11 Думлер_Е_Б_«Техника_и_технология_добычи_и_подготовки_нефти_и_газа__Разд. 11 Думлер_Е_Б_«Техника_и_технология_добычи_и_подготовки_нефти_и_. Е. Б. Думлер Техника и технология добычи и подготовки нефти и газа Разделы Оборудование эксплуатационной скважины, Оборудование устьевой, стволовой и фильтровой зон скважин, Оборудование для эксплуатации скважин фонтанными газлифтным способом Практикум
 Скачать 1.15 Mb.
|
|
Литература: 1. Бухаленко Е.И., Абдулаев ЮГ. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. – М Недра, 1974. 2. Гиматудинов П. К. Справочная книга по добыче нефти- М. Недра, 1977. 3. Молчанов А. Г, Чичеров Л. Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. – М Недра, 1976. - 327 с. 4. Нефтепромысловое оборудование под ред. Бухаленко Е.И./ М.:Недра,1990 г 5. Арматура для фонтанирующих нефтяных и газовых скважин. Основные параметры и типовые схемы. ГОСТ 13846 – Электронная библиотека ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № ТЕМА Задвижки разновидности, параметры, конструкция, принцип действия Цель и задачи работы 1. Ознакомиться с разновидностями, классификацией и основными параметрами задвижек. Изучить конструкцию клиновых и прямоточных задвижек. 2. По плакатами чертежам изучить конструктивное исполнение узлов и деталей задвижек. Продолжительность занятия – 2 часа Задание на практическую работу 1. По плакатам изучить конструкцию задвижек, обратить внимание на конструктивное исполнение отдельных узлов и элементов. В отчете описать классификацию, конструкцию запорных устройств и назначение узлов обозначенных позициями на чертеже. 2. Зачертить принципиальную схему устройства соответствующую чертежу на плакате. Задвижка – это запорное устройство, в котором перекрытие проходного канала осуществляется в направлении перпендикулярном потоку среды. Такая конструктивная особенность дает возможность применять задвижки на высоких давлениях и на больших проходных сечениях трубопроводов. Задвижки подразделяют на клиновые и прямоточные. Основное достоинство клиновой задвижки (рис. 6.1) – простота конструкции. В состав конструкции задвижки входит затвор 1 в виде клина, приводимый в действие шпинделем 4, уплотнительные кольца 2, корпус 3 с фланцами 5. Недостатком задвижек является то, что их нельзя использовать при давлении свыше 35 МПа и на нефтепродуктах. Дело в том, что в открытой задвижке у проходного канала образуются большие боковые полости, вызывающие образование вихревых потоков, потерю напора и возможность отложения в них солей, парафина и песка. При этом уплотняющие поверхности у корпуса и клина интенсивно Электронная библиотека омываются потоками жидкости, отбираемой из скважины, что приводит к их усиленной коррозии и эрозии, а при высоких давлениях шпиндель подвержен изгибу. Этих недостатков нету прямоточных задвижек. Клиновой затвору нее заменен шибером с одной или двумя плашками (рис. 1 – клин 2 – седло 3 – корпус 4 – шпиндель 5 – фланец Рисунок 6.1. – Клиновая задвижка 1 – шибер 2 – седло 3 – корпус 4 – шпиндель 5 – фланец. Рисунок 6.2. – Прямоточная одношиберная задвижка Электронная библиотека В прямоточных одношиберных задвижках типа ЗМС1 (рис) герметичность создается плотным контактом шибера с седлами как на входе, таки на выходе. Шибер приоткрытом и закрытом проходном канале все время находится в контакте с уплотняющим поверхностям деталей корпуса. 1 – корпус 2 – кольцо уплотнительное 3 – манжеты 4 – гайка шлицевая; 5 – крышка подшипников 6 – маховик 7 – кожух верхний 8 – шпиндель 9 – седло 10 – пружина 11 – шибер 12 – щиток Рисунок 6.3. – Задвижка прямоточная ЗМС1 с ручным управлением на давление до 50 МПа Предварительное прижатие деталей затвора друг к другу создается тарельчатыми пружинами. Герметичность в процессе работы задвижки при определенном давлении обеспечивается самоуплотнением. Иногда седла уплотняют кольцами из специальной резины, стойкой в рабочих средах при температурах от минус 60 до плюс 120 СВ задвижке для уплотнения шпинделя применяют манжеты У-образного