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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,安裝時調(diào)整產(chǎn)品兩端與管道或法蘭的安裝長度,對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,從而起到自動補償之目的。

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,對角一次均勻擰緊壓蓋螺栓,合其成為一個,并有一定的位移量,方便安裝維修時,根據(jù)現(xiàn)場尺寸進行調(diào)整。在工作時可以把軸向推力傳遞至整個管道。

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,從而起到自動補償目的。

單法蘭限位

適用于一邊與法蘭連接,一邊與管道焊接,安裝時調(diào)整產(chǎn)品兩端與管道或法蘭的安裝長度,對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,管道的安全運行。

雙法蘭限位

適用于兩邊均與法蘭連接,安裝時調(diào)整產(chǎn)品兩端連接長度,對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。

水壓實驗

1、DN65-150,以Pm=2.4 Mpa進行密封性實驗;

2、DN200-400,以Pm=1.5 Mpa進行密封性實驗;

伸縮接頭屬于管道補償器中接頭,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。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。支墩的位置選擇:間距6~12 m,D特別大時,L取3 m。支墩間距小→M、Q(彎矩和剪力)小→支墩造價高。支墩類型分為支承環(huán)式、鞍式、滑動式。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)用方面的文獻比較少見,本文結(jié)合理論知識與現(xiàn)場經(jīng)驗,將伸縮接頭的工作原理做一分析討論。選取三個不同區(qū)塊,每個區(qū)塊各選取一口典型氣井,對每口氣井設(shè)置坐封、酸化兩種工況。然后運用TDAS軟件分析計算,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算結(jié)果進行對比,從膨脹效應(yīng)、軸向力、三維應(yīng)力三個方面分析討論伸縮接頭的作用。

計算結(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的泥漿液進行坐封,用TDAS軟件計算得到以下結(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)力對油管柱的作用方式。坐封時要先對油管柱憋壓,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,這個過程中有無伸縮接頭對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時用TDAS軟件計算得到以下結(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,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。對于沒有伸縮接頭的油管柱,豎直向上的力會一直沿著管柱向上傳遞,最終就會使井口處的油管柱受到的伸張力有所減少;對于有伸縮接頭的油管柱,豎直向上的力在傳遞過程中就會因伸縮接頭的作用而中斷,此時的中和點位置要深于前者的中和點位置,同時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

樣的情況其實并不多見,因為在酸壓過程中,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,這個例子說明伸縮接頭對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井為研究對象,用TDAS軟件計算油壓70 MPa;油壓70 MPa、套壓20 MPa;油壓90 MPa、套壓20 MPa時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,壓力與溫差變化是對油管柱的主要破壞因素。油管柱會因注入溫度相對較低的壓裂液而收縮,同時也會受到活塞力和彎曲效應(yīng)的影響發(fā)生收縮形變。此時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,均能說明這個問題。同時說明,對油套環(huán)空適當(dāng)?shù)难a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,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,則活塞力會傳遞到封隔器以上的整個油管柱,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"動載荷"。靜載荷為隨油管柱形變發(fā)生變化的載荷;動載荷為不隨油管柱形變而改變的載荷。例如:多層開采時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;酸壓時壓力為動載荷。當(dāng)靜載荷對油管柱施加作用力時,有無伸縮接頭則有差異,例如酸壓時的B區(qū)塊b井;當(dāng)動載荷對油管柱施加作用力時,有無伸縮接頭效果一樣,例如酸壓時C區(qū)塊c井的第二種情況。

每個伸縮接頭的構(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�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)。