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AY型壓蓋松套伸縮接頭是由本體、密封圈、壓緊構(gòu)件組成的松套連接管道的裝置。主要用于吸收位移,而不能承受壓力推力的補(bǔ)償接頭。

BF型單法蘭限位伸縮接頭是由松套伸縮接頭和限位短管等構(gòu)件組成。它能防止管道因超量位移導(dǎo)致補(bǔ)償接頭的泄漏或損壞,主要用于在允許位移范圍內(nèi)吸收軸向位移和承受壓力推力的管道松套連接,適用于一邊與法蘭連接,一邊與管道焊接,安裝時(shí)調(diào)整產(chǎn)品兩端與管道或法蘭的安裝長度,對(duì)角依次均勻擰緊壓蓋螺栓,再調(diào)整好限位螺母,這樣就能讓管道在伸縮量范圍內(nèi)可以自由伸縮,鎖定伸縮量,確保管道的安全運(yùn)行。

B2F型雙法蘭式限位伸縮接頭適用于兩邊均與法蘭連接。

AF型法蘭松套伸縮接頭是由本體、密封圈、壓緊構(gòu)件組成的松套連接管道的裝置。主要用于吸收位移,而不能承受壓力推力的補(bǔ)償接頭。工作原理:松套伸縮節(jié)安裝在管道上后,擰緊螺母彈性密封圈,在螺母壓蓋的作用下依靠相互斜度,緊壓在管子外圈密封和連接作用。當(dāng)溫度變化時(shí)管子能在接頭中間自由的伸縮,當(dāng)?shù)鼗�下�?管子能偏斜,并確保密封無滲漏,從而起到自動(dòng)補(bǔ)償之目的。

CF型單法蘭式傳力接頭是由本體,密封圈,壓蓋,短管法蘭構(gòu)件組成。適用于一邊與法蘭連接,一邊與管道焊接。安裝是調(diào)節(jié)產(chǎn)品兩端與管道或法蘭的安裝長度,安裝和焊接完畢后,對(duì)角一次均勻擰緊壓蓋螺栓,合其成為一個(gè),并有一定的位移量,方便安裝維修時(shí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)尺寸進(jìn)行調(diào)整。在工作時(shí)可以把軸向推力傳遞至整個(gè)管道。

松套伸縮節(jié)安裝在管道上后,擰緊螺母彈性密封圈,在螺母壓蓋的作用下相互斜度,緊壓在管子外圈起密封和連接作用。當(dāng)溫度變化時(shí)管子能在接頭中間自由的伸縮,當(dāng)?shù)鼗�下�?管子能偏斜,并確保密封無滲漏,從而起到自動(dòng)補(bǔ)償目的。

單法蘭限位

適用于一邊與法蘭連接,一邊與管道焊接,安裝時(shí)調(diào)整產(chǎn)品兩端與管道或法蘭的安裝長度,對(duì)角均勻擰緊壓蓋螺栓,再調(diào)整好螺母,這樣就能讓管道在伸縮量范圍內(nèi)可以自由伸縮,鎖定伸縮量,管道的安全運(yùn)行。

雙法蘭限位

適用于兩邊均與法蘭連接,安裝時(shí)調(diào)整產(chǎn)品兩端連接長度,對(duì)角依次均勻擰緊壓蓋螺栓,再調(diào)整好限位螺母,這樣就能讓管道自由伸縮,鎖定伸縮量,確保管道的安全運(yùn)行。

壓蓋式

適用于兩邊與管子插接,勿需焊接,結(jié)構(gòu)合理,密封,安裝快速方便。

標(biāo)記示例

PN1.6、DN125的伸縮接頭標(biāo)記為:伸縮接頭16125 CBM1129-82。

技術(shù)要求

1、伸縮接頭的套管和法蘭盤的材料為20;螺栓材料為35;制動(dòng)螺釘材料為2CR13。

橡膠圈材料:介質(zhì)為油類的丁晴橡膠I-2,介質(zhì)為水用氯丁橡膠III-2。

2、除介質(zhì)為油類外,其他適用管路的伸縮接頭的鋼制零件就熱度鋅處理。

3、一般狀態(tài)下安裝尺寸為L1,根據(jù)接頭使用的目的,可行當(dāng)調(diào)整L1的數(shù)值,但最大直不得超過1.5L1。

水壓實(shí)驗(yàn)

1、DN65-150,以Pm=2.4 Mpa進(jìn)行密封性實(shí)驗(yàn);

