Меню

Расчет запорных устройств фонтанной арматуры



Расчет запорных устройств фонтанной арматуры

Расчет задвижки с выдвйжным шпинделем. (Опре­деление осевого усилия и крутящего момента на шпинделе). Наи­большее осевое усилие на шпинделе возникает в момент закрытия задвижки, когда на клин со: стороны входа среды действуют сле­дующие силы (рис. 7.6):

Cила гидростатического давления среды

где р —условное давление; D„ — внутренний диаметр уплотни­тельного кольца; b — ширина уплотнительного кольца; ре­акция Ni уплотнительной поверхности корпуса со сто­роны входа среды, которую рассчитывают по обеспечи­вающей герметичность удель­ной нагрузке q= (0,25-0,50)р на уплотнительной поверхно­сти:

Где Dn —наружный диаметр уплотнительного кольца;

где f — коэффициент трения на уплотнительной поверхно­сти (можно принять f=0,15).

В момент закрытия клин прижимается к уплотнительной по­верхности со стороны входа среды под действием сил Р, N1, F1 и на уплотнительной поверхности со стороны выхода среды воз­никают реакция N2 и сила трения F2=N2f, действующие на клин. На клин также действуют сила давления шпинделя Q и сила тя­жести G, направленные по оси у—у.

Из условия равенства нулю суммы проекций на ось х—х всех сил, действующих на клин,

можно определить силу

Принимают а=5°, поэтому, учитывая малую величину sin а, полагают

Усилие QK, которое нужно приложить к оси шпинделя для преодоления сил, действующих на клин, определяют из условия равенства нулю суммы проекций на ось у—у всех сил, действую­щих на клин:

Используя равенства (7.27) и (7.29) и учитывая, что F2=N2f из (7.30), получаем

или при a=5° f=0,15

Усилие на шпинделе, необходимое для преодоления трения в сальниках, равно

где dm —диаметр шпинделя; h —высота сальника;f=0,1 —ко­эффициент трения.

Усилие на шпинделе от внутреннего давления на торец, шпин­деля

Следовательно, суммарное осевое усилие, сжимающее шпин­дель,

Момент трения, возникающий в резьбе,

где rс —средний радиус резьбы; a1 — угол подъема нарезки; фи= 6° — угол трения.

Шпиндель рассчитывают на сжатие и кручение под действием силы Q и крутящего момента М1,а также проверяют на продоль­ный изгиб при закрытом положении задвижки.

Определение момента на маховике. Крутящий момент М, который необходимо приложить к маховику, чтобы закрыть задвижку, складывается из момента трения в резьбе М, и момента трения в подшипнике втулки шпинделя М2:

Момент трения в подшипнике втулки

где Rc — средний радиус опорного заплечика втулки или радиус; до центра шариков подшипника (рис. 7.7); f — коэффициент тре­ния (f = 0,1—0,15 для опоры скольжения и f=0,01 для опоры ка­чения).

Проверка уплотнительного кольца на давле­ние (см.рис.7.6).Уплотнительные кольца клина и корпуса рас­считывают на удельное давление. Наибольшая сила прижатия на уплотнительных поверхностях N2 возникает со стороны выхода среды. Давление на уплотнительных поверхностях

где Dв и DH — внутренний и наружный диаметры уплотнитель­ного кольца. :

Для колец из коррозионностойкой стали удельное давление не должно превышать 40—60 МПа, для колец из бронзы — 16 МПа, для колец, наплавленных твердым сплавом,-60 МПа.

Усилие закрытия у прямоточной задвижки. Расчет осевых усилий, действующих на шпиндель в прямоточ­ных задвижках, выполняется с учетом принципиально тех же усилий, что и у клиновой задвижки. При шибере прямоточной задвижки, половинки которого разжимаются пружинами (рис. 7.8), усилие закрытия будет равно

где Nnp —усилие распирающих пружин; Рус — усилие от давле­ния среды, определенное по наружному диаметру подводящих смазку канавок ,у поверхностей уплотнения; Q — давление на шпиндель, определяемое по (7.34); G — сила тяжести шибера.

