Расчетная часть-Расчет многофункционального плашечного превентора ППГ-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет многофункционального плашечного превентора ППГ-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

4. Техническое предложение
За основу предлагаемого решения было авторское свидетельство No2043480. Недостатками данного превентора является то, что он имеет только механический (ручной) привод. Наличие только механического привода неудовлетворительно тем, что при осложнениях невозможно полностью герметизировать скважину, а также возможны различного рода проблемы (намерзания на штурвале, и т.д.). Указанные выше недостатки данной конструкции устранены следующим образом: был добавлен гидравлический привод в роли вспомогательного, которым можно полностью герметизировать устье скважины при отказе механического привода. Вследствие чего, повысилась надежность герметизации.

5 Расчет основных параметров плашечного превентра

К основным параметрам плашечного превентора относят: размеры поршней гидроцилиндров, толщина стенок, расчет болтового соединения.

Выбор исходных данных

К исходным данным проектируемого плашечного превентора относят: рабочее давление в скважине, назначение превентора, проходной канал превентора.

D=60 мм;
D_про=230 мм;
P_раб=35∙〖10〗^6 Па;

Для подобного типоразмера превенторов используются станции гидроуправления с рабочими давлениями 16, 25, 32 МПа, согласно ГОСТ 13862-90.
Для начала определим усилия требуемые чтобы закрыть плашечный превентор. Они будут складываться из усилий преодолевающий трение, преодолевающих внутренне давление превентора и специальное усилие, зависящее от назначения превентора.

F_закр=F_тр+F_(вн.дав)+F_спец. (5.1)

Существует рекомендация, что силу трения принимать численно равной (при 2 герметизирующих кольцах на каждой плашке):

F_тр=230 Н.

Внутреннее усилие от давления в превенторе F_(вн.дав), выражает сопротивление закрытию превентора со стороны давления в скважине на плашки. геометрические параметры плашки:

F_(вн.дав)=L_пл∙H_пл∙P_раб, (5.2)

где, L_пл=285 мм;
H_пл=50 мм.

F_(вн.дав)=4,988∙〖10〗^5 Н.

Специальное усилие F_спец зависит от назначения превентора, т.е. какие плашки установлены в нем: срезные или нет.

F_спец=0.

Тогда

F_закр=4,99∙〖10〗^5 Н.

Рассчитаем максимальное механическое усилие, прикладываемое к системе ведущих валов (7 и 17).

Поступательное усилие на деталь 11 будет в 3,1 раза меньше чем F_закр (определено конструктивно).

F_(усил.11)=F_закр/3,11, (5.3)

F_(поступ.11)=1,604∙〖10〗^5 Н.

Учитывая, что у нас имеется 2 детали типа 11, то суммарное усилие увеличится вдвое:

F_(поступ.сумм)=2F_(поступ.11), (5.4)

F_(поступ.сумм)=1,604∙〖10〗^5 Н.

Расчет шарнирных соединений на срез

F_срез это усилие требуемое на срез шарнирного соединения:

τ_срез=F/A_(авер.) , (5.5)

A_(авер.)=n∙π/4∙d_шар,

где, n=1 число поверхностей по которым срез.


Для стали 30ХГСА:

τ_срез=650∙〖10〗^6 Па.

Диаметр пальца шарнирного соединения:

d_пальца=√((4∙(1,9∙F_(усил.11))/τ_срез )/(n∙π)), (5.6)

d_пальца=0,024 м.

Выбор диаметра штоков 7 и 17.

Штоки испытывают растягивающие, сжимающие и крутящие нагрузки.

Из фолы для затяжки резьбового соединения (И.А. Биргер Г.Б. Иосилевич - Резьбовые и фланцевые соединения, 1989г.):

M_z=0,2∙F_0∙d. (5.7)

где, F0 равно 1/50 осевого усилия резьбового соединения

F_0=1/25∙F_(поступ.сумм). (5.8)

Усилие оператора при ручном закрытии превентора

M_z=150N∙m, (5.9)

d=M_z/(0,2∙F_0 ). (5.10)

d=0,055 м.

Округляем до ближайшего стандартного значения метрической резьбы по ГОСТ 8724-02 и принимаем резьбу М56.

Расчет гидропривода

Определение максимальных усилий развиваемых гидроприводом

В спроектированном превенторе имеется дополнительная особенность. не встречающаяся в серийных превенторах. В слачае отказа механического привода имеется возможность закрыть превентор с помощью гидравлического привода. При этом, происхдит принудительный вывод механической части из зацепления со штоками плашек путем среза шарнирных соединений.

Таким образом, усилие требуемое от гидропривода будет составлять:

F_гидро=F_(поступ.11)+F_срез. (5.11)

Из заданного кзп пальцев шарнирного соединения:

F_срез=τ_срез∙2π 〖d_пальца〗^2/4, (5.12)

F_гидро=7,701∙〖10〗^5 Н.

Зададим, что превентор будет управляться СУ с давлением 25 МПа

P_ра=25∙〖10〗^6 Па.

Определим диаметр поршня:

d_порш=√((4F_гидро∙1,5)/(P_ра∙π)), (5.13)

d_порш=0,140 м.

Расчет толщины стенки гидроцилиндра

Площадь на которую действует разрывное усилие внутреннего давления:
S_раз=d_поршня×D_про/2 ; (5.14)

S_раз=0.028 м^2.

Определим суммарную реакцию, Н:

R_сумм=P_ра×S_раз; (5.15)

R_сумм=6.973×〖10〗^5 Н.

Таким образом в каждом из двух сечений будет действовать сила равная половине R summ, Н:

R_1=0.5×R_сумм; (5.16)

R_1=3.487×〖10〗^5 Н.

Определим площадь поперечного сечения для обеспечения трехкратного запаса прочности:

σ_Т=830×〖10〗^6 Па;

S_(попер.сеч.)=(3×R_1)/σ_Т ; (5.17)

S_(попер.сеч.)=1.26×〖10〗^(-3) м^2.

Толщина стенки будет равна:

b_стенки=S_(попер.сеч.)/(D_про/2); (5.17)

b_стенки=0.15 м.