Оборудование для герметизации устья скважины
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
ота.
Направляющая связана с обратным клапаном 7 и открывает его (приводит в действие) в крайнем левом положении поршня.
Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением подается в надпоршневую полость. Клапан 7 закрыт. Внутренняя полость поршня 3 и надпоршневая полость разобщены. Давление жидкости во внутренней полости поршня отсутствует. Поршень 3 под действием давления рабочей жидкости начинает передвигаться в крайнее левое положение, показанное на рисунке 3, при этом плашки перекрывают проходное отверстие превентора.
При достижении поршнем крайнего левого положения направляющая упирается в крышку превентора и так как она связана с обратным клапаном открывает его.
Жидкость под давлением поступает во внутреннюю полость и обойма 4 начинает передвигаться по направляющей. Обойма 4 вталкивает вкладыши 5 в пазы гидроцилиндра, фиксируя плашки превентора в закрытом положении. Самопроизвольная расфиксация невозможна, так как обойма 4 подпружинена.
Таким образом усилие, необходимое для выталкивания вкладышей 5, действует на вкладыши и на поверхность взаимодействия поршня с гидроцилиндром только в момент выталкивания, а не по всей длине хода поршня. Это способствует повышению надежности фиксирующего устройства, так как исключает износ контактирующих поверхностей.
При расфиксации плашек давление подается в водопоршневую полость. Под действием этого давления поршень 3 и обойма 4 перемещаются в крайнее правое положение. Вкладыши 5 опускаются, происходит расфиксация плашек.
Данная конструкция позволит повысить надежность фиксирующего устройства.
Рисунок 2 - Фиксирующее устройство плашек превентора (правое крайнее положение поршня)
- гидроцилиндр; 2 - шток; 3 - поршень; 4 - обойма; 5 - вкладыш; 6 - направляющая; 7 - обратный клапан
2. Расчёт узлов и деталей превентора
.1 Расчёт штока превентора
Расчёт штока ведётся, как проверочный расчёт сжатого стержня на устойчивость. Схема расчета штока представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Расчетная схема штока превентора
p - поршневая полость; F - площадь сечения штока; dш - диаметр штока; l - длина штока
Площадь сечения штока F, м2
где - диаметр штока, = 0,1 м
Момент инерции J, м4
Радиус инерции i, м
Приведённая длина iПР, м
где ?- приведенный коэффициент длины, ? = 0,7;
l - длина штока, l = 0,4 м
Гибкость штока ?
По рекомендациям примем = 0,45, тогда
где - предел прочности,
Расчетное значение прочности ?, МПа
где P - сила, развиваемая гидроцилиндром, P=309250 Н.
.
Так как условие прочности , то устойчивость штока обладает высоким запасом прочности.
.2 Расчет гидроцилиндра превентора
Гидравлический цилиндр рассчитывают на прочность из условия заданного диаметра цилиндра. Диаметр гидравлического цилиндра определяется в зависимости от давления на поршень при закрытом превенторе, необходимого, чтобы преодолеть выталкивающее усилие. Расчетная схема гидроцилиндра представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Расчетная схема гидроцилиндра превентора
F - площадь сечения штока; dшт - диаметр штока; l - длина штока; D - диаметр гидроцилиндра
Усилие, развиваемое гидроцилиндром Pу, кН
где dш - диаметр штока, dш = 0,1 м;
РС - давление в скважине, РС =35 МПа
Усилие на преодоление сил трения Q, Н
где РГ - давление в гидроцилиндре, РГ= 10 МПа;- высота контактного кольца, ho= м2 ;- коэффициент трения, f = 0,010,07
Таким образом, полное усилие в гидроцилиндре P1у, кН
Площадь поршня гидроцилиндра F, м2
Диаметр гидроцилиндра D, м
.3 Расчет крышки гидроцилиндра превентора
Крышка гидроцилиндра испытывает нагрузки, создаваемые давлением внутри цилиндра и давлением в скважине, которое действует на шток поршня.
где D - диаметр гидроцилиндра, D = 0,185 м;
.
Крышка гидроцилиндра имеет прямоугольную форму и крепится к крышке корпуса превентора шпильками.
С учётом затяжки одна шпилька воспринимает усилие Pшп, Н
где 1,2 - коэффициент затяжки;- число шпилек, Z = 12
.
Изгибающий момент в тарелке фланца под одной шпилькой Ми, Нм
где l - плечо изгиба, l = 0,6 м
Момент сопротивления изгибающегося участка W, м3
где B - длина сечения, B = 0,14 м;- высота сечения, h = 0,63 м
Напряжение изгиба ?, МПа
Для углеродистой стали =160 МПа, следовательно, условие ? ? выполняется, отсюда следует, что крышка с креплением имеет достаточный запас прочности.
.4 Расчёт плашки превентора
Вкладыши плашечного превентора воспринимают определенные нагрузки в зависимости от направления усилия: в одних случаях на изгиб наружу, в других на изгиб вовнутрь от веса бурильной колонны.
Рассчитываем вкладыш плашки по изгибающим моментам и напряжениям. Нагрузка на поверхность полукруглой плиты распределяется равномерно. Схема к расчету плашек представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Расчет плашек
a - высота плиты; S - толщина плиты
Изгибающее напряжение ?, МПа
где ? - коэф?/p>