Остальные детали прямоточной задвижки рассчитывают так же, как у клиновой задвижки.

Источник

Что важно знать о фонтанной арматуре?

Фонтанная арматура – это трубная конструкция схема и устройство подключения которой имеет фланцевое соединение с различными тройниками, соединительными устройствами и т.д. Во время обустройства системы фланцевое соединение уплотняют стальными прокладками с минимальным содержанием углерода.

Узел из фонтанной арматуры

Фонтанная арматура предназначена для выполнения множества функций. Одна из них- это типовые обвязки трубопроводов. Это устройство позволяет управлять потоком среды в скважине и осуществлять контролирующие производство процессы.

Фонтанная арматура широко используется при герметизации и при проводке отводов выкидных линий. Практически во все типовые виды работ, связанных с прокладкой трубопроводов, необходимо задействовать подобное устройство.

Читайте также:  Запорная арматура в нефтяной промышленности это

1 Назначение фонтанной арматуры

Фонтанная арматура имеет основные случаи использования:

  • герметизация скважины;
  • формирование отвода продукции;
  • регулировка скважинного дебита;
  • доступ непосредственно к забою скважины;
  • манипуляции в затрубном пространстве (проведение операций по забору проб не останавливая производство, изменение давления и температуры в скважинном забое).

Фонтанная арматура используется при избыточном давлении под воздействием больших нагрузок. Применяют конструкцию в том случае, когда есть вероятность воздействия агрессивной среды в скважинах. Часто ее используют при больших абразивных нагрузках, когда в воде насчитывают большое количество объединений различных пород.

Использование фонтанной арматуры для добычи нефти

Использовать систему нужно с учетом того, что этот тип оборудования должен иметь высокую прочность и долговечность, без чего производство будет неэффективным. Основной выбор применения данного оборудования это — добыча газа и прокладка нефтяных трубопроводов.
к меню ↑

1.1 Разновидности

Госстандарт определил несколько видов фонтанной арматуры:

  1. Тройниковая/Крестовая (выбор зависит от конфигураций фонтанной елки). Боковые отводы подсоединяются к сборным и замерным установкам с помощью выкидных линий.
  2. Двухрядная или однорядная (количество рядов насосных изделий, спускающихся в скважину).
  3. Оснащена задвижками или кранами. Задвижки используют для нефтяных скважин, а краны – для газовых.

Читайте также: обзор арматуры марки А3, список ее преимуществ и параметров.

В зависимости от конструктивных и прочностных признаков, фонтанная обвязка классифицируется по:

  1. Рабочему давлению. Стандартная обвязка рассчитана на давление 7-105 МПа. Арматуру, рассчитанную на максимально высокое давление, применяют для очень глубоких скважин, или в которых было зафиксировано аномально высокое пластовое давление (АВПД).
  2. Размеру проходного сечения ствола (50-150 мм). Конструкция с диаметром ствола от 100 до 150 мм, рассчитана на высокодебитные нефтяные и газовые скважины.

Выбирая материал для изготовления устройства, необходимо учесть свойства среды, без чего не обойтись. При пожаро- и взрывоопасной среде не рекомендуют останавливать выбор на чугунных деталях.

Типовые схемы и номера таблиц находятся в прейскуранте Министерства машиностроения.

Фонтанная елка ЕФ6Д-100/80×70КЗ

Типовые виды арматуры включают различные задвижки, краны, клапаны, вентили. Специальная обвязка состоит из редукционных вентилей, затворов и клапанов для катализаторопроводов и резервной арматуры.

Читайте также: где применяют арматуру марки А1, и чем она отличается от других классов?

Заказывая типовое подключение заводам-изготовителям, необходимо сообщить ее условные обозначения с определённой схемы.
к меню ↑

2 Конструкция

Производство арматуры, согласно ГОСТ 13846-84, предполагает использование схемы тройникового и крестового типа.

Устройство состоит из:

  • трубная головка;
  • фонтанная елка;
  • запорные устройства с ручным управлением;
  • дроссели.