сечения из материала АНГ. Электронная библиотека Надежность работы затвора в условиях воздействия потока нефти, газа и газоконденсата с содержанием механических примесей до 0,5%, пластовой воды и других компонентов обусловлена прямоточностью задвижки и большой твердостью уплотнительных поверхностей. Задвижки применяют при давлении от 14 до 50 МПа. Для повышения надежности, герметичности и защиты корпуса задвижки применяют смазку ЛЗ-162. Смазка, принудительно нагнетаемая в канавку на уплотнительной поверхности седла, восстанавливает герметичность затвора, а смазка, находящаяся в полости корпуса, предотвращает скопление механических примесей, которые могут препятствовать свободному перемещению шибера. Соосность проходных отверстий шибера и корпуса регулируется винтом в торце шпинделя Задвижка, выполнена с выдвижным уравновешенным шпинделем, обеспечивающим управление. Техническая характеристика задвижек представлена в таблице Таблица 6.1 Техническая характеристика задвижек Габариты, мм Задвижки Управление Длина Ширина Высота Масса , кг ЗМС1-65×21 Ручное 300 260 635 53 ЗМС1-65×35 » 350 320 660 88 ЗМС1-65×21К1 » 350 320 660 88 ЗМС1-100×21 » 510 450 1150 228 ЗМС1-100×35 » 550 450 1150 345 ЗМС1-150×21 » 350 450 1485 353 ЗМС1-100×35К1 » 300 450 1150 245 ЗМС1-100×21К2 » 510 450 1150 228 ЗМС1-100П×21К2 Пневматическое 510 295 1320 305 ЗМС1-100А×21К2 Автоматическое 510 295 1320 325 В случае с двухшиберными задвижками (рис) затвор состоит из двух пластин, разжимаемых пружинами 6. Суммарное усилие пружин может доходить до 9 кН. При закрытии или открытии прямоточной задвижки шибер скользит по уплотняющим поверхностям щек уплотнительных втулок 2. В открытом состоянии внутри задвижки образуется прямой проходной канал без существенных боковых полостей. Уплотняющие поверхности не контактируют Электронная библиотека с потоком среды, контакт осуществляется только в закрытом состоянии. К уплотняющим поверхностям подается густая смазка. Смазки вязкие, нерастворимые в нефти и пластовых водах. Запас этой смазки находится в 1 – шибер 2 – седло 3 – корпус 4 – шпиндель 5 – фланец 6 – разжимные пружины 7 – система автоматической смазки 8 – разгрузочный шток 9 – направляющие разгрузочного штока 10 – смотровое окно Рисунок 6.4. – Схема прямоточной двухшиберной задвижки с разгрузочным штоком резервуарах. От основной полости задвижки смазка (обычно ЛЗ-162) отделена поршнями 7. Вся внутренняя полость задвижки также заполнена специальным маслом. Так как внутри задвижки давление равно давлению проходящей через нее среды, тона шпиндель снизу действует сила, воспринимаемая осевыми опорами. Для уменьшения осевых сил, действующих на шпиндель задвижки, применяется разгрузочный шток 8. В качестве запорного устройства на рабочее давление от 50 до 105 МПа применяются прямоточные задвижки ЗМАД и ЗМАДП с двухпластинчатым шибером, с уплотнением металл по металлу, с автоматической подачей смазки в затвор. Техническая характеристика задвижек представлена в таблице 6.2. Электронная библиотека Таблица 6.2 Техническая характеристика задвижки Габариты, мм Задвижка Управление Длина Ширина Высота Масса в собранном виде, кг ЗМАД 50×70 ЗМАДП-50×70 ЗМАД 80×70 ЗМАДП-80×70 ЗМАД-50×70К2 ЗМАДП-50×70К2 ЗМАД К ЗМАДП-80×70К2 ЗМ 50×70 ЗМАДП-80Х70КЗ Ручное Пневматическое Ручное Пневматическое Ручное Пневматическое Ручное Пневматическое Ручное Пневматическое 500 500 650 650 500 500 650 650 500 650 355 355 500 500 355 355 500 500 355 500 980 1065 1117 1280 980 1065 ИЗО 1280 890 1280 196 243 328 436 196 243 328 436 156 436 Задвижки ЗАМДП с дистанционными автоматическим управлением пневмоприводные имеют дублирующее ручное управление. Прямоточная задвижка ЗМАД на давление свыше 70 МПа (рис. 6.6) с автоматической подачей смазки, с ручным управлением состоит из корпуса, двух седел (щек, шибера, выполненного в виде двух плашек, шпинделя, уравновешивающего штока, корпуса сальника, ходовой гайки с трапецеидальной резьбой, упорных подшипников, крышки подшипника, маховика и