Введение к работе
Актуальность работы. Интенсификация добычи и снижение себестоимости нефти и газа неразрывно связаны с повышением безотказности и долговечности действующего парка нефтегазопромыслового оборудования.
Одним из ответственных и наиболее распространенных видоз нефтега
зопромыслового оборудозгния является запорная арматура, используемая для
включения и отключения отдельных участков трубопровода и технологиче
ских аппаратов. ' .
Из различных видов запорной арматуры наибольшее применение в технологических системах внутрипромыслового транспорта, сбора, подготовки и хранения нефти и газа, а также в системах поддержания пластового давления нашли клиновые задвижки, имеющие достаточно простую конструкцию и низкий коэффициент гидравлического сопротивления.
Анализ причин отказов клиновых задвижек в технологических системах нефтегазопромыслов позволил установить, что 90 % выходов их из строя связано с потерей герметичности в контактном уплотнении затвора из-за разрушения уплотнительных поверхностей корпуса и клина.
В процессе эксплуатации клиновой затвор находится под давлением пульсирующего потока транспортируемого продукта и подвергается интенсивному воздействию абразивосодержащей и коррозионноакпгвной среды, что является причиной-его интенсивной коррозии под напряжением и гилро-кли газоабразивного износа, приводящих к быстрому разрушению уплотнительных поверхностей затвора и, как следствие этого, к потере его герметичности.
Технологические процессы изготовления и восстановления существующих конструкций клиновых затворов задвижки являются достаточно дорогостоящими из-за необходимости проведения трудоемких работ по при-
гонке соприкасающихся уплотнительных поверхностей затвора в процессе
его сборки. _ - .
Это в первую очередь связано со сложностью достижения требуемого взаимного положения соприкасающихся уплотнительных поверхностей корпуса и клина как при изготовлении, так и при ремонте задвижек и обусловлено недостаточной технологичностью и.низкой ремонтопригодностью применяемых конструкций клиновых затворов.
В связи с этим, проблема повышения технологичности и ремонтопригодности затворов клиновых задвижек является актуальной.
Цель работы. Повышение технологичности и ремонтопригодности клиновых затворов нефтегазопромысловой запорной арматуры путем использования в затворе самоустанавливающихся уплотняющих колец, крепление которых осуществляется с помощью. клеевого соединения обладающего требуемыми физико-механическими свойствами и долговечностью в эксплуатационных условиях.
Научная новизна. Впервые разработаны основные принципы создания многослойных клеевых соединений со слоями различного функционального назначения, обеспечивающих высокую прочность и длительный ресурс соединения уплотняющих колец с базовыми деталями клинового затвора запорной арматуры в осложненных условиях эксплуатации, и методы оценки качества этих соединений. Установлена функциональная зависимость прочности двухслойного клеевого соединения при разрыве от времени его нагру-жения т при заданной величине действующего растягивающего напряжения ар, вида среды и температуры, базирующаяся на кинетической теории прочности твердых тел. Показано, что при увеличении, неравномерности клеевого слоя, характеризуемой разницей в его толщинах, как и при увеличении толщины этого слоя, прочность соединения снижается. Установлено, что с ростом модуля упругости материала клеевого слоя интенсивность снижения
прочности соединения при увеличении толщины и неравномерности клеевого слоя существенно возрастает, а абсолютные значения прочности увеличиваются. Преддожена расчетная зависимость прочности клеевого соединения от модуля упругости и толщины клеевого слоя. Разработан метод расчета долговечности двухслойных клеевых соединений уплотняющих колец в различных эксплуатационных условиях при заданной минимально допустимой прочности этого соединения, определяющей его безаварийный межремонтный ресурс.
Практическая ценность работы. Предложена конструкция клинового затвора нефтегазопромысловой запорной арматуры со сменными самоуста-навливающимися вклеиваемыми кольцами, отличающаяся более высокой ремонтопригодностью и технологичностью по сравнению с серийными затворами такого же типа. Выбраны материалы грунтовочного и основного слоез для двухслойной конструкции клеевого соединения, обеспечивающие в исходном состоянии и при длительной эксплуатации запорной арматуры в различных эксплуатационных жидких и газообразных средахпри повышенных температурах наиболее благоприятный когезионный характер разрушения соединения по клеевому слою при разрыве, обусловливающий наибольшую прочность и длительный ресурс этого соединения.
Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и обсуждены на 1-ой и 2-ой Конференциях молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (новые технологии в газовой промышленности), ГАНГ им. И.М.Губкина, г.Мссюза, 1995 и 1997 г.г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано две работы. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, содержігпстраниц машинописного текстаТтаблиц, рисунков/Списка литера-
туры из' наименований/приложений.
