СКҚ классификациясы

Сорапты компрессорлық құбырлар. Мұнай кәсіпшілігінің коммуникацияларына арналған құбырлар

СКҚ-ның арналуы

Мұнайгаз кәсіпшілігінде қолданылатын құбырлар 4-ке бөлінеді: бұрғылау, шегендеу, сорапты компрессорлы, мұнай кәсіпшілігінің коммуникацияларына арналған құбырлар.

СКҚ-дан ұңғымаға түсірілетін бағаналар құрастырылады. СКҚ бағаналары келесідей мақсатта пайдаланылуы мүмкін:

- қабаттан сұйықтықты, сұйықтық қоспалары мен газды немесе тек газды шығару;

- ұңғымаға сұйықтықты немесе газды беру (технологиялық процесстерді іске асыру);

- ұңғымада жабдықты ілу;

- ұңғымада жөндеу және бұрғылау жұмыстарын жүргізу.

СКҚ классификациясы

СКҚ МЕМСТ 633-80 сәйкес және А және Б (А-жоғарғы дәлдік) түрінде жасау қарастырылады.

Құбырлар беріктік тобы келесідей болаттан жасалады: Д, К, Е, Л, М, Р. Сомен қатар, СКҚ маркасы Д16Т болатын алюминий балқымасынан да жасалады. Бұл балқыманың ағу шегі - 300 МПа, шыдамдылық шегі - 110 МПа. Д16Т құбырлары күкіртті ортада коррозияға да тұрақты болып келеді.

Құбырлар салмағы бойынша, А құбырларын пайдалануда +6,5 -тен – 3,5% -ға дейінгі ауытқу мүмкін болады, ал +8 -ден –6% -ға дейінгі ауытқуда Б құбырлары пайдаланылады. СКҚ-ның ішкі диаметрі ұзындығы 1250 мм шаблонмен тексеріледі. Қабырға қалыңдығы 3-7 мм-ден, ал ұзындығы 5-10 м-ге дейін болады.

СКҚ 4 түрлі конструкциялы болады:

- тегіс құбырлар мен оларға арналған муфталар (тегіс құбырларды жасау жеңіл, бірақ олардың ұштары әлсіз келеді);

- бұрандалары сыртқа қаратылған (В) құбырлар мен оларға арналған муфталар;

- тегіс жоғары саңылаусыздандырылған құбырлар (НКМ) мен оларға арналған муфталар;

- муфтасыз құбырлар (НКБ), бұрандалары сыртқа қаратылған.

Мысалы: (60х5-Е) – болаттан жасалған құбырлар, беріктігі Е, меншікті диаметрі 60 және қалыңдығы 5.

Тегіс СКҚ-ларда сыртқа немесе ішке қараған бұрандаларының конустығы 1:16, 60⁰ бұрышқа дөңгелектелген. НКМ және НКБ құбырларында да бұрандалары конусты, бірақ профилі трапециялы болып келеді. НММ және НКБ құбырларының бұрандалық бөлігі тегіс конусты және бұрандалық байланыстың муфталық бөлігінің конусына кіргізіледі және байланыстың қосымша саңылаусыздығын жалғастырады.

Қазіргі кезде шетелдік СКҚ-лар үлкен сұранысқа ие. Бұл құбырлар жиі АРІ ( Америка мұнай институтының) стандарты бойынша жасалады, SPEC 5B, SPEC 5BC, SPEC 5BX.

Соңғы жылдары үздіксіз оралатын құбырлар (муфтасыз немесе иілімді) кеңінен пайдалануда. Бұл құбырлардың ұзындығы 2500 м-ге дейін, кей жағдайда 5500м-ге дейін жетеді. Аталған құбырлар прокатталған станнан құрылыстық ұзындығы толық күйінде аралық бұрандалық байланыссыз шығарылады және бухтаға оралады. Бұлар ұңғымаға жоғарыжүктемелі автокөліктерге монтаждалған арнайы агрегатпен түсіріледі.

