Разработка конструкции моментомера, для контроля момента свинчивания НКТ при работе гидравлического ключа ГК-1200
ВВЕДЕНИЕ
Механические трубные ключи предназначены для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений труб при их спуске-подъеме в скважинах [1].Особо важным является гарантирование сохранности труб в резьбовой части при свинчивании труб минимальных диаметров, поскольку привод механического ключа имеет моментную характеристику, рассчитанную на развинчивание трубы наибольшего размера, т. е. развивает момент, намного больший предельно допустимого для трубы минимального диаметра.Значение момента свинчивания задается в диапазоне для данного типоразмера НКТ. При свинчивании с моментом меньше, чем нижнее значения диапазона момента свинчивания, происходит недостаточная герметизация спущенного лифта из НКТ, вследствие чего происходят утечки в резьбовом соединении, так как герметизация резьбовой части НКТ осуществляется засчет пластической деформации зубцов резьбы и наличия смазки.
ВВЕДЕНИЕ 8
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
Механические трубные ключи 9
Ключи механические подвижные 13
Ключи механические неподвижные 16
Вывод 19
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 21
Обзор конструкций моментомеров 21
Разработка ключа с моментомером 29
Монтаж ключа при эксплуатации 33
ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 40
3.1 Расчет пружины 40
3.2 Расчет измерительной части моментомера 41
Расчет кинематики гидроключа 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Молчанов Г.В. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. Учебник для вузов / Г.В. Молчанов, А.Г. Молчанов. - М.: Недра, 1984, 464 с.Руководство по эксплуатации гидроключа ГК - 1200. Паспорт.
Справочник по нефтепромысловому оборудованию. Под ред. Е. И. Бухаленко. - М.: Недра, 1983.- 399 с.
Султанов Б.З. Управление устойчивостью и динамикой бурильной колонны / Б.З. Султанов.- М.: Недра, 1991.- 208 с.
Патент (RU) № 2179633. Устройство для контроля крутящего момента при свинчивании машинным ключом труб над устьем скважины/ П.Н. Апостольский// Бюллетень изобретений. -
Патент (RU) № 2184358. Устройство для измерения крутящего момента/ К.В. Жеребятьев// Бюллетень изобретений. -
Патент (RU) № 2179632. Индикатор крутящего момента ротора буровой установки/ П.Н. Апостольский// Бюллетень изобретений. -
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3 - х т. Т.3. - 5 - е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979.- 557 с.
Детали машин: Учеб. для вузов / Андриенко Л.А, Байков Б.А, Ганулич И.К. и др.; Под ред. Ряховского О.А.- 2 -е изд., перераб. - М.: Изд- во. МГТУ им. Баумана Н.Э, 2004.- 520 с.
Ишмурзин А.А. Оборудование и инструменты для подземного ремонта, освоения и увеличения производительности скважин: Учеб. Пособие / А.А. Ишмурзин.- Уфа.: Изд-во УГНТУ, 2003.- 225 с.
Попов Г.Е. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности / Г.Е. Попов, Л.Ф. Петришин. - М., Недра, 1986. - 244с.
Вредные вещества в промышленности: Справочник. Под общей ред. Н.В. Лазарева: Т. 1, 2, 3. - Л.: «Химия», 1976, 1977. - 590, 623, 607 с.
Князевский Б.А. Охрана труда в электроустановках / Б.А.
Князевский.- М.: Энергоатомиздат, 1983.- с. 34-36, 75-76.
Долин П.А. Справочник по технике безопасности / П.А. Долин.- М.: Энергоатомиздат, 1985.- с. 34-36, 75-76.
Найфельд М.Р. Заземление и защитные меры безопасности М.Р. Найфельд. - М.: Энергия, 1965.- с. 128.
Ранее отмечалось, что момент отвинчивания при спуско-подъемных операциях с НКТ всегда больше момента свинчивания труб. Момент отвинчивания примерно вдвое больше момента свинчивания, а кривая момента имеет ярко выраженный всплеск или в зоне начала отвинчивания, или в зоне конца свинчивания, которые принято соответственно называть откреплением и закреплением резьбы. Такой характер кривой объясняется конусностью резьбы.В обоих случаях - и при свинчивании и при отвинчивании - эти пиковые моменты прикладываются от 0,75 до 1,3 оборота резьбы. На остальных оборотах вращающий момент в десятки раз меньше максимального. С увеличением диаметров труб максимальные моменты увеличиваются, с уменьшением - уменьшаются. Для прочности и герметичности резьбового соединения момент свинчивания для каждого типоразмера НКТ должен быть строго определенным, а момент отвинчивания, развиваемый трубным ключом, должен обеспечить отвинчивание резьбы трубы наибольшего диаметра, на который рассчитал ключ. Величина этого момента колеблется в широких пределах для труб одного размера и зависит от глубин подвески колонны НКТ, степени агрессивности среды, температуры, времени пребывания труб в скважине, режима свинчивания, качества резьбы, характеристики смазки и достигает в отдельных случаях, например для НКТ диаметром 89 мм, от 5 до 6 кН^м.