Лифт құбырлары. Сорапты-комрессорлы құбырлар (СКҚ). Мұнай өндірісінің коммуникациялық құбырлары

Мұ най ө ндірісінде қ ұ бырларды келесі жағ дайлар ү шін қ олданады: ұ ң ғ ы ішінде мұ най қ озғ алысы орын алатын оқ панды жасау ү шін, ұ ң ғ ы ішіндегі қ ондырғ ыларды орналастыру ү шін, ө ндіріс территориясында қ ұ бырларды жү ргізу ү шін. Қ олданылатын қ ұ бырлар ә ртү рлі болып келеді, сонымен бірге олардың негізгі 4 тү рін атауғ а болады: бұ рғ ылау, шегендеу, сорапты-компрессорлы жә не мұ най кә сіпшілігінің коммуникация қ ұ бырлары.

Қ ұ бырдың алғ ашқ ы ү ш тү ріндегі ә рбір қ ұ бырда муфтасы жоқ шетінен 0.4-0.6 метр қ ашық тық аралығ ында мынадай белгілер болады: шартты диаметрі (мм) жә не қ ұ бырдың нө мірі, болаттың тө зімділігі, қ абырғ асының қ алың дығ ы, шығ арылғ ан айы мен жылы, ө ндіруші зауыттың тауарлық белгісі. Бұ л белгілердің жанына ашық тү сті шайылмайтын бояумен белгілерді қ айталап жазады.

Сорапты компрессорлы қ ұ бырлардан тізбек қ ұ рылып, ұ ң ғ ыма бойымен тү сіріледі. СКҚ -ды қ олдану мақ саттары мынадай:

- қ абаттан алынғ ан сұ йық ты, сұ йық пен газ қ оспасын немесе газды жер бетіне кө теру;

- ұ ң ғ ы тү біне сұ йық немесе газды айдау ү шін (технологиялық процестерді орындау ү шін, ө німділікті арттыру немесе жө ндеу жұ мыстарын жү ргізу ү шін);

- ұ ң ғ ы ішіндегі қ ондырғ ыларды ілу ү шін;

- ұ ң ғ ы ішінде жө ндеу жә не бұ рғ ылау жұ мыстарын жү ргізу.

СКҚ -ң шартты белгілену ү лгілері:

Тө зімділік дә режесі Е, шартты диаметрі 60мм, қ абырғ а қ алың дығ ы 5мм қ ұ бырлар ү шін:

- 60х5-Е МЕмСТ 633-80 – тегіс қ ұ бырлар ү шін;

- В-60х5 МЕмСТ 633-80 – шеттері сыртқ а шығ арылғ ан қ ұ бырлар ү шін;

- МСК (муфталы сорапты компрессорлы)-60х5 МЕмСТ 633-80 – жоғ ары герметизацияланғ ан қ ұ бырлар;

- МзСК^*(^*муфтасыз сорапты компрессорлы)-60х5 МЕмСТ 633-80 – жоғ ары герметизацияланғ ан муфтасыз қ ұ бырлар.

СКҚ -лар МЕмСТ 633 бойынша жасалады. Ол бойынша тегіс қ ұ бырлар жә не оларғ а арналғ ан муфталар, шеттері сыртқ а шығ арылғ ан қ ұ бырлар жә не оларғ а қ ажетті муфталар, тегіс жоғ ары герметизацияланғ ан қ ұ бырлар мен оларғ а арналғ ан муфталар жә не муфтасы жоқ шеттері сыртқ а шығ арылғ ан қ ұ бырлар жасалынады. Тегіс қ ұ бырларды жасау жең іл, бірақ олардың шет жақ тарына жасалғ ан бұ ранданың есебінен шет жақ тарының тө зімділігі ә лсірейді. Ал бұ рандасы сыртында орналасқ ан қ ұ бырлардың бойы мен шет жақ тарының тө зімділігі жоғ ары болады. Оны тө зімділігі біркелкі қ ұ бырлар деп атайды. Оларғ а жасалғ ан муфтаның диаметрі қ ұ бырдың диаметрінен ү лкен болады (1.2-кесте). Тегіс қ ұ бырлардың резьбасы конустық кейіппен жасалынып, профильдік бұ рышы 60⁰-қ а тең болады.

1.2-кесте

СКҚ -лардың стандартты диаметрлері (МЕмСТ 633-80)

Тегіс жә не шеттері сыртқ а шығ арылғ ан СКҚ -лардың бұ рандасының конустығ ы 1: 16, дө ң геленген профиль бұ рышы 60 градусқ а тең. МСҚ жә не МзСҚ қ ұ бырлардың бұ рандалы бө лігінің соң ы конусты тегіс, ол ұ шы муфталы-конусты бұ рандағ а кигізіліп, қ осымша нығ ыздалады.