кожуха. Соосность отверстий плашек и прохода задвижки регулируется винтом. Для подачи смазки в узел подшипника предусматривается масленка. Шпиндель и уравновешивающийся шток уплотняются сальником, состоящим из набора манжет шевронного типа из материала АНГ. Для повышения герметизирующей способности сальника предусматривается подача уплотнительной смазки через обратный клапан. Предварительное давление на уплотнительных поверхностях плашек и щек создается с помощью шести цилиндрических пружин, устанавливаемых между плашками. Особенностью задвижки является наличие системы автоматической подачи смазки в затвор, состоящей из полости, поршеньков и системы каналов, связывающих полость с кольцевой канавкой на уплотнительной поверхности щеки и обратными клапанами, расположенными снаружи корпуса и предназначенными для периодического (через каждые 10—15 циклов работы задвижки) нагнетания смазки в полость. Рабочее давление среды внутри корпуса через поршенек передается на смазку, которая заполняет канавку. Электронная библиотека Задвижка ЗМАДП с пневмоприводом отличается от задвижки с ручным управлением приводной частью, которая состоит из пневмоцилиндра и дублирующего ручного управления задвижкой при отказе пневмосистемы. 1- корпус 2- щека 3- шпиндель 4- обратный клапан 5- втулка 6- маховик 7- винт 8- гайка 9- корпус подшипника 10- масленка подшипник 12- уплотнение 13- крышка 14- поршенек 15- канавка 16- втулка 17-контршпиндель Рисунок 6.6 – Задвижка прямоточная ЗМАД с ручным управлением свыше 70 МПа Осевая опора шпинделя у прямоточной задвижки шариковая, что позволяет уменьшить крутящий момент на шпинделе. Вращая маховики шпиндель, Электронная библиотека навинчивают гайку шибера на резьбовую часть шпинделя и поднимают шибер до упора, когда совмещаются отверстия в корпусе и шибере. Также открывается и закрывается клиновая задвижка. Таким образом, у задвижек обоих типов есть еще один общий недостаток — для открытия и закрытия необходимо сделать несколько поворотов маховика, прилагая к нему большое усилие. Литература 1. Бухаленко Е.И., Абдулаев ЮГ. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. – М Недра, 1974. 2. Молчанов А. Г, Чичеров Л. Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. – М Недра, 1976. - 327 с. 3. Нефтепромысловое оборудование под ред. Бухаленко Е.И./ М.:Недра,1990 г ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА ТЕМА Проходные краны разновидности запорного элемента, параметры, конструкция, принцип действия Цель и задачи работы 1. Ознакомиться с разновидностями, классификацией и основными параметрами запорных кранов. 2. Изучить конструкцию клиновых и прямоточных задвижек. 3. По плакатами чертежам изучить конструктивное исполнение узлов и деталей задвижек. Продолжительность занятия – 2 часа Задание на практическую работу 1. По плакатам изучить конструкцию задвижек, обратить внимание на конструктивное исполнение отдельных узлов и элементов. 2. В отчете описать классификацию, конструкцию запорных устройств и назначение узлов обозначенных позициями на чертеже. Электронная библиотека Кран – тип запорной арматуры, в которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. Классификация кранов Преимущества кранов низкое гидравлическое сопротивление простота конструкции небольшие габаритные размеры и масса высокая прочность и жесткость надежная герметизация независимость от направления движения среды возможность установки в любом рабочее положении простая форма проточной части отсутствие застойных зон высокая скорость срабатывания затвора применимость для вязких или грязных сред возможность использовать как распределительное устройство возможность регулирования давления и подачи. Недостатки кранов максимальная рабочая температура С Электронная библиотека необходимость точности изготовления трущихся деталей необходимость в техническом обслуживании высокая величина требуемого крутящего момента на шпинделе при открытии, закрытии. Кран выгодно отличается от задвижки тем, что для приведения его в