4.2ОПроводимо розрахунок фланця на статичну міцність. Метою даного розрахунку є вибір матеріалу для виготовлення фланців з’єднання.

При проведенні розрахунку необхідно враховуємо, що при виготовленні деталей устьового обладнання, на які діє внутрішній тиск, слід використовувати матеріали, що забезпечують механічні властивості деталей після кінцевої обробки не нижчі ніж вказані в таблиці 1.8. [1]

Розрахунок на статичну міцність проводимо в залежності від умовного моменту згину , який діє у небезпечному перерізі А-А (рис. 1.3). При цьому напруження згину:

(1.6)

де - згинальний момент, Н^.м.

а – розрахункова схема фланцевого з’єднання; б – механізм ущільнення фланцевого з’єднання першого типу; в - механізм ущільнення фланцевого з’єднання другого типу

Рисунок 1.3 – Схема фланцевого з’єднання

, (1.7)

де - зусилля затягування з’єднання, Н;

- плече згину, м

, (1.8)

де - ділильний діаметр кола центрів отворів під шпильки,м;

- середній діаметр небезпечного перерізу, м,

, (1.9)

де - більший діаметр шийки;

- момент опору небезпечного перерізу фланця, м³

, (1.10)

де - ширина торця прокладки, м;

- повна висота тарілки фланця, м;

- глибина канавки, м.

Вибір властивостей матеріалу фланця здійснюємо у відповідності до діючого згинального моменту за наступною залежністю:

(1.11)

де - границя плинності матеріалу фланця, Па;

- коефіцієнт запасу міцності фланця.

(1.12)

Очевидно, що умова міцності матеріалу фланця виконана.

Отже, із переліку поданого у таблиці 1.9. [1] марки сталей, вибираю матеріал фланця: сталь марки 30ХМЛ3 з границею плинності σ_т = 400 МПа та границею міцності σ_м = 600 МПа. Матеріал піддається термічній обробці: нормалізація, гартування і відпуск.

4.3 Метою даного розрахунку є вибір матеріалу шпильок, діаметр яких визначається типорозміром вибраного попередньо фланцевого з’єднання.

Максимальні напруження розтягу у шпильці при дії зусилля виникають в небезпечному перерізі різьби і визначаємо за формулою:

, (1.13)

де - діаметр шпильки по впадинах різьби, м;

z - число шпильок у фланцевому з’єднанні.

Властивості матеріалу шпильок повинні відповідати вимогам умови

(1.14)

де - границя плинності матеріалу шпильки, Па;

- коефіцієнт запасу міцності шпильки;

= від 3 до 5.

Механічні властивості матеріалу заготовок або готових шпильок в термообробленому стані повинні відповідати вимогам, вказаним у таблиці 1.10.

4.4оПроводимо розрахунок циліндричної частини елементів фонтанної арматури.

Значення мінімальної товщини стінки циліндричної частини ФА розраховуються за формулою:

, (1.15)

де - внутрішній діаметр циліндричної частини, м;

- тиск всередині арматури, МПа;

- допустиме для даного матеріалу напруження на розтяг, МПа (прийняти рівним допустимому напруженню згину);

- припуск на корозію, м;( від 2 до 5 мм).

Припуск на корозію слід приймати відповідно до умов експлуатації ФА.

Отже, значення мінімальної товщини стінки циліндричної частини ФА повинно бути на менше 7,6 мм.

5.оСкладаємо методику випробування ФА після її монтажу на усті свердловини.

При складанні методики випробування ФА необхідно врахувати, що після монтажу на усті свердловини її випробовують тільки на герметичність, а тиск випробування не повинен перевищувати тиску випробування експлуатаційної обсадної колони. А випробовувати трубну обв’язку можна тільки на тиск, на який випробовувалася експлуатаційна колона. Згідно мого варіанту експлуатаційна колона випробовувалася на тиск 20 МПа, тоді як фонтанна арматура розрахована на тиск 21 МПа.

В моєму випадку випробовувати доцільно в два етапи:

1. Закриваємо засувки на бокових відводах фонтанної ялинки. Через боковий відвід трубної обв’язки закачуємо рідину створюючи тиск 20 МПа. Перевіряємо герметичність трубної обв’язки.

2. Закриваємо стволову засувку ФЯ. Через боковий відвід ФЯ закачуємо рідину створюючи тиск 21 МПа. Перевіряємо герметичність ФЯ.

Висновок: отже, на даному практичному занятті я набув практичних навиків розв’язання завдань пов’язаних із вибором фонтанної арматури. Маючи очікуваний тиск на усті 18 МПа, згідно мого варіанту №16, я вибрав найближче стандартне значення 21 МПа, та визначив приблизний діаметр стволової частини ФЯ і привів до найближчого стандартного значення d = 100 мм, та вибрав 6 схему фонтанної ялинки. Оскільки робочий тиск ФА 21 МПа, то застосував фланцеві з’єднання виконання 1 із зазором між торцями фланців. Вони комплектуються прокладками типу П ортогонального поперечного перерізу з двохстороннім контактом. Потім здійснив перевірочний розрахунок на міцність фланця і шпильки, а також визначив мінімальну товщину стінки корпуса. описав методику випробовування ФА.

Таким чином, правильний вибір ФА та її елементів, згідно приведеного розрахунку, забезпечить надійний контроль та довготривалу і безпечну експлуатацію родовища.

Перелік посилань на використані джерела:

1. Федорович Я.Т., Джус А.П. Машини та обладнання для видобутку нафти і газу. Практикум – Івано-Франківськ: Факел, 2009. – 132 с.

2.оМолчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. - М.: Недра, 1984. -464 с.

3. Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. - М.: Недра, 1983. -342 с.

4.оАбдулаев Ю.Г., Велиев Т.К., Джафаров Ш.Т. Монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования фонтанных и нагнетательных скважин. - М.: Недра, 1989.

5.оГОСТ13846-89. Арматура фонтанная и нагнетательная. Типовые схемы и основные параметры.