МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛОВ

Практическая работа №1

Тема: «Расчет основных параметров плашечных превенторов»

по дисциплине

«Расчет и конструирование оборудования нефтяных и газовых промыслов»
Вариант 5
Выполнил студент группы МПдз 19-01- _______


Уфа, 2022

Цель и задачи работы: ознакомление студентов с методикой расчета плашечных превенторов и решение задачи по данной теме.
При подготовке к выполнению практической работы следует изучить лекционный материал и использовать рекомендованную литературу.
Отчет выполняется в свободной форме и представляет собой решение задачи по расчету плашечного превентора на прочность.
Продолжительность работы – 4 часа.
Общие сведения

При бурении в условиях, когда давление в продуктивном пласте превышает гидростатическое давление жидкости на пласт, возможны выбросы из скважины нефти и газа, то есть своего рода нежелательные фонтаны. Для исключения таких случаев устье скважины оснащается противовыбросовым оборудованием, позволяющим оперативно перекрыть и герметизировать скважину до принятия тех или иных технологических мер по восстановлению нормального функционирования скважины. Основу противовыбросового оборудования составляют превенторы различных типов, в том числе плашечные, своего рода задвижки кольцевые (универсальные) и вращающиеся.

Плашечный превентор (рисунок 1) перекрывает скважину сдвигающимися к оси скважины плашками, имеющими металлическую основу и резиновую уплотняющую часть. Перемещаются плашки под действием давления в гидроцилиндрах, расположенных симметрично относительно оси скважины, как и плашки.

---

Рисунок 1 – Плашечный превентор

Обычно на устье монтируют два плашечных превентора: один с глухими, а другой с проходными (трубными) плашками. Глухие плашки перекрывают все сечения скважины, если в ней в момент выброса отсутствуют бурильные трубы, а проходные, показанные на рисунке 2, позволяют обжать бурильную трубу, если колонна труб находится в скважине, и таким образом так же герметизировать её. Превентор бывает сдвоенным и тогда он содержит как глухую, так и проходную плашку.

Методика расчета плашечного превентора



1 – корпус; 2 – резиновые прокладки; 3 – винты; 4 – откидные крышки;

5 – гидроцилиндр; 6 – поршень; 7 – шток; 8 – коллектор; 9 – трубопровод;

10 – паропроводы; 11 – резиновые уплотнения плашек;

12 – сменные вкладыши; 13 – корпус плашки; 14 – фиксирующий винт

Рисунок 2 – Расчётная схема превентора
Задание

При подготовке к выполнению практической работы необходимо изучить лекционный материал и использовать литературу, указанную в конце данной работы. В практической части работы произвести прочностной расчет превентора. При расчете принимаем: материал цилиндра 20ХГСЛ (σ_Т=490МПа), 35ХЛМ (σ_Т=640МПа); материал крышки 20ХНГСМЛ (σ_Т=450МПа); материал штока 12ХН2 (σ_Т=588МПа), 20ХНЗ (σ_Т=735МПа), 40ХН (σ_Т=588МПа), 40Х (σ_Т=786МПа).
Таблица 3  Исходные данные для расчета

№ п/п	Рабочее давление среды, рс, МПа	Давление в системе гидроциравления, Р, МПа	Диаметр штока, d,мм	Длина свободной части штока, l, мм
2, 7	70	10	75	240

---

Расчёт гидроцилиндра плашечного превентора требует определения его диаметра.

,

где F  площадь поршня, м².

Чтобы преодолеть выталкивающее усилие на поршень 2, создаваемое давлением среды на плашку 3 при закрытии превентора, цилиндр должен развить усилие

,

где р_с  давление в скважине, МПа;

d  диаметр штока 4, м.

№ п/п	Рабочее давление среды, рс, МПа	Давление в системе гидроциравления, Р, МПа	Диаметр штока, d,мм	Длина свободной части штока, l, мм
2, 7	70	10	75	240

Для закрытия превентора необходимо усилие

,

где р  наибольшее рабочее давление, необходимое для закрывания плашек, р> р_с.

Суммарное усилие, развиваемое в цилиндре

,

где ∑Т  сумма сил трения резиновых уплотнительных колец, установленных на штоке 4 и поршне 2, о сопрягаемые поверхности.

Сила трения

,

где n  число уплотнительных колец; n=4;

h₀  площадь контакта одного уплотнительного кольца с сопрягаемой поверхностью, м²;

,

где a  ширина уплотнительного кольца; a = 3мм;

f  коэффициент трения резины по стали; f = 0,01÷0,07.

Теперь площадь поршня



и можно определить диаметр гидроцилиндра.

Проверочный расчёт прочности гидроцилиндра проводят по формуле допускаемого давления

---

,

где [σ]  допускаемое напряжение материала цилиндра;

[σ]=(0,3÷0,4)σ_в=0,4*490=196МПа,

где σ_в  предел прочности материала;

D_вн  внутренний диаметр цилиндра, м;

S  толщина стенки цилиндра, м.

Крышка гидроцилиндра 5 испытывает нагрузки, создаваемые давлением внутри цилиндра и давлением в скважине, которое действует на шток поршня




Крышка гидроцилиндра имеет прямоугольную форму и крепится к крышке корпуса превентора 6 шпильками 7.

Каждая шпилька с учётом затяжки воспринимает усилие

,

где z  число шпилек;

1,2  коэффициент затяжки.

Изгибающий момент во фланце от действия одной шпильки

,

где l  плечо изгиба, м.

Момент сопротивления изгибаемого участка

,

где b  длина сечения, м;

h  высота сечения, м.

Напряжение изгиба

.

Шток 4 проверяется на устойчивость.

Предварительно определяется гибкость штока

,

где µ  коэффициент, зависящий от вида закрепления концов штока; µ=0,5;

l  длина свободной части штока, м;

l_min  наименьший радиус инерции поперечного сечения штока, м.

Устойчивость штока определяется по условию

,

где Р_кр  критическая сила, Н.

При λ>λ_пред расчёт ведётся по эмпирической формуле Ясинского – Тетлайера

,

---

где S  площадь сечения штока, м².

а≈590МПа;

b=3,82МПа.

Шток не устойчив.

Литература

1. Архипов К.И. Буровые машины и комплексы. – М.: МИНГ, 1991. – 115с.

2. Бродский С.Ф. Противовыбросовое оборудование. Часть 1. – Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2007. – 148с.

3. Гульянц Г.М. Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию. – М.: Недра, 1983. – 384 с.

4. Шульга В.Г., Бухаленко Е.И. Устьевое оборудование нефтяных и газовых скважин. – М.: Недра, 1978. – 236 с.

5. Муравенко В.А., Муравенко А.Д., Муравенко В.А. Оборудование противовыбросовое. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2005. – 168 с.

---

Смотрите также файлы

• Оглавление введение резюме проекта.docx

• ИАИРО.ПР2.Z9411.Кафка.doc

• Курсовой проект по пм. 02 Эксплуатация сельскохозяйственной техники.docx

• Ббк 81. 2 Рус922 Р89 Рецензенты.pdf

• кненекгнекнеа.docx