Федеральноеагентсво по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего
профессиональногообразования
«Уфимский государственный нефтянойтехнический университет»
Кафеда: «Транспорт и хранение нефтии газа»
Контрольная работа
на тему: «Виды запорнойарматуры, ее назначение и конструкция»
Выполнил: студент группыГРз-07-02
Политаев М.А.
Проверил: преподаватель
Фазлетдинов Р.А.
Уфа 2010
Запорная арматура — предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе ипуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл«открыто-закрыто»). Сюда относятся задвижки, краны, запорные клапаны,поворотные затворы. Основное назначение запорно-регулирующей арматуры –перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду, а такжеобеспечивать необходимую герметичность. Завод трубопроводной арматуры следит закачеством выпускаемой продукции. Устанавливается арматура на трубопроводахвысокого и низкого давления, агрегатах и сосудах. Предназначена запорная арматурадля управления: водяной, газообразной, парообразной, газожидкостной массой,путем изменения площади диаметра проходного сечения отверстия. Она должнаобеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально онадолжна обеспечивать всего два состояния — открыта или закрыта — и может быть непредназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа.
По функциональномуназначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные классы:
— запорная — предназначенадля перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью;
— регулирующая — предназначена для регулирования расхода путем изменения количества протекающейпо трубопроводу рабочей среды. Регулирующая арматура управляется отпостороннего источника энергии;
— распределительная — предназначена для распределения потока рабочей среды по определеннымнаправлениям или для смешивания потоков;
— предохранительная — предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов отнедопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды.,защитная (отсечная) предназначенная для автоматической защиты оборудования итрубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессомизменений параметров или направления потока рабочей среды, а также дляотключения потока.
— фазоразделительная — предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от ихфазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики имаслоотделители.
Задвижка– одно из устройств запорной арматуры. Здесь, в отличие от кранов, запорныйэлемент совершает не вращательное движение, а возвратно-поступательное.Передвижение запорного элемента происходит перпендикулярно движению жидкости.
Хронологически задвижкипоявились одними из первых из устройств перекрытия водного потока. Это связанос их достаточной простотой и неприхотливостью в эксплуатации и ремонте. Внастоящее же время в связи с бурным развитием техники и технологическихпроцессов задвижки все чаще вытесняются при прокладке трубопроводовустройствами перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента. Задвижки,как и запорные краны, используются в основном в двух режимах: открыто изакрыто, т. е. когда запорный элемент находится в крайних положениях. Прииспользовании задвижки в промежуточном положении происходит разрушение еерабочей поверхности из-за вибрации, вызванной высокочастотным перемещениемисполнительного органа вдоль и поперек протекания жидкости при ее движении потрубопроводу. Расшатываются также и элементы крепления исполнительногоэлемента. Как результат – выход задвижки из строя раньше установленного срока.
Задвижки разделяют нанесколько видов. Клиновые, параллельные, с выдвижным и не выдвижным штоком.Применяются при давлениях от 2 до 200 атмосфер. Условный диаметр от 8 мм до 2м.
/>
Рисунок 1 ЗадвижкаЗМС-65-14 К1 ХЛ (Бакинская)
Таблица 1 Техническиехарактеристики задвижки ЗМС-65-14 К1 ХЛ
Технические характеристики
1. Рабочее давление, МПа (кг/см2) 14 (140) 2.Условный проход, мм 65
3.Температура рабочей среды не более К (С0) 393 (120) 4. Исполнение задвижки К1 5. Задвижка Корпус литой 6. Установленный срок службы ЗМС Не менее 12-15 лет 7. Конструкция задвижки Невыдвижной шпиндель 8. Замена манжет Под давлением
Фонтанная арматурапредназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режимаих эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций вумеренном и холодном макроклиматических районах для сред, содержащих СО2, Н2S,и пластовую воду. Собирается по схемам тройникового и крестового типов согласноГОСТ 13846 – 84.
В шифре фонтаннойарматуры приняты следующие обозначения: АФ – арматура фонтанная; конструктивноеисполнение по схемам ГОСТ 13846 – 84; а – двухрядная концентричная подвескаподъёмных труб; К – подвеска подъёмной колонны на резьбе переводника трубнойголовки (на муфтовой подвеске буква не пишется); Э – для эксплуатации скважин сЭЦН; В – способ управления задвижками (дистанционный и автоматический); первоечисло – диаметр условного прохода по стволу и боковым струнам в мм; второечисло – рабочее давление; ХЛ – климатическое исполнение для холодного района;исполнение по коррозионной стойкости: К1 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К2– для сред, содержащих СО2 до 6 %; К3 – то же, Н2Sи СО2 до 25 %; К2И – для фонтанной арматуры, изготовленной из малолегированнойи низкоуглеродистой стали, с применением ингибитора в скважине.
Арматура включаеттрубную головку, фонтанную ёлку, запорные устройства с ручным и пневматическимуправлением, дроссели.
Трубная головкапредназначена для подвески одного или двух рядов НКТ, их герметизации, а такжедля выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонтескважины.
Колонны подъёмных трубподвешивают на резьбе и на муфтовой подвеске.
