15 Оборудование устья скважины для работы с колонной гибких труб (кгт). Схема транспортеров и герметизаторов устья. Расчет кгт. Механ разрушения гт.

Оборудование устья скважины при проведении работ с использованием колонны гибких труб содержит эксплуатационную арматуру. На фланце верхней стволовой задвижки монтируют четырехсекционный превентор, Превентор должен обеспечивать свободный пропуск колонны гибких труб в скважину. При возникновении аварийной ситуации он либо герметизирует полость колонны насосно-компрессорных труб, в которую спущена гибкая труба, либо удерживает последнюю в подвешенном состоянии, либо перерезает ее, либо перекрывает поперечное сечение скважины

Транспортер должен обеспечивать перемещение колонны гибких труб в заданном диапазоне без проскальзывания рабочих элементов и повреждений наружной поверхности трубы и ее геометрии.

Принципиальная схема транспортера с двумя цепями (а) и поперечное сечение его узла плашек (б):

a, b, c, f – точки подвода жидкости от вторичных регуляторов к цилиндрам прижима

На корпусе 1 слева и справа от гибкой трубы 3 расположены две двухрядные цепи 5, состоящие из пластин 14 и втулок 13. Звенья цепей соединены пальцами 15 и снабжены плашками 16. Каждая плашка установлена на двух пальцах, которые соединены "в замок", в результате чего их тыльные поверхности 18 образуют непрерывную плоскость.

1- корпус; 2,4-ведущие звездочки; 3-гибкая труба; 5 – двухрядные цепи; 6-регулятор давления; 7 – насосная станция; 8,9 – направляющие звездочки;10 – гидравлический цилиндр; 11 – каретка; 12 – ролики; 13 – втулка; 14- пластинка; 15 – палец; 16 – плашка;

ГЕРМЕТИЗАТОР УСТЬЯ СКВАЖИНЫ Основное назначение герметизатора – это изоляция внутренней полости скважины и колонны лифтовых труб от внешней среды (16 – 20 МПа). Герметизатор выполняют в виде контактного уплотнения с использованием в качестве уплотнительного элемента втулки из эластомера. Герметизатор включает корпус 7, в нижней части которого расположен уплотнительный элемент 6. Выше него находится приводной гидроцилиндр 4 диаметром D, полый шток 3 которого перемещается поршнем 2.

Схема герметизатора устья с осевым расположением приводного цилиндра

Колонна гибких труб 1 проходит через полый шток 3, центрируется направляющей втулкой 5 и взаимодействует с уплотнительным элементом. Для установки нового и извлечения изношенного уплотнительного элемента в нижней части корпуса предусмотрен затвор 8, Для крепления герметизатора на превенторе имеется фланец.9 Для увелич гермет,увелич давле в пол А,и наоборот.. Недостатки: значительные осевые габариты и существенная масса.

С хема герметизатора устья с радиальным располож приводных цилиндров:

1 – корпус герметизатора устья; 2 – цилиндр; 3 – плунжер; 4 – колонна гибких труб

Меньшей массой и меньшими осевыми габаритами обладают герметизаторы с радиальным расположением приводных цилиндров. При использовании подобной схемы усилие прижима уплотнительного элемента обеспечивается несколькими поршнями (плунжерами), размещенными в боковой поверхности корпуса.

Расчет КГТ . При деформации трубы в точках, наиболее удаленных от нейтральной линии изгиба, возникают максимальные напряжения.

Радиус изгиба, соответствующий переходу материала трубы из упругого состояния в пластическое, R = Edтр/2sт, где Е – модуль упругости материала трубы.

Диаграммы деформирования материала КГТ в процессе их эксплуатации

1 – исх диагр; 2 – 4 – диаграммы, устал ма­те­р трубы; 5 – диаграмма, разрушения трубы; eф – максимальная величина деформаций, при разр трубы;

б – напряженное состояние материала трубы в зонах пластического деформирования при ее разматывании и наматывании на барабан; в – то же, в опасном сечении в точке подвеса трубы;

При действии внутреннего давления технологической жидкости и продольного усилия натяжения трубы в прод и поп сечениях возникают следующие нормальные напряжения: меридиональные sm = pжDб/4dтр; тангенциальные st = pжDб/2dтр; продольные sп = Pпр/Fтр; радиальные sr = –pж, где Fтр – площадь поперечного сечения трубы; Рпр – усилие, растягивающее трубу. С учетом положений теории пластичности

sэкв = 2–1/2[(s1 – s2)2 + (s2 – s3)2 + (s3 – s1)2]1/2. Здесь s1 = sи + st + sп = Edтр/Dб + pжDб/2dтр + Pпр/Fтр; s2 = sm = pжDб/4dтр; s3 = 0. При этом абсолютный запас прочности, sD1 = sв1 – sэкв.

Процесс образ. трещин в материалах трубы начинается, если sD приближается к нулю.

Механизм разрушения трубы состоит из следующих этапов: · образования микротрещин; · дальнейшего роста одной из них до макроразмеров; · "внезапного" обрыва трубы. Образование микротрещин провоцируется местными неоднородностями материала, из которого изготовлена труба, или сварного шва.

Большинство трещин возникает в результате поверхностных дефектов трубы.