відповідними змінами.

Робочий тиск маніфольда може відповідати робочому тиску фонтанної арматури або бути на одну, або дві величини меншими.

Умовні діаметри проходів маніфольда повинні відповідати діаметрам проходів бокових відводів ялинки і трубної головки фонтанної арматури.

Маніфольди фонтанної арматури звичайних нафтових свердловин складаються із декількох засувок, хрестовин, трійників та інших елементів. На більш відповідальних нафтових свердловинах маніфольд складається із більшого числа елементів. Ще більш складніші маніфольди для високодебітних газових свердловин.

На рисунку 4.10 представлені типові схеми маніфольда фонтанних арматур, які призначені: схема 4.10,а і 4.10,б - для низько, мало- та середньодебітних свердловин (до 100 т нафти і 100 тис. м3 газу/добу), експлуатація яких допускається тільки по ліфтовій колоні. Відмінність схеми 1б від схеми 1а полягає в наявності регулювального дроселя і вимірювальної котушки з манометром і термометром; схема 4.10,а, 4.10,б і 4.10,в - для високодебітних свердловин, які експлуатуються по двох відводах фонтанної ялинки в один шлейф.

Рисунок 4.10 - Типові схеми маніфольдів фонтанних арматур

 

Залежно від кліматичних умов експлуатації і складу видобувного продукту маніфольди виготовляють і поставляють в наступних виконаннях: П - для помірного мікрокліматичного району; ХЛ - для холодного мікрокліматичного району; К1 - для середовищ, які містять домішки вуглекислого газу до 6 %; К2 - для середовищ, які містять домішки сірководню і вуглекислого газу до 6 %; К3 -для середовищ,, які містять домішки сірководню і вуглекислого газу до 2,5 %.

 

Контрольні запитання

1 Яке призначення фонтанної арматури?

2 Які типові схеми фонтанних ялинок та трубних обв’язок передбачено ГОСТ 13846-89?

3 Перелічіть основні параметри фонтанних арматур.

4 Назвіть області раціонального застосування фонтан-них арматур різних типів.

5 Назвіть фактори, які визначають умови експлуатації фонтанних арматур.

6. Які способи підвішування НКТ передбачають конструкції трубних головок фонтанних арматур?

7 На які робочі тиски випускаються фонтанні арматури згідно згідно ГОСТ 13846-89?

8 Запишіть формулу для визначення діаметра стволової частини фонтанної ялинки.

9 Які параметри свердловини враховуються при виборі схеми фонтанної арматури?

10 В чому різниця між схемами фонтанних ялинок згідно ГОСТ13846-89 та стандартом АРІ Spec 6A?

11 Яке призначення запірних пристроїв фонтанних арматур?

12 Які типи запірних пристроїв використовуються для обв’язки фонтанних арматур?

13 Яке призначення регулюючих пристроїв фонтанних арматур?

14 Які типи регулюючих пристроїв використовуються в обв’язці фонтанних арматур, їх переваги і недоліки?

15 Назвіть деталі фонтанних арматур, які швидко зношуються.

16 Яке призначення маніфольда фонтанної арматури.

17 Які типові схеми маніфольдів фонтанних арматур Ви знаєте?

5 ФЛАНЦЕВІ З’ЄДНАННЯ ФОНТАННИХ АРМАТУР

5.1 Типи фланцевих з’єднань

 

Елементи ФА з’єднуються між собою в основному з допомогою фланцевих з’єднань.

Конструкція і параметри фланцевих з’єднань регламен-туються стандартом ГОСТ 28919-91. Розмірний ряд фланцевих з’єднань характеризується двома параметрами – умовним діаметром і робочим тиском. Стандарт передбачає два типи конструктивного виконання фланцевих з’єднань:

Тип 1 - фланцеві з’єднання з зазором між торцями фланців.

Тип 2 - фланцеві з’єднання без зазору між торцями фланців.

Рисунок 5.1 - Фланець типу 1

Фланцеві з’єднання із зазором між торцями використовуються для робочих тисків 14, 21, 35 МПа. З’єднання передбачає використання сталевих ущільнювальних прокладок ортогонального поперечного

перерізу з двостороннім контактом (рис. 5.1, 5.2). Ущільнення з’єднання досягається в результаті створення контактних напружень на спряжених поверхнях, величина яких залежить від зусилля затягування фланців і внутрішнього тиску.

Рисунок 5.2 – Прокладка типу П

При робочих тисках, більших ніж 35 МПа, використовуються фланцеві з’єднання типу 2 без зазору між торцями і прокладками типу БХ ортогонального поперечного перерізу з одностороннім контактом (рис. 5.3, 5.4).