Подвешивание колонн нарезьбе осуществляется: при однорядном лифте – на резьбе стволовой катушки; придвухрядном лифте: внутренняя колонна – на резьбе стволовой катушки, наружная –на резьбе тройника (крестовины) трубной головки.
Подвешивание колонн намуфтовой подвеске осуществляется: при однорядном лифте – на муфте в крестовинетрубной головки; при двухрядном лифте: внутренняя – на муфте в тройнике трубнойголовки, наружная – на муфте в крестовине.
/>
Рисунок 2 Арматурафонтанная АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ
(для УЭЦН, ППД ифонтанных скважин)
Ёлка предназначена длянаправления продукции скважины в выкидную линию регулирования режимаэксплуатации, для установки специальных устройств, при спуске скважинныхприборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления итемпературы среды, а также для проведения некоторых технологических операций.
В качестве запорныхустройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточныезадвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Они предназначеныдля перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании.
Таблица 2 Техническиехарактеристики арматуры фонтанной АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ
Технические характеристики
1. Рабочее давление, МПа (кг/см2) 21 (210) 2.Условный проход, мм: ствола/боковых отводов 65/65
3.Температура рабочей среды не более К (С0) 393 (120) 4. Подвешиваемая труба НКТ-73 ГОСТ 633-80 5. Тип запорного устройства Задвижка ЗМС 65х21 6. Обеспечение замены манжет в МЗС под давлением 21 МПа 7. Тройник Корпус литой 8. Задвижка Корпус литой 9. Крестовина Корпус литой / поковка 10. Переходник Корпус литой / поковка Установленный срок службы арматуры и ЗМС Не менее 12-15 лет
Для регулированиярежима эксплуатации на боковых струнах ёлки установлены регулируемые илинерегулируемые дроссели со сменной втулкой из износостойкого материала.
Фонтанные арматурыклассифицируют по конструктивным и прочностным характеристикам:
— рабочему давлению (7,14, 21, 35, 70, 105 МПа);
— схеме исполнения (6схем);
— числу спускаемых вскважину рядов труб;
— конструкции запорныхустройств;
— размерам проходногосечения по стволу скважины (50-150 мм) и боковым отводам (50-100 мм).
Все фонтанные арматурыприменяются с колонными головками ООК1 10” ´9 5/8 ´ 6 5/8 – 210 или колонная головкаконструкции ЦНИЛ ” ГАНГ ”.
Колонные головки,как и обсадные трубы, являются неотъемлемой частью конструкции скважины какинженерного сооружения. Они предназначены для подвески очередной обсаднойколонны, герметизации и контроля давления в кольцевом пространстве междусоседними колоннами труб.
/>
Рисунок 3 Обвязка колоннаяголовка ОКК1-35 К1 ХЛ
Конструкцияколонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечиватьоптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного имежтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине,глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления итемпературы.
Условия работы колоннойголовки достаточно сложны: нагрузка от веса обсадных колонн может превышать вглубоких скважинах несколько сот килоньютонов. Элементы колонной головкивоспринимают также давление среды, контактирующей с ними. Нарушение надежностиколонной головки неизбежно ведет к серьезным авариям, нанесению ущербаокружающей среде, а в отдельных случаях может быть причиной возникновенияпожаров, взрывов, несчастных случаев.
/>
Рисунок 4 Затворповоротный
Затвор– элемент трубопроводной запорной арматуры, где регулирующий (запорный) органповорачивается вокруг оси, которая не является его собственной осью. Наиболеераспространенной разновидностью этого типа трубопроводной арматуры являетсядисковый затвор, у которого регулирующий элемент сделан в виде диска.
По виду обеспечениягерметичности перекрытия потока жидкости дисковые затворы могут быть суплотнением металл-металл, с мягким седловым уплотнением, с тефлоновымпокрытием перекрывающих частей затвора. По типу присоединения его с системеводо- (трубо) провода затворы бывают с фланцами под сварку и под резьбовоесоединение.
Управление затвором, взависимости от усилия, необходимого для приведения его движущейся части срабочее положение, может быть при помощи просто рукоятки, через редуктор,посредством пневматического привода или электрического. Материал и конструкциязатвора должны быть таковы, чтобы он мог положенный срок работать не только наоткрытие-закрытие проходящей через него субстанции, но и регулироватьпроходящий объем. Для этого рукоятка затвора чаще всего выполняется сфиксатором, который позволяет стопорить рукоятку в различных угловыхположениях.
Такие эксплуатационныесвойства затворов, как удобство и простота их монтажа и замены уплотняющихэлементов, достаточная долговечность (до 100 тысяч открытий-закрытий),относительно низкая стоимость привели к их широкому применению в трубопроводнойотрасли.
/>
Рисунок 5 Кран запорный
Кран запорный — один из видов запорной аппаратуры. Может быть выполнен из различныхматериалов: сталь, латунь, какой-либо пластик и др. Но устройство у них у всеходно и то же – корпус и запорный элемент. Запорный элемент может быть выполненв виде цилиндра (цилиндрический кран) или в виде шара (шаровой). Реже в бытуможно встретить кран с коническим запорным устройством.