Трубная головка используется для подвески нескольких рядов НКТ, а также их герметизации. Кроме того, трубная головка принимает участие в технологических операциях, которые включают: освоение, эксплуатацию и ремонт скважины.

Подвешивание колон осуществляют (на резьбе):

  • если однорядный лифт – на резьбе катушки;
  • если двухрядный лифт: внутренняя колонна – на резьбе катушки, наружная колонна – на резьбе крестовины трубной головки.

Трубная головка предполагает замену своих боковых задвижек. Этот процесс осуществляется с помощью специальных глухих пробок, которые устанавливают в резьбовых отверстиях корпуса.

Запорные устройства на фонтанной арматуре с ручным упралением

  • направляет продукцию в выкидную линию;
  • принимает участие в установке специальных устройств;
  • замеры давления и температуры среды;
  • спуск скважинных приборов для очистки труб.

Читайте также: какие бывают классы арматуры, и чем они отличаются друг от друга?

Запорные устройства представлены в виде проходных пробковых кранов и прямоточных задвижек с подачей смазки. Их основное предназначение – перекрытие проходных отверстий.

Колонные головки выполняют функцию подвески для обсадной колонны, герметизация и контроль давления между колоннами труб.
к меню ↑

2.1 Технические требования к конструкции

ГОСТ 13846-89 определяет фонтанную арматуру как устройство, предназначенное для герметизации скважин, перекрытия среды и ее направления в манифольд, и проведение других технологических операций.

Согласно ГОСТ 16350-80 фонтанная арматура может быть использована в умеренном и холодном макроклиматических районах. Размещение производится по категории 1 (ГОСТ 15150-69).

Оптимальная температура воздуха окружающей среды: от -60 ºC и до +40 ºC .

Читайте также:  Запорная арматура с дистанционным управлением располагается

Качественная арматура долговечна и выдерживает атмосферные нагрузки

ГОСТ 51365-2009 установил использование определенного материала и уровень технических требований, которые больше всего подходят к условиям эксплуатации.

Производство деталей можно проектировать по индивидуальным заказам с учетом того, что все условия эксплуатации и выбор комплектующего материал будут соответствовать установленным стандартам.
к меню ↑

2.2 Обозначение АФК

  • АФ – арматура фонтанная;
  • К – способ подвешивания трубопровода по ГОСТ 13846-84;
  • n – схема по ГОСТ 13846-84 (n = 1-6);
  • Э – кабельный ввод;
  • 65×21 – условный проход и рабочее давление в МПа;
  • ХЛ – климатические исполнения изделия;
  • К1 – категория коррозионной стойкости.

Типовые схемы по ГОСТ 13846-89:

  • АФ1, АФК 1;
  • АФ2, АФК 2;
  • АФ3, АФК 3;
  • АФ4, АФК 4;
  • АФ5, АФК 5;
  • АФ6, АФК 6.

2.3 Монтаж и демонтаж фонтанной арматуры

В процессе пользование скважины производится монтаж и опрессовка конструкции. Основную функцию в присоединении осуществляют колонные головки. Находящиеся в верхнем фланце отверстия, позволяют прикрепить детали различных типоразмеров.

Монтаж узла оборудования из фонтанной арматуры

  1. Между фланцами укладывают специальную малоуглеродистую сталь с овальным сечением.
  2. При помощи элеваторов опускают колонну компрессорных труб.
  3. Свинчивают трубы (перед свинчиванием нужно смазать резьбу труб).
  4. Спускают колонны труб.

Читайте также: чем хороша арматура А500С, и какие у нее характеристики?

По окончанию установки производят опрессовку для проверки герметичности всех соединений.

Ремонт конструкции происходит в специализированных мастерских. Предварительно, фонтанная арматура, разбирается на отдельные детали. Елку тщательно моют и проверяют остальные составляющие.