Рисунок 5.3 – Фланець типу 2

При складанні такого фланцевого з’єднання прокладка дотикається лише до зовнішньої поверхні ущільнювальної канавки на фланці. При затягуванні шпильок з’єднання прокладка зазнає радіальної деформації, в результаті чого, в зоні контакту прокладки з ущільнювальною канавкою виникають контактні напруження. Даний тип фланцевого з’єднання належить до самоущільнювальних з’єднань. Внаслідок одностороннього контакту прокладки і канавки підвищення внутрішнього тиску призводить до підвищення контактних напружень між прокладкою і зовнішньою поверхнею канавки, в результаті чого підвищується герметичність з’єднання.

Конструкція фланцевого з’єднання 2-го типу має експлу- атаційні переваги перед з’єднанням типу 1. Воно є менш вразливим до згинальних навантажень, що можуть діяти на нього при експлуатації.

 

Рисунок 5.4 – Прокладка типу БХ

5.2 Визначення зусиль, що діють на фланцеве з’єднання

 

Під час експлуатації на його елементи діють зусилля , які виникають в результаті затягування ущільнюючого стику з врахуванням тиску всередині продукції свердловини та інших факторів.

Якщо для ущільнення застосовується прокладка з дво-стороннім контактом, то розрахунок ведеться за формулою

, Н (5.1)

де Ртиск зусилля від дії тиску, що розтискає фланці;

зат залишкове зусилля затягування, яке повинно бути достатнім для ущільнення з’єднання;

- середній діаметр прокладки, м;

- тиск всередині арматури, па;

- ефективна ширина прокладки, м;

, (5.2)

- ширина прокладки, м;

m - коефіцієнт, який враховує пружні властивості матеріалу прокладки (для нафтових свердловин значення m становить від 5 до 6, для газових – від 10 до 12), менші значення приймають для м’яких сталей, більші – для більш твердих. При використанні сталі 12Х18Н9Т m =7 для нафтових і m =14 для газових свердловин.

У випадку одностороннього дотику поверхні проточки розрахунок зусилля затягування фланцевого з’єднання ведеться за формулою

, Н (5.3)

де - зусилля від тиску продукції свердловини, Н;

- залишкові зусилля від затягування, які повинні бути достатніми для забезпечення герметичності з’єднання, Н;

- тиск всередині арматури, Па;

, (5.4)

 

, (5.5)

, , (5.6)

де D3 – зовнішній радіус прокладки для з’єднання з одностороннім дотиком (рис.5.5 в);

- коефіцієнт Пуассона ( = 0,3);

- робоча висота прокладки, м

, (5.7)

- кут нахилу зовнішньої поверхні канавки на фланці (див. рис.5.5);

- радіус округлення прокладки, м;

- внутрішній і зовнішній радіуси прокладки відповідно, м.

При подачі в свердловину теплоносія (пари) або відборі пластової рідини з високою температурою маса металу арматури біля прохідного перерізу і прокладка нагріваються. Температура шпильок буде нижче, так як умови їх охолодження кращі. Це призводить до виникнення в шпильках додаткових зусиль внаслідок різних лінійних розширень елементів фланців і шпильок. Додаткове зусилля Рt визначається як

Рt = ∆t∙ h шп∙αт / [ (h шп / Е шп Σ fшп)+ (hп./ fпр∙Епр) ],(5.8)

де ∆t – різниця температур фланця і шпильок;

h шп – довжина розтягуючої частини шпильки;

αт – коефіцієнт теплового розширення матеріалу фланця, 1/оС;

hп - висота прокладки між поверхнями опори до сусідніх фланців;

Е шп, Епр модулі пружності матеріалу шпильок і прокладки, відповідно;

fшп , fпр – площі горизонтального перерізу шпильки і прокладки, відповідно.

Додаткові зусилля на шпильках арматури трійникового типу під дією несиметричного навантаження будуть

Р = 2 Мзг ∙/ (D3 + D1), (5.9)

де Мзг – згинальний момент, який рівний добутку ваги струн арматури з маніфольдом на віддаль від осі арматури до центра тяжіння приведеної маси струн арматури і маніфольда;

D1 – діаметр кола центрів отворів фланця під шпильки.

Так як це зусилля сприймається третиною шпильок з’єднання, то зусилля, яке діє в найбільш напруженій шпильці, буде

Ршп = (Ртиск + Рзат + Рt + 3 Р) / z, (5.10)

 

де z – число шпильок в з’єднанні.

Напруження в найбільш навантаженій шпильці

σшп = Ршп / fшп. (5.11)

 

5.3 Перевірочний розрахунок деталей фланцевого з’єднання на статичну міцність

 

При розрахунку на міцність деталей арматури достатньо перевірити міцність шпильок, фланця, прокладки і циліндричної частини деталей арматури.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-08; Просмотров: 2408; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.101 сек.