действие необходимо всего лишь повернуть рукоятку на 90°. Его уплотняющие поверхности также, как и у прямоточной задвижки, не омываются потоком жидкости, а канал его не имеет мертвых пространств в открытом состоянии. От точности изготовления зависит надежность крана. Для обеспечения надежной работы крана требуются специальные смазки. Для смазки кранов в отдельных деталях предусмотрены специальные отверстия для ручной или автоматической подачи смазки. Краны рассчитаны на максимальное давление в 14 МПа. Материал изготовления латунь, бронза, сталь, чугун, титан, пластмасса. Конструкция кранов Шаровые краны (риса) имеют преимущества конических кранов простота конструкции, прямоточность и низкое гидравлическое сопротивление. Шаровые краны, применяемые на магистральных газопроводах и компрессорных станциях, выпускаются с условным диаметром D y = 50– мм на рабочее давление до 14 МПа. Преимущество шаровых кранов состоит в том, что пробка и корпус, благодаря их сферической форме, имеют меньшие габаритные размеры и массу, большую прочность и жесткость даже при неточном изготовлении контакт уплотнительных поверхностей полностью перекрывает проходи обеспечивает надежную герметизацию в шаровых кранах с уплотнительными кольцами из пластмассы притирка вообще не производится (пробка покрывается антикоррозионным защитным слоем. Для снижения сил трения при повороте шарового крана часто применяют смазку (в основном при высоких давлениях на нефте- и газопроводах) или уплотнительные кольца, выполненные из пластмассы с низким коэффициентом трения (фторопласт, полиамид и др. Магистральные трубопроводы, как правило, состоят из труб большого диаметра (700 мм и более) и оборудованы преимущественно шаровыми кранами, которые Электронная библиотека принято считать более прогрессивным видом запорной арматуры. Для снижения усилия открывания при больших рабочих давлениях по обе стороны пробки краны снабжают обводными линиями (байпас), что позволяет выравнивать давление с каждой стороны пробки. Краны на нефтепроводах имеют электроприводы и гидроприводы, а краны на газопроводах имеют дистанционное управление с пневмоприводом. Рабочая среда пневмопривода — транспортируемый газ. Давление газа в приводе равно давлению в газопроводе. Краны также снабжаются ручным приводом для местного перекрытия при необходимости. а – шаровой б – цилиндрический в – конический 1 – корпус 2 – пробка 3 – разделительная шайба 4 – сальниковая набивка 5 – сальниковая втулка 6 – хвостовик Рисунок 7.1. – Краны с различной геометрической формой затвора (пробки) Краны с цилиндрическим затвором(рис. б) проще в изготовлении, а их уплотнительные поверхности не нуждаются в притирке. Эти краны изготавливаются с металлическими эластичным уплотнением. Уплотнение металл по металлу обеспечивается качественным изготовлением поверхностей, небольшим натягом или минимальным зазором. Удельные давления на уплотнительных поверхностях малы. При перекачках горячих жидкостей краны с цилиндрическим затвором применять не рекомендуется, так как возможно заклинивание пробки в корпусе из – за неодинакового расширения корпуса Электронная библиотека крана и пробки. Достаточно широко применяют цилиндрические краны со смазкой, система подачи которой такая же, как и у конических кранов. Цилиндрические краны с эластичным уплотнением имеют металлическую пробку и седло из пластмассы, резины или специальных составов с асбестовым, графитовым или другим наполнителем. При износе седло легко заменяется на новое. Конические краны (рис. в. Конусность пробки составляет 1:6 или 1:7 выбирается конусность из условия обеспечения герметичности — чем меньше угол конусности, тем меньше осевое усилие вдоль пробки. При малой конусности возникает опасность заклинивания пробки в корпусе и появляется возможность задира уплотнительных поверхностей. В связи с эти конусность 1:7 применяют в кранах, изготовляемых из чугуна, бронзы, латуни, так как они обладают антифрикционными свойствами и не склонны к прихватам и задирам. Для