Қ ұ бырлардың шамасы бойынша А қ ұ бырлары (ө те дә л жасалынғ ан) ү шін ауытқ уы +6.5 тен –3.5% аралығ ында, ал Б қ ұ бырлары (аса дә л емес) ү шін ауытқ у +8 ден –6%-ғ а дейінгі аралық та болады.

СКҚ -лардың ішкі диаметрін ұ зындығ ы 1250 мм СКҚ ішкі диаметрінен 2-2.9мм-ге кем арнайы жасалынғ ан ү лгі арқ ылы тексереді. Қ абырғ аның қ алың дығ ына минусты 12, 5%-ғ а тең шақ тама орнатылғ ан.

Муфтасыз СКҚ -ларды ұ ң ғ ыларғ а тү сіру ү шін қ ұ рылымы кү рделі, қ ымбатқ а тү сетін элеваторлар қ олданылады. Олар қ ұ бырлар тізбегін тегіс немесе кең ейтілген бө лігінен ұ стап тұ ра алады. Ол ү шін элеватордың сыналы ұ стаушы органы мен конустық отырғ ызу беті болуы керек. Осығ ан байланысты оның қ ұ рылымының кү рделілігі кү рт артады.

Қ ұ бырлар тө зімділік тобы мынадай болаттардан жасалады: Д, К, Е, Л, М, Р. Сонымен қ атар, СКҚ Д16Т маркалы алюминді қ орытпасынан жасалынуы мү мкін. Бұ л қ орытпаның ағ у шегінің мө лшері 300 МПа, ал тө зімділік шегі 110 МПА-ғ а дейін болады. Қ орытпаның салыстырмалы тығ ыздығ ы 2, 72-ге тең. Алюмин қ орытпасынан жасалғ ан қ ұ бырлардың салмағ ы болаттан жасалғ ан қ ұ бырлардың салмағ ынан кіші, бірақ тө зімділігі де тө мендейді (Д-болаттан 1.25 есе кіші, К ү шін –1.67, Е ү шін –1.85есе). Сонымен қ атар, алюминнен жасалғ ан қ ұ бырларды терең тү сіруге болады.

Д16Т қ ұ бырларының сонымен қ атар, кү кіртсутегілік (H₂S) ортада коррозияғ а тө зімділігі жоғ ары болады, егер оны қ алың қ абатты анодпен қ аптаса, оның коррозияғ а тө зімділігі одан да артады.

Газдың қ ысымы 50 МПа (500 кгс/см²) дейінгі ортада МСҚ тегіс қ ұ бырлары муфталы байланысының кө мегімен герметизацияланады. Байланысу аймағ ының тө зімділігі қ ұ быр бойының тө зімділігінің 85-90%-ын қ ұ райды, ал ол МЕмСТ 633 тегіс қ ұ бырларының мә німен салыстырғ анда 25-35%-ғ а ү лкен болады.

Конусты нығ ыздаушы беттерінің қ ұ рылымы жә не бұ ранданың профилі МзСҚ 1 байланысындағ ы қ олданатын қ ұ бырларғ а ұ қ сас. Байланысты одан ә рі бекіткенде қ ұ бырлардың ішіндегі қ апталдары тү йісуге тү седі.

МСҚ типті қ ұ бырларғ а қ ажетті ажырату кү шін Р_стр анық тау ү зілуге қ ауіпті кө лденең қ има ү шін жү ргізеді. Аталғ ан қ има бұ ранданың біткен жерінен 12 мм ара қ ашық тық та болады жә не кү ш келесі формуламен анық талады:

. (1.3)

мұ ндағ ы, D_cp – қ ауіпті қ имадағ ы қ ұ бырдың орташа диаметрі, b – профильдің жұ мыс істеу биіктігі, – қ ұ быр материалының ағ у шегі, – болаттың пластикалық бө лігі ү шін Пуассон коэффициенті (0, 5-ке тең), – ү йкелісі бұ рышы (9⁰), – созу жү гін қ абылдайтын профильдің иілу бұ рышы, l – ұ сталып тұ рғ ан бұ ранданың ұ зындығ ы (l = L – 0.014 м), L – бұ ранданың жалпы ұ зындығ ы.

СКҚ -лардың ә рбір 8-10 метр аралығ ында бұ рандалы байлыныстарының орын алуынан оларды ұ ң ғ ыларғ а тү сіріп-кө теру жұ мыстары кү рт артады.

Қ азіргі уақ ытта, шетел елдерінің СКҚ -ры жиі қ олданыс табады. Бұ л қ ұ бырлар API, SPEC стандарттары бойынша жасалғ ан.