По производительностикраны запорные могут быть полнопроходным или полупроходными. Полупроходной кран– если перекрываемое отверстие по диаметру меньше диаметра подсоединяемых навход и выход труб. И соответственно полнопроходной — когда оно такое же.
Основная задачазапорного крана – перекрывать поток жидкости, проходящей через него. Т. е. унего два рабочих положения – открыто и закрыто. Понятно, что если ручку кранаповернуть не на 90 градусов, а, скажем, на 45, то поток проходящей жидкостиможно уменьшить грубо говоря в 2 раза. Таким образом, плавно меняя угол поворотаручки, можно плавно менять проходящий поток. Однако этого делать нерекомендуется, т. к. в зависимости от давления и состава жидкости кран запорныйможет повредиться, особо это касается острых кромок конструкции крана, которыемогут сточиться, результатом чего при полном перекрытии жидкость может навыходе крана продолжать сочиться.
Запорные краныприменяются как в промышленности (для транспортировки воды, нефтепродуктов,газа), так и в быту, для перекрытия в случае необходимости различных частей водопровода.
/>
Рисунок 6 Вентиль
Вентили.Это еще один класс устройств запорной арматуры. Здесь запорный элементнаходится на шпинделе. Вращательное движения в ту или иную сторону шпинделя (спомощью простого маховика или каких-либо приспособлений) преобразуется ввозвратно-поступательное движение запорного элемента, который регулирует потокпроходящей через него жидкости. Вращение шпинделя осуществляется или вручную(если усилие невелико) или с помощью какого-либо электрического(гидравлического) двигателя.
Массовый потребительнаиболее хорошо знаком именно с этим видом запорной арматуры в быту, т. к.различные модификации вентилей можно встретить в любой квартире, на загородномучастке, в различного рода общественных помещениях и т. п.
Наиболеераспространенный вид вентиля – это проходной вентиль, который устанавливаетсяна прямолинейных участках трубопровода. Основной недостаток – достаточновысокое гидросопротивление и как следствие – наличие зоны застоя жидкости врайоне установки такого вентиля. Этого недостатка лишен прямоточный вентиль,используемый в тех местах трубопровода, где не допускается снижения потока жидкостина выходе вентиля.
Также к наиболеераспространенным типам вентилей относятся угловые (соединяет две взаимноперпендикулярные части трубопровода) и смесительные (смешивают два потока жидкостис целью, например, поддержания заданной температуры).
/>
Рисунок 7 Клапанкомбинированный многофункциональный типа ККМ
Клапан комбинированныймногофункциональный ККМ-89х21 предназначен для установки вместо обратногоклапана в компоновке колонны НКТ при добыче нефти электроцентробежными насосами(ЭЦН)
Таблица 3 Техническиехарактеристики ККМТехнические характеристики ККМ-89х21
Рабочая производительность ЭЦН для работы клапана, м3/сут 80…800 Наружный диаметр, мм 89 Длина, мм, не более 370 Скорость подъема колонны, не более, м/с 0,3 Условный диаметр проходного отверстия, мм 32 Присоединительная резьба по ГОСТ 633-80 гладкая НКТ 73 Масса, кг, не более 10 Рабочее давление, МПа 21
Клапанывыполняют в трубопроводной арматуре роль своего рода датчиков, совмещенных сисполнительным устройством.
Основным типом являютсяпредохранительные клапаны, которые осуществляют автоматический выпуск (ватмосферу или в специальные емкости) избытка жидкости или газа (пара) изтрубопровода при образовании в нем давления, превышающего допустимоетехническими параметрами, тем самым предотвращая аварию трубопровода. По типуисполнительного механизма они могут быть пружинными и рычажно-грузовыми.
Применяются такжерегулирующие, перепускные, распределительные, смесительные, отключающиеклапаны, назначение которых несложно определить из их названия.
Отключающие клапаныосуществляют прекращение подачи жидкости или газа в трубопровод, начиная с егокакого-то участка, при ее недопустимом расходе (например, при разрыве трубы).
Перепускной клапанподдерживает заданное давление в определенном участке цепи трубопровода путемчастичного открывания и перепуска избытка жидкости или газа в другую ветвьтрубопровода.
Распределительныеклапаны (трехходовые или многоходовые) распределяют потоки рабочей среды вразличные участки трубопровода, чаще с пульта управления, в связи с чем оничасто имеют электромагнитный привод.
Смесительные клапаныиспользуются, если необходимо смешивать различные среды, имеющие как различнуютемпературу, так и различный состав. К таким клапанам предъявляются требованияподдержания постоянного состава или температуры (или того и другого).
Регулирующие клапаны.Их задача регулировать расход протекающей по трубопроводу среды (жидкость,газ). Управляются они чаще всего от внешнего источника энергии.
Списокиспользуемой литературы
1. Справочникинженера по добыче нефти
2. ШуровВ.А. ”Техника и технология добычи нефти» М.Недра,1983г
3. БойкоВ.С. “Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений” М.Недра,1990г.
4. Каталогизаводов изготовителей нефтедобывающего оборудования
5.В.Г. Крец, Л.А. Саруев “Оборудование для добычи нефти”. Учебное пособие