Мұндай құбырлар арқылы құмды тығындарды жууға арналған сұйықтықтарды жіберуге, жөндеу мен пайдалану жұмыстарына арналған жабдықтарды түсіруге болады. Үздіксіз иілімді құбырларды пайдалану арқылы бағаналарды көтеріп-түсіруге жұмсалатын уақытты қысқартуға болады, және де бұрандалық байланыстарды бұрап-шешу бойынша жүргізілетін ауыр жұмыстарды да азайтуға болады.

Үздіксіз иілімді құбырлардың кемшілігі – құбырларды көтеріп-түсіруге арналған жабдықтың қолайсыз болуы.

Мұнай кәсіпшілігінде ішкі қуысы шынымен, эпоксидті шайырмен қапталған СКҚ-лар кеңінен пайдаланылған. Салыстырмалы түрде аз тараған құбырлардың тағы бір түрі – эмальмен сырланған құбырлар. Мұндай қаптаулар құбырларда парафиннің жиналуынан және құбырдың ішкі қуысын коррозиядан сақтау үшін пайдаланылған. Сонымен қатар, мұндай қаптаулар ағынның гидравликалық кедергісін 20...30%-ға төмендетеді.

Шыны қаптауының жылутұрақтылығы жоғары және құбырлардың әлсіз деформациялануына берік келеді. Шыны бетінде парафин тұрақтамайды. Алайда шыны қаптауының да бірқатар кемшіліктері бар. Олардың бірі – құбырларды шынымен қаптау барысында пайда болатын микросызаттар. Аталған сызаттардың нәтижесінде металлдың коррозияға ұшырау ошақтары пайда болады да, сызаттардың орнында парафин жиналады. Екінші кемшілігі – құбырлар деформацияға ұшырау кезінде шыны да бұзылады. Шыныда қалыптыдан жоғары кернеулер пайда болмас үшін келесі шартты сақтау қажет:

Р < (σ_{в ш} / n) (F_ш + F_қ · Е_қ / Е_ш) ,

мұндағы, Е_қ, Е_ш – шыны мен құбырдың серпімділік модулі,

Р – мүмкін жүктеме,

σ_{в ш} – шынының беріктік шегі,

n – беріктік қоры, n = 1,3 1,5 ,

F_ш, F_қ – шыны мен құбыр қабатының диаметрлі қима ауданы.

СКҚ-дың есептеулерін технолгиялық және беріктілікке деп бөлуге болады. Технологиялық есптеріне келесілер жатады: құбыр арқылы қозғалысы кезіндегі ағынға қарсы гидравликалық қарсылығы, құбыр тізбегінде мұнайды көтеру үшін жұмыс істейтін газдың мөлшері құбарлардың ұзаруын тексеру.

Беріктілікке есептеулер құбырдың клесі берктік шектерінед қолданудың мүмкіншілігін тексереді: әсер ету күші, эфвивалентті кернеу. Циклды айнымалы әсер ету күші, құбырдың ұзындығы бойымен кілуіне әсер ететін күш, бұл барлық парамаетрлер СКҚ жұмысына байланысты анықталады. СКҚ-лар құбыр тізбегінің салмағы, оған қосылған қоңдырғы салмағы және сорылып жатқан сұйықтың қысымы себебінен ұзаруы мүмкін. Ұңғы түбіне сұйықты айдағанда құбыр тізбігінің жоғары жағында артық қысым себебінен кернеу пайд болуы мүмкін. Егер якорьге бұл қысым әсер етсе құбыр бойымен ұңғыма иілуі мүмкін.

СКҚ-ларда беріктікке есептеуді қарастырайық. Біріншіден, бұрандалы байланыстың ажырауына әкелетін күш әсерін есептейік.

Бұрандалы байланыстың ажырау (страгивание) деп құбыр бұрандасы муфтадан ажырауының басталуы. Оған себеп құбырға әсер ететін күштердің ағу шектен артқан кезде, құбыр жұмыралынып, мута кеңейіп, құбырлардың бұрандасының жоғарғы шеттері майысып, кесіліп ажырайды.