2、DN200-400,以Pm=1.5 Mpa進(jìn)行密封性實(shí)驗(yàn);

伸縮接頭屬于管道補(bǔ)償器中接頭,一般管道系統(tǒng)采用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T12465-2007,替換GB/T12465-2002及GB/T14414-1993。

工作原理

管道伸縮膨脹量大、承受溫度高、受壓面積力度強(qiáng)。建筑給排水工程中基礎(chǔ)混凝土澆注或者預(yù)埋管道,在這些工程管道受建筑物基礎(chǔ)沉降,設(shè)備共振,地質(zhì)變化,管道介質(zhì)變化的過程中,管道分布的位置開始受力,變形,扭曲破壞管道,預(yù)埋管道甚至破裂給施工單位帶來極大的不便,為了克服這些困難,確保管道的安全運(yùn)行,使用伸縮器、伸縮接頭:它能在一定的范圍內(nèi)軸向伸縮,克服管道各種角度移位、不同心、伸縮、膨脹。管道在伸縮器中可以自由伸縮。一旦超過最大的伸縮量自身起到限位作用。從而保證管道安全運(yùn)行!

墩的選擇

管道安裝伸縮接頭支墩的位置:支墩可承受管道的重量和伸縮接頭的重量,相當(dāng)于橋梁的橋墩、管道可連續(xù)支撐在支墩上可以使管道與伸縮接頭連接的位置自由移動(dòng)。支墩的位置選擇:間距6~12 m,D特別大時(shí),L取3 m。支墩間距小→M、Q(彎矩和剪力)小→支墩造價(jià)高。支墩類型分為支承環(huán)式、鞍式、滑動(dòng)式。支墩可有效預(yù)防大型明裝敷設(shè)管道和伸縮接頭受自然溫度變化下熱脹冷縮可自由移位不受破壞。

伸縮接頭能夠有效保護(hù)油氣井管柱,提高其安全系數(shù),應(yīng)用范圍十分廣泛。但有關(guān)伸縮接頭應(yīng)用方面的文獻(xiàn)比較少見,本文結(jié)合理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),將伸縮接頭的工作原理做一分析討論。選取三個(gè)不同區(qū)塊,每個(gè)區(qū)塊各選取一口典型氣井,對(duì)每口氣井設(shè)置坐封、酸化兩種工況。然后運(yùn)用TDAS軟件分析計(jì)算,首先求解帶有伸縮接頭的油管柱在每種工況下的最小安全系數(shù)及其位置,然后求解不帶伸縮接頭的油管柱在每種工況下的最小安全系數(shù)及其位置,最后將三口氣井的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,從膨脹效應(yīng)、軸向力、三維應(yīng)力三個(gè)方面分析討論伸縮接頭的作用。

計(jì)算結(jié)果分析

1、坐封

a井在井口溫度為20℃,井口油壓為20 MPa,用比重為1.25的泥漿液進(jìn)行坐封,用TDAS軟件計(jì)算得到以下結(jié)果。

膨脹效應(yīng)發(fā)生在橫向上,而伸縮接頭只能在縱向上影響管柱的受力,有無伸縮接頭的氣井在各種工況下其油管柱的膨脹效應(yīng)是一樣的,所以在后面的分析中主要討論軸向力和三維應(yīng)力對(duì)油管柱的作用方式。坐封時(shí)要先對(duì)油管柱憋壓,憋壓過程中井口處的油管柱受到油管自重和因油壓而產(chǎn)生的向下的拉力,這個(gè)過程中有無伸縮接頭對(duì)井口處油管柱受力影響不大,但是當(dāng)封隔器坐封后,伸縮接頭可以補(bǔ)償形變,減少井口處油管的壓力。

2、酸化

以A區(qū)塊a井為例,在油壓為30 MPa時(shí)用TDAS軟件計(jì)算得到以下結(jié)果。

在酸壓工況中,油管柱整體受到自身重力、活塞力、彎曲效應(yīng)、膨脹效應(yīng)和溫度效應(yīng)共同產(chǎn)生的合力。在酸化壓力較小時(shí),油管柱自身的重力為最大破壞力,其方向垂直向下。而在油管柱低端的封隔器處還有一個(gè)以活塞力為主的豎直向上的力,此力便能在一定程度上將重力中和。對(duì)于沒有伸縮接頭的油管柱,豎直向上的力會(huì)一直沿著管柱向上傳遞,最終就會(huì)使井口處的油管柱受到的伸張力有所減少;對(duì)于有伸縮接頭的油管柱,豎直向上的力在傳遞過程中就會(huì)因伸縮接頭的作用而中斷,此時(shí)的中和點(diǎn)位置要深于前者的中和點(diǎn)位置,同時(shí)井口處的伸張力減少程度要小于前者。正如表2所示,兩者的最低安全系數(shù)都是在井口處,大小分別是1.66和1.68。類似這