Фонтанная арматура имеет конструктивную особенность, что позволяет защитить почву и окружающую среду от содержимого трубопровода.
к меню ↑

2.4 Использование фонтанной арматуры в нефтедобывающей отрасли (видео)

Источник

Что важно знать о фонтанной арматуре?

Фонтанная арматура – это трубная конструкция схема и устройство подключения которой имеет фланцевое соединение с различными тройниками, соединительными устройствами и т.д. Во время обустройства системы фланцевое соединение уплотняют стальными прокладками с минимальным содержанием углерода.

Узел из фонтанной арматуры

Фонтанная арматура предназначена для выполнения множества функций. Одна из них- это типовые обвязки трубопроводов. Это устройство позволяет управлять потоком среды в скважине и осуществлять контролирующие производство процессы.

Фонтанная арматура широко используется при герметизации и при проводке отводов выкидных линий. Практически во все типовые виды работ, связанных с прокладкой трубопроводов, необходимо задействовать подобное устройство.

1 Назначение фонтанной арматуры

Фонтанная арматура имеет основные случаи использования:

  • герметизация скважины;
  • формирование отвода продукции;
  • регулировка скважинного дебита;
  • доступ непосредственно к забою скважины;
  • манипуляции в затрубном пространстве (проведение операций по забору проб не останавливая производство, изменение давления и температуры в скважинном забое).

Фонтанная арматура используется при избыточном давлении под воздействием больших нагрузок. Применяют конструкцию в том случае, когда есть вероятность воздействия агрессивной среды в скважинах. Часто ее используют при больших абразивных нагрузках, когда в воде насчитывают большое количество объединений различных пород.

Использование фонтанной арматуры для добычи нефти

Использовать систему нужно с учетом того, что этот тип оборудования должен иметь высокую прочность и долговечность, без чего производство будет неэффективным. Основной выбор применения данного оборудования это — добыча газа и прокладка нефтяных трубопроводов.
к меню ↑

1.1 Разновидности

Госстандарт определил несколько видов фонтанной арматуры:

  1. Тройниковая/Крестовая (выбор зависит от конфигураций фонтанной елки). Боковые отводы подсоединяются к сборным и замерным установкам с помощью выкидных линий.
  2. Двухрядная или однорядная (количество рядов насосных изделий, спускающихся в скважину).
  3. Оснащена задвижками или кранами. Задвижки используют для нефтяных скважин, а краны – для газовых.

Читайте также: обзор арматуры марки А3, список ее преимуществ и параметров.

В зависимости от конструктивных и прочностных признаков, фонтанная обвязка классифицируется по:

  1. Рабочему давлению. Стандартная обвязка рассчитана на давление 7-105 МПа. Арматуру, рассчитанную на максимально высокое давление, применяют для очень глубоких скважин, или в которых было зафиксировано аномально высокое пластовое давление (АВПД).
  2. Размеру проходного сечения ствола (50-150 мм). Конструкция с диаметром ствола от 100 до 150 мм, рассчитана на высокодебитные нефтяные и газовые скважины.
Читайте также:  Запорная арматура для промышленных предприятий

Выбирая материал для изготовления устройства, необходимо учесть свойства среды, без чего не обойтись. При пожаро- и взрывоопасной среде не рекомендуют останавливать выбор на чугунных деталях.

Типовые схемы и номера таблиц находятся в прейскуранте Министерства машиностроения.

Фонтанная елка ЕФ6Д-100/80×70КЗ

Типовые виды арматуры включают различные задвижки, краны, клапаны, вентили. Специальная обвязка состоит из редукционных вентилей, затворов и клапанов для катализаторопроводов и резервной арматуры.

Читайте также: где применяют арматуру марки А1, и чем она отличается от других классов?

Заказывая типовое подключение заводам-изготовителям, необходимо сообщить ее условные обозначения с определённой схемы.
к меню ↑

2 Конструкция

Производство арматуры, согласно ГОСТ 13846-84, предполагает использование схемы тройникового и крестового типа.

Устройство состоит из:

  • трубная головка;
  • фонтанная елка;
  • запорные устройства с ручным управлением;
  • дроссели.