кранов из материалов с противоположными свойствами применяют конусность 1:6. Для обеспечения герметичности в кране необходимо создать осевое давление. В зависимости от способа создания этого давления краны с конической пробкой подразделяются на натяжные, сальниковые, краны со смазкой и с прижимом. Существуют разнообразные конструкции шаровых кранов, которые можно подразделить на два основных типа краны с плавающей пробкой (рис) и краны с плавающими кольцами (рис. Наиболее распространены краны с плавающей пробкой из-за их простоты и надежности в работе. В этих кранах пробка может свободно перемещаться относительно шпинделя. Это 'плавание" пробки обеспечивает надежную герметичность затвора. В шаровых кранах с плавающими кольцами пробка воспринимает нагрузку от разности давлений перекачиваемой жидкости, а уплотнительные плавающие кольца прижимаются к пробке давлением среды или пружинами, те они могут перемещаться в своих гнездах. Недостатком шаровых кранов с плавающими кольцами является сложность конструкции, а также высокие требования к точности изготовления. Для трубопроводов диаметром до 500 мм применяются в основном краны с Электронная библиотека плавающей пробкой, а при больших диаметрах труб - краны с пробкой на опорах. 1 – рычаг 2 – уплотнение шпинделя 3 – шпиндель 4 – плавающая пробка 5 – неподвижные уплотнительные кольца Рисунок 7.2. – Кран шаровой с плавающей пробкой 1 – пробка 2 – пружины 3 – уплотнительное кольцо Рисунок 7.3. – Кран шаровой с плавающими уплотнительными кольцами Шаровые краны подразделяют на полнопроходные (рис, трехходовые риса) и ссуженным проходом (рис. б. Полнопроходные краны совершают около 2-3 циклов в год (закрытие — открытие. При использовании кранов на пересекающихся трубопроводах появляется необходимость в трехходовых кранах, способных выполнять функции запирания и распределения. На рисунке 7.5 а представлен трехходовой кран с ручным управлением. Краны ссуженным проходом более легкие и меньше стоят, чем полнопроходные того же диаметра, но они имеют Электронная библиотека большее гидравлическое сопротивление. Ввиду малого числа кранов на линейной части магистрального трубопровода их общее гидравлическое сопротивление мало, поэтому примерно 90 % шаровых кранов за рубежом применяется ссуженным проходом (на одну или две ступени. 1 – корпус 2 – пробка 3 – уплотнение пробки Рисунок 7.4. – Кран шаровой полнопроходной а б Рисунок 7.5. – Кран трехходовой с ручным приводом (а, кран шаровой ссуженным проходом (б) В основном применяются шаровые краны с плавающей пробкой и шаром на опорах (подшипники. Наиболее удобен в эксплуатации кран со съемной крышкой. Его ремонт выполняется без вырезки крана из трубопровода. Герметичность запорного органа шаровых кранов обеспечивается путем применения жидкого герметика, подаваемого в зазоры между седлом и Электронная библиотека поверхностью шара после каждого закрывания крана или применением уплотнительных колец из эластичного материала. В настоящее время в шаровых кранах устанавливаемых на газопроводах, чаще всего применяются резина, фторопласт, капролон и др. В кранах с пробкой на опорах важное значение имеют металлофторопластовые подшипники скольжения, применяемые всеми изготовителями шаровых кранов. Литература. Бухаленко Е.И., Абдулаев ЮГ. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. – М Недра, 1974. 2. Молчанов. А. Г. , Чичеров. Л. Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. – И Недра, 1976. - 327 с. 3. Молчанов. А. Г. , Молчанов Г. В. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. – М Недра, 1984. - 460 с. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА ТЕМА Клапаны разновидности запорного элемента, параметры, конструкция, принцип действия Цель и задачи работы 1. Ознакомиться с разновидностями, классификацией и основными параметрами клапанов. 2. Изучить конструкцию запорных и регулирующих клапанов. 3. По плакатами чертежам изучить конструктивное исполнение узлов и деталей клапанов. Продолжительность занятия – |