樣的情況其實(shí)并不多見,因?yàn)樵谒釅哼^程中,由于高壓產(chǎn)生的一系列復(fù)雜的力才是主要的破壞因素,這個(gè)例子說明伸縮接頭對(duì)活塞力向上傳遞能夠起到很好的緩沖作用。

再選取B區(qū)塊b井為研究對(duì)象,用TDAS軟件計(jì)算油壓70 MPa;油壓70 MPa、套壓20 MPa;油壓90 MPa、套壓20 MPa時(shí)有無伸縮接頭的油管柱最小安全系數(shù)及位置。

在高壓酸化時(shí),壓力與溫差變化是對(duì)油管柱的主要破壞因素。油管柱會(huì)因注入溫度相對(duì)較低的壓裂液而收縮,同時(shí)也會(huì)受到活塞力和彎曲效應(yīng)的影響發(fā)生收縮形變。此時(shí)的油管柱兩端分別被井口和封隔器固定,任何形式的形變都會(huì)使得油管柱承受很大的壓力或者拉力,而伸縮接頭能夠有效地幫助油管柱補(bǔ)充形變,使油管柱承受的力減小。B區(qū)塊b井幾種不同方式的壓裂工況,均能說明這個(gè)問題。同時(shí)說明,對(duì)油套環(huán)空適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充平衡壓力,也能很好的提高油管柱的安全系數(shù)。

如果封隔器下還有較長的油管柱,建議使用非限向型封隔器加伸縮接頭的管柱組合。以C區(qū)塊c井在油壓70 Mpa時(shí)酸化為例。

C區(qū)塊c井在封隔器以下仍有600 m長的2/8"油管,當(dāng)高壓酸化時(shí),油管柱低端能夠產(chǎn)生巨大的活塞力,如果所選用的封隔器是限向型的,則巨大的活塞力會(huì)使600m長的2/8"油管發(fā)生很大的彎曲甚至損壞。如果封隔器為非限向型,則活塞力會(huì)傳遞到封隔器以上的整個(gè)油管柱,整體的油管柱共同來分擔(dān)底部巨大的活塞力,同時(shí)封隔器上部的伸縮接頭也能有效緩解管柱受力情況。另外補(bǔ)充第二種情況:如果C區(qū)塊c井選用的是限向型封隔器,且將伸縮接頭安裝在封隔器以下,伸縮接頭不會(huì)改變封隔器以下管柱的受力情況。

研究結(jié)論

按照作用力方式不同,將油管柱所受到的力分為"靜載荷"與"動(dòng)載荷"。靜載荷為隨油管柱形變發(fā)生變化的載荷;動(dòng)載荷為不隨油管柱形變而改變的載荷。例如:多層開采時(shí)兩封隔器之間或者封隔器與井口之間管柱的拉力為靜載荷;酸壓時(shí)壓力為動(dòng)載荷。當(dāng)靜載荷對(duì)油管柱施加作用力時(shí),有無伸縮接頭則有差異,例如酸壓時(shí)的B區(qū)塊b井;當(dāng)動(dòng)載荷對(duì)油管柱施加作用力時(shí),有無伸縮接頭效果一樣,例如酸壓時(shí)C區(qū)塊c井的第二種情況。

每個(gè)伸縮接頭的構(gòu)造都不相同,但原理大同小異。一般伸縮接頭都是由銷釘來釋放剪切力,銷釘?shù)膫�(gè)數(shù)決定了伸縮接頭剪切力的大小,如果伸縮接頭收到的外力小于銷釘?shù)募羟辛?那么伸縮接頭也不發(fā)揮作用。使用限向式封隔器能夠有效地減少油管柱底端活塞力的向上傳遞,減少封隔器上部油管柱的受力,減少其螺旋彎曲程度。使用限向型封隔器加伸縮接頭的管柱組合,比單純使用限向型封隔器和非限向型封隔器在大多數(shù)工況中都能更好的提高安全系數(shù)。