Бұ л СКҚ -ларының сыртқ ы диаметрі 26, 7 жә не 114, 3 мм аралығ ында жә не олардың шет жақ тары сыртқ а шығ арылмағ ан немесе қ ұ бырлардың муфтасының кең ейтілген қ ұ быршығ ы бар.

СКҚ -ларды біріктіру ү шін қ алыпты бұ рандадан (конустылығ ы 1: 16, профиль бұ рышы 60⁰, қ адамы 3, 175 немесе 2, 54 мм) басқ а арнайы трапециялы жә не тіректі бұ рандалар қ олданылады.

Герметизацияны жоғ арылату ү шін қ осымша нығ ыздаушы беттерді жә не тефлоннан жасалғ ан нығ ыздаушы сақ иналарды қ олданады. Коррозиядан сақ тау ү шін кейбір фирмалар қ ұ быр ішін пластмассамен қ аптайды.

СКҚ келесі тө зімділікті болаттардан да жасалынады: Н-40, J-55 (МЕмСТ 633 бойынша Д-ғ а сә йкес келеді) жә не N-80 API бойынша (5В спецификациясы), 5ВН API спецификациясы бойынша тө зімділігі Р-105 болаттардан, 5ВС API спецификациясы бойынша H₂S ортасы ү шін С-75 тө зімділікті (К, Е беріктік тобы) болаттан жасалады.

Тө зімділік тобы Н-40, J-55, N-80(E) жә не Р-105 (М) болаттардың химиялық қ ұ рамы стандарттарда кө рсетілмейді.

Болаттардың қ алыпты химиялық қ ұ рамдары 1.3-кестеде, ал материалдардың механикалық сипаттамасы 1.4-кестеде келтірілген.

Кестеде СКҚ материалдарының механикалық қ асиеттері API, SPEC 5B, SPEC 5BХ, SPEC 5BY ү шін берілген.

1.3-кесте

Болаттың химиялық қ ұ рамы

1.4-кесте

Материалдың механикалық сипаттамасы (СКҚ ү шін АР1 Spec 5 B, 5 ВС, 5ВХАРI Spec 5В, 5ВС, 5ВХ бойынша)

Соң ғ ы жылдары ү зіліссіз орамды, иілгіш жә не муфтасыз тегіс қ ұ бырлар (ұ зындығ ы 2500 м, кей жағ дайларда 5500 м) жиі қ олданыс тауып жү р. Бұ л қ ұ бырлар толық ұ зындығ ымен ө ндіріліп шығ арылады (немесе бө лек бухтамен 600-650 м-ден, бір-бірімен дә некерленіп байланысқ ан), олардың бұ рандасы болмайды жә не бухтағ а оралынып, ү лкен автомашинағ а орнатылғ ан арнайы агрегат арқ ылы ұ ң ғ ының оқ паны бойымен тү сіріледі.

Агрегаттың тарту қ ондырғ ысында СКҚ ү йкеліс кү шінің ә серінен ілініп тұ рады.

Мұ ндай қ ұ бырлар тізбегімен қ ұ м тығ ындарын жою ү шін сұ йық айдауғ а, жө ндеу жә не пайдалану жұ мыстары ү шін қ ондырғ ыларды ұ ң ғ ығ а тү сіру жұ мыстарын жү ргізуге болады. Ү зіліссіз тегіс қ ұ бырларды қ олдану арқ ылы тү сіру-кө теру жұ мыстарының уақ ыты азаяды, бұ рандаларды бұ рау-ажырату жұ мыстары жойылады.

Аталғ ан қ ұ бырлардың кемшілігі ретінде тү сіріп-кө теру жұ мыстарын жү ргізу ү шін қ олданатын қ ондырғ ылардың ү лкен болуын атап ө туге болады, себебі барабандағ ы қ ұ бырлардың бү гілу радиусының ү лкен болғ аны жө н, сонда қ ұ бырлардың қ алдық дифформациясы мейлінше азаяды. Бірақ В.Н.Ивановскийдің жү ргізген жұ мыстарына негізделетін болсақ, қ ұ бырлардың пластикалық дифформациясы оның жұ мысына ешқ андай ә сер етпейді. Сондық тан да агрегат барабанының радиусын 2-1, 8 м етіп жасауғ а болады. Қ алғ ан технологиялық кемшіліктер қ ұ бырларды қ олдану барысында жойылады.