Трубная головка используется для подвески нескольких рядов НКТ, а также их герметизации. Кроме того, трубная головка принимает участие в технологических операциях, которые включают: освоение, эксплуатацию и ремонт скважины.

Подвешивание колон осуществляют (на резьбе):

  • если однорядный лифт – на резьбе катушки;
  • если двухрядный лифт: внутренняя колонна – на резьбе катушки, наружная колонна – на резьбе крестовины трубной головки.

Трубная головка предполагает замену своих боковых задвижек. Этот процесс осуществляется с помощью специальных глухих пробок, которые устанавливают в резьбовых отверстиях корпуса.

Запорные устройства на фонтанной арматуре с ручным упралением

  • направляет продукцию в выкидную линию;
  • принимает участие в установке специальных устройств;
  • замеры давления и температуры среды;
  • спуск скважинных приборов для очистки труб.

Читайте также: какие бывают классы арматуры, и чем они отличаются друг от друга?

Запорные устройства представлены в виде проходных пробковых кранов и прямоточных задвижек с подачей смазки. Их основное предназначение – перекрытие проходных отверстий.

Колонные головки выполняют функцию подвески для обсадной колонны, герметизация и контроль давления между колоннами труб.
к меню ↑

2.1 Технические требования к конструкции

ГОСТ 13846-89 определяет фонтанную арматуру как устройство, предназначенное для герметизации скважин, перекрытия среды и ее направления в манифольд, и проведение других технологических операций.

Согласно ГОСТ 16350-80 фонтанная арматура может быть использована в умеренном и холодном макроклиматических районах. Размещение производится по категории 1 (ГОСТ 15150-69).

Оптимальная температура воздуха окружающей среды: от -60 ºC и до +40 ºC .

Качественная арматура долговечна и выдерживает атмосферные нагрузки

ГОСТ 51365-2009 установил использование определенного материала и уровень технических требований, которые больше всего подходят к условиям эксплуатации.

Производство деталей можно проектировать по индивидуальным заказам с учетом того, что все условия эксплуатации и выбор комплектующего материал будут соответствовать установленным стандартам.
к меню ↑

2.2 Обозначение АФК

  • АФ – арматура фонтанная;
  • К – способ подвешивания трубопровода по ГОСТ 13846-84;
  • n – схема по ГОСТ 13846-84 (n = 1-6);
  • Э – кабельный ввод;
  • 65×21 – условный проход и рабочее давление в МПа;
  • ХЛ – климатические исполнения изделия;
  • К1 – категория коррозионной стойкости.

Типовые схемы по ГОСТ 13846-89:

  • АФ1, АФК 1;
  • АФ2, АФК 2;
  • АФ3, АФК 3;
  • АФ4, АФК 4;
  • АФ5, АФК 5;
  • АФ6, АФК 6.

2.3 Монтаж и демонтаж фонтанной арматуры

В процессе пользование скважины производится монтаж и опрессовка конструкции. Основную функцию в присоединении осуществляют колонные головки. Находящиеся в верхнем фланце отверстия, позволяют прикрепить детали различных типоразмеров.

Монтаж узла оборудования из фонтанной арматуры

  1. Между фланцами укладывают специальную малоуглеродистую сталь с овальным сечением.
  2. При помощи элеваторов опускают колонну компрессорных труб.
  3. Свинчивают трубы (перед свинчиванием нужно смазать резьбу труб).
  4. Спускают колонны труб.

Читайте также: чем хороша арматура А500С, и какие у нее характеристики?

По окончанию установки производят опрессовку для проверки герметичности всех соединений.

Ремонт конструкции происходит в специализированных мастерских. Предварительно, фонтанная арматура, разбирается на отдельные детали. Елку тщательно моют и проверяют остальные составляющие.

Фонтанная арматура имеет конструктивную особенность, что позволяет защитить почву и окружающую среду от содержимого трубопровода.
к меню ↑

2.4 Использование фонтанной арматуры в нефтедобывающей отрасли (видео)

Источник

➤ Adblock
detector