Расчет корпуса лубрикатора, находящийся под действием внутреннего давления газа

Для спуска или подъема на проволоке или канате инструментов, применяемых при посадке и извлечении газлифтных клапанов, применяют специальную установку для проведения скважинных работ, смонтированную на шасси автомобиля.

Лубрикатор скважинный применяется для герметизации устья скважины при спуске приборов для проведения гидродинамических геофизических исследований нефтяных и газовых скважин. Лубрикатор оборудован устройством для контроля давления и слива продукта. В лубрикаторе применено как одноступенчатое, так и двухступенчатое сальниковое уплотнение с возможностью замены рабочего сальника под давлением. Технические характеристики

Рабочее давление, МПа от 21 до 70 МПа Диаметр скребковой проволоки,мм от 1,8 до 2,5, а также под кабель от ø6,3 мм Сальниковое уплотнение 2-х ступенчатое Высота, мм по заказу потребителя Возможно изготовление лубрикаторов из двух составных частей – предназначенные для более удобной транспортировки.

Корпус, состоящий из проушины - 1, бобышки - 2, втулки - 3, цилиндрического стакана - 4 и фланца - 5, находится под действием избыточного внутреннего газа р равно 21 МПа.

Таблица 3.1 - Технические характеристики

Наименование параметра	Значение
Рабочая среда	Нефть и вода
Рабочее давление, МПа
Способ управления	Ручной
Класс герметичности по ГОСТ 9544 -2005	А
Рабочий диапазон температур окружающей среды	От -40 °С до +40 °С
Предельное значение температуры скважинной жидкости	Не более +100°С
Масса, кг

Коэффициент запаса прочности выбираем равным 3,8. Тогда допускаемое напряжение для стали 35 при расчете данного корпуса будет равно Диаметр цилиндрического стакана D_в равен 72мм, длина равна 2000мм. Рабочая температура в корпусе превышает 100 .

Определить толщину стенки корпуса. Предел прочности при растяжении _в для стали 35 по данным таблицы 3.2 принимаем равным 500 МПа.

Таблица 3.2 - Пределы прочности при растяжении тонколистовой и горячекатаной толстолистовой сталей

Марка стали	в, МПа
0.8	275-370
	275-410
	315-440
	340-490
	390-540
	440-590
	490-635
	540-685
	540-735

Таблица 3.3 - Коэффициенты запаса прочности для труб

Виды труб	Коэффициенты запаса прочности
в	т
Бесшовные трубы	3,8	1,7
Трубопроводы	4,0	1,8

[ ] = = 132 Па = 132 МПа.

Толщину стенок корпуса лубрикатора находят по формуле

= + _с, (3.1)

где - внутреннее давление газа в корпусе;

- внутренний диаметр цилиндрического стакана;

[ ] - допускаемое напряжение при растяжении для материала стенки корпуса;

- коэффициент прочности;

_с – прибавка на коррозию к толщине стенки корпуса.

Толщина стенки корпуса по формуле (3.1) будет равна (без учета прибавки на коррозию)

= = 0,0047 м.

Принимаем ее равной 5мм.

Таблица 3.4 - Значения модуля продольной упругости и коэффициента Пуассона для некоторых материалов (при температуре ±40 )

Наименование материала	Модуль продольной упругости, МПа	Коэффициент Пуассона
Сталь: углеродистая легированная	(2-2,1)	0,24-0,28
2,1	0,25-0,30
Чугун серый, белый, ковкий	(0,8-1,6)	0,23-0,27
Латунь	(0,9-1,1)	0,32-0,42
Алюминиевые сплавы	(0,7-0,72)	0,32
Дюралюминий катаный	0,71	0,32-0,34

Для стали по таблице 1.8 принимаем модуль продольной упругости Е=2 Па, коэффициент Пуассона = 0,3.

Наружное давление, при котором теряется устойчивость корпуса лубрикатора, называют критическим. Оно зависит от геометрической формы, размеров и от физических свойств материала корпуса.

Стакан корпуса подразделяется на длинные и короткие. В качестве критерия для сравнения служит критическая длина стакана корпуса, рассчитываемая по формуле

L _кр = 4,644 , (3.2)

где - радиус стакана корпуса;

– толщина стенки оболочки;

- коэффициент Пуассона материала стакана корпуса.

Критическая длина сосуда по формуле (2) равна

L _кр = 4,644 = 12,7 м.

В упругой стадии критическое давление зависит не от прочности материала, а от модуля упругости и коэффициента Пуассона, критическое давление находим по формуле

N = 1 + , (3.3)

N = 1 + = 21МПа;

_кр = + , (3.4)

_кр = + = 49603 +

+ 457876,43 = 19738271 Па = 19,74 МПа;

Рабочее давление принимают в несколько раз меньше критического

= , (3.5)

где – коэффициент, называемый запасом устойчивости.

При запасе устойчивости = = 0,91 находим

= = 20,88МПа 21 МПа;

Отсюда заключаем, что выбранная толщина стенки корпуса удовлетворяет условиям работы.

Дата добавления: 2015-08-20