Ф.И. Яковлев құбырдың бұрандасының ажыраауына қажетті күшті анықтауға есепті шығарған. Ол бұрандадағы бұранданың шеттерінің бүгілуі және үйкеліс күші әсерінен туыдайтын бұрандалы байланысқа әсер ететін осьтін күш Р пен раидалы күштерін бірге қарастырған.

Сурет 1.4 Бұрандағы әсер ететін күштердің сүлбесі.

Қарастырлыған құбырладың қабырғсын жұқа деп қарастырған. СКҚ-ларда құбырлардың ішкі диаметрінң қалыңдығы атынасы құбырдың негізгі денеімен 10 ... 14, ал бұрандлы бөлігінде – 15... 20. Сонымен, құбырлардың бұрандалы бөлігін жұқа қабырғалы деп қарастырады. Жұқа және қалың қабырғалар үшін шекара қатынасы 18-20 мәндері.

Осьтік күштерінің ажыратқыш мәні ағу шегіне жеткенде пайда болатынын Ф.И.Яковлев ескерп, келесі теңдеуді алды.

Р= (1.1)

мұндағы, D_ор – құбырдың негізгі жазықтығындағы бұрандасының төменінде орналасқан денесінің орташа диаметір, D_ор = D_іш + b; D_іш, b – бұранда астындағы құбырдың диаметрі және қалыңдығы; - құбырдың жасалған материалы үшін ағу шегі, - бұранданың ұзындығы, - бұранданың профилінің бұрышы, үйкелу бұрышы l-резьба ұзындығы, α+φ – резьба қыры (профилі), d – үйкелу қыры. П.П.Шумилов Яковлевту формуласын дәлелдеді. Ол бұл формулаға коэффициент енгізді. Бұл коэффициент бұрандалы бөлігімен салыстырғанда қатаң құбырдың негзігі бөлігін ескереді.

η=b/(S+b) (1.2)

мұндағы, S – құбырдың номиналды қалыңдығы, онда

Р= (1.3)

СКҚ үшін = 60⁰. Болаттан жасалған құбырлар үшін үйкеліс бұрышын 9⁰ етіп алған жөн.

Кей жағдайларда, құбырдың қауіпті көлденең қимасы бөлігіне құбыр бойымен қозғалатын сұйықтың ішкі қысымы және осьтік жүктемелер әсер етеді. Онда құбырларды страгиванияға (ажырауға) тексеру жеткіліксіз болып табылады. Құбырларды сонымен қатар қатар қысымдардың әсері және осьтік жүктеменің әсеріне тексеру керек.

Біртекті төзімділікті СКҚ үшін сыртқы күштерінің әсерінен құбырдың тегіс бөлілгінде пайда болатын кернеулерді есептейді.

Есептеу нәтижесінде байқайтынымыз, шынының берік маркаларында 73х5,5 мм құбырларға түсетін мүмкін жүктеме 200 кН тең. Бұдан байқайтынымыз, шынымен қапталған құбырлардың бағана ұзындығы шыны қаптауының беріктігімен шектеледі. Ұңғымалық орталық сорапқа СКҚ түсіру кезінде бұл ұзындық 1500...1700 м-ден аспауы тиіс (беріктік қоры 1.3...1.5 болған кезде).

Құбырлардың эпоксидті шайыр қаптамасы да оларды парафиннің жиналуынан жақсы сақтайды. Эпоксидті шайыр шынымен салыстырғанда иілмелі болып келеді, алайда оның да өзіндік кемшіліктері бар. Шайырды пайдалануға мүмкін болатын тепмература 60-80⁰С құрайды.

Эмалденген құбырлардың қаптау беріктігі (шыны қаптаумен салыстырғанда), аязға тұрақты температурасы жоғары болып келеді және бетінің тегіс болуына байланысты парафин да жиналмайды. Эмалді қаптау технологиясы шыны мен эпоксидті шайырды қаптау технологиясымен салыстырғанда өте күрделі болып саналады.

Кесте 1.1