Мұ най кә сіпшілігінде, сонымен қ атар ішкі жағ ы шынымен қ апталғ ан, эпоксидті смола жағ ылғ ан СКҚ жиі қ олданады. Бұ лардың ішінде ең аз қ олданылатыны – эмальмен қ апталғ ан қ ұ бырлар, себебі олар қ ымбатқ а тү седі. Мұ ндай ә діс қ ұ быр беттерін парафиннен жә не коррозиядан қ орғ ау ү шін қ олданылады. Сонымен қ атар, олар ағ ынның гидравликалық кедергісін 20-30%-ғ а азайтады.

Шынымен қ апталғ ан бет жоғ ары температурада қ олдануғ а тиімді болады жә не қ ұ бырлардың дефформациясы тө зімді болып келеді. Ә детте, шыны бетке парафин жұ қ пайды. Бірақ шынымен қ апталғ ан беттің де кемшіліктері болады. Олардың негізгісі – қ ұ бырдың бетін шынымен қ аптағ ан кезде микрожарылымдарының пайда болуы. Сондық тан бұ л жарылымдарда коррозия басталып, парафин жинала бастайды. Қ азіргі уақ ытта бұ л жарық шақ тарды жою ү шін жаң а технология қ олданылады.

Екінші кемшілік – қ ұ бырдың дефформациясы кезінде шынының жарылып кетуі. Бұ ғ ан металл (0, 21*10⁶ МПа) жә не шынының (0, 057*10⁶ МПа) серпімділік модульдарының айырмашылығ ы себеп болады. Сонда қ ұ бырлардың металының деформациясы кезінде шынының жұ қ а қ абатына ө те ү лкен кү штер тү сіп, оның бү тінділігі бұ зылады. Мұ ндай жағ дай қ ұ бырларды терең ұ ң ғ ыларғ а тү сіру жә не оны тасымалдау кезінде болады.

Шыныдағ ы кернеу оның шекті мә нінен аспас ү шін келесі шартты сақ тау керек:

P< (σ _ш./n)(F_ш+F_{қ ұ б}*Е_{қ ұ б}/Е_ш).

мұ ндағ ы, Р – шынының беріктігін сақ тауғ а негізделген шарттан анық талатын қ ұ бырларғ а ә сер ететін мү мкіндік кү штің мө лшері, σ _ш – шынының беріктілігінің шегі, n – беріктік қ оры (1.3... 1.5-ке тең), F_ш, F_{қ ұ б} – шыны жә не қ ұ бырдың кө лденең қ ималарының аудандары, Е_ш, Е_{қ ұ б} – шыны жә не қ ұ бырдың материалының серпімділік модульдері.

Есептеулер бойынша диаметрі 73х5, 5 мм қ ұ бырларда қ олданатын ең берік шынылар ү шін шекті ә сер ету кү ші 200 кН. Демек, іші шынымен қ апталғ ан қ ұ бырлардың беріктігі шынының беріктілігіне байланысты болады. Ұ ң ғ ығ а ортадан тепкіш сорапты СКҚ арқ ылы тү сіргенде, ол терең дік 1500-1700 м-ден аспауы керек.

Беттері эпоксидті смоламен қ апталғ ан қ ұ бырлардың ішінде парафиннің жиналып қ алуы кү рт азаяды. Шынымен салыстырғ анда эпоксидті смола иілімді болып келеді, яғ ни қ ұ барлардың деформациялануы кезінде ол жарылмайды. Бірақ оның да кемшіліктері бар. Смолаларды тек 60-80⁰С температураларда ғ ана қ олдануғ а болады.

Соң ғ ы жылдары эмальданғ ан қ ұ бырлар жиі қ олданыс табуда. Олардың ішкі беті механикалық тұ рғ ыда ө те тө зімді (шынығ а қ арағ анда едә уір), температурағ а да тө зімділігі жоғ ары, суық қ а шыдамды жә не беті тегіс, сонымен қ атар бетке парафин жиналмайды.

СКҚ -ны қ орғ ау ү шін қ ұ бырларғ а бірнеше қ абат эмаль жағ ылады. Эмальмен қ аптау технологиясы шыны жә не эпоксидті смоламен ө ң деуге қ арағ анда кү рделірек болады.

Жоғ арыда аталғ ан ү ш ә діс те парафинмен кү рес кезіндегі тиімді шаралар болып табылады. Пайдалану жағ дайына байланысты белгілі бір ә дістердің тиімді тү рі қ олданылады.

Қ ұ бырлардың бетін ө ң деудегі жалпы кемшілікке қ ұ быр ішіндегі муфталы байланыстардың коррозиядан қ орғ аныссыз қ алуын атауғ а болады. Бұ л жерлерде қ орғ алмағ ан орынды жабатын иілгіш қ ойылымдар немесе протекторлы сақ иналар қ олданылады. Бірақ бұ ндай шараларғ а байланысты қ осымша қ иыншылық тар пайда болады.