Renkantis naftos ir dujų gręžinių korpusą, svarbus techninis principas yra tas, kad didelio{0}}stiprumo korpusas turi būti suporuotas su specialiomis srieginėmis jungtimis ir negali naudoti įprastų API sriegių. Šis principas pagrįstas aiškiomis medžiagomis ir mechaninėmis priežastimis.
1. Didelio-stiprumo medžiagų savybių apribojimai
Pagrindinis didelio{0}}tvirto korpuso (pvz., P110, Q125) pranašumas yra didelis takumo stiprumas, leidžiantis atlaikyti didžiulę įtampą giliuose šuliniuose. Tačiau tokios medžiagos turi dvi būdingas savybes:
- Medžiaga turi palyginti mažą kietumą
Medžiagų stiprumas ir kietumas dažnai skiriasi vienas nuo kito. Kai didelio-stiprumo plienas padidina jo takumo ribą, sumažėja jo atsparumas plyšimui. Tai reiškia, kad sumažėja medžiagos tolerancija defektams ir įtempių koncentracijai.
- Darbo grūdinimosi tendencija yra reikšminga
Didelio-stiprumo plienas greičiau sukietėja, kai yra veikiamas įtempių ir deformacijų. Kai vietinė sritis patenka į plastinę deformaciją, ji labai linkusi į mikro-įtrūkimus.
2. Įprastų siūlų konstrukciniai defektai
API standartinių gijų (tokių kaip LTC, BTC) dizainas turi keletą pagrindinių problemų:
- Streso pasiskirstymas yra netolygus
Atliekant srieginį sujungimą, apkrova daugiausia sutelkiama į 2-3 sriegius, esančius arčiausiai peties. Baigtinių elementų analizė rodo, kad įtempis šiose vietose gali siekti 3-5 kartus didesnį už vidutinę vertę.
- Streso koncentracija yra gijos šaknyje
Mažas lanko spindulys sriegio dantų apačioje sudaro natūralų įtempių koncentracijos tašką. Esant tempimo apkrovai, tikrasis įtempis šiuose taškuose yra daug didesnis nei apskaičiuotas vidutinis įtempis.
3. Neatitikimo problema tarp dviejų
Kai didelio stiprumo{0}}medžiagos susiduria su įprastais siūlais, iškyla trijų lygių problemos:
- Materialinės nuosavybės konfliktai
Didelio-stiprumo medžiagos yra labai jautrios vietiniam įtempių padidėjimui, o įprasti siūlai tiksliai sukuria labai didelius įtempių smailes lokalizuotose srityse. Šis „jautrių medžiagų“ ir „įtempių koncentracijos struktūrų“ derinys yra labai linkęs sukelti ankstyvą gedimą.
- Plastinė deformacija yra nekontroliuojama
Veikiant išankstinei apkrovai ir darbinei apkrovai, srieginio kontakto srityje atsiranda plastinė deformacija. Dėl to, kad nėra sukimo momento peties, įprastų sriegių plastinės deformacijos laipsnį ir padėtį sunku kontroliuoti, o tai gali lengvai sukelti:
Pažeistas sandariklio paviršius
Siūlo forma susmulkinama
Suspaudimo jėgos praradimas
- Įtrūkimų išplitimo rizika
Labai{0}}stiprios medžiagos turi mažesnį atsparumą įtrūkimų plitimui. Kai įtrūkimas prasideda sriegio šaknyje, jis greitai plinta, o paprastų siūlų konstrukcija negali slopinti tokio sklidimo.
4. Specialių siūlų sprendimas
- Pagerinkite sriegio danties profilį
Naudokite trapecijos arba kablio{0}}formos danties konstrukciją, kad padidintumėte guolio plotą, kad apkrova pasiskirstytų tolygiau.
- Nustatykite metalinį-į-metalinį sandarinimą
Sukurkite nepriklausomą sandarinimo konstrukciją sriegių išorėje, kad sandarinimo funkcija nepasikliautų sriegiu.
- Padidinkite sukimo momentą pečių
Numatykite tikslius sukimo momento valdymo taškus, kad apribotumėte plastinių deformacijų diapazoną srieginėje srityje.
- Optimizuoti streso pasiskirstymą
Optimizuokite sriegio parametrus atlikdami baigtinių elementų analizę, kad sumažintumėte vietines įtempių smailes.
5. Pasirinkimo pasiūlymai
Remiantis pirmiau pateikta analize, specialios gijos turi būti naudojamos šiose situacijose:
- Visas korpusas pagamintas iš P110 ir aukštesnės klasės plieno
- Naftos ir dujų gręžiniai, kurių gylis viršija 3000 metrų
- Šuliniai, kuriuose yra korozinių medžiagų (H2S, CO₂)
- Aukšto -slėgio dujų gręžiniai, kuriuos reikia ilgai{1}}užsandarinti
- Sritys su sudėtingomis stresinėmis sąlygomis
6. Išvada
Naudojate itin tvirtus korpusus su įprastais siūlais? Didelė problema. Medžiagos stiprumas ir tai, kaip lengvai jis lūžta, nėra gerai derinamas su standartiniais siūlais, kurie sutelkia įtampą ir lengvai deformuojasi. Įmantrūs siūlai tai ištaiso pakeisdami formą, todėl tvirtus daiktus naudoti saugu.
Tai ne tik pinigų taupymas; taip turi nutikti dėl dalykų ir formų veikimo. Sujauki tai? Mokėsite daugiau, kad jis veiktų ir veiktų, tačiau tai svarbu dėl saugumo. Kurdami tikrus daiktus, laikykitės šios taisyklės.
