Труба экспандированная что означает

Изобретение относится к металлургической промышленности, более конкретно к способам производства сварных труб больших диаметров.

Известен способ изготовления труб с формированием их из листов изгибом, см. патент Японии 62-50018, 87.03.04 (заявка 2-20328). Отдельные участки листа изгибают в первой стадии процесса в различных направлениях. Но точность труб при этом весьма низкая.

Известен также способ изготовления «продольно-сварных труб», см. патент ФРГ 3841795, В21С 37/03, от 1990 г. В гибочной клети создают кривизну, равную кривизне трубы, а в сварочном агрегате соединяют кромки трубы сваркой. Но именно после сварки возникают отклонения формы трубы от цилиндрической, и ее точность низкая.

Известен способ калибровки и правки труб согласно патенту США №4926667, МКИ В21С 23/00, В21D 3/00 (НКИ 72-256), от 1990 г. Способ предусматривает операции установки в трубу конической оправки и реализацию ее движения вдоль длины трубы с ее экспандированием (расширением).

Но силы трения между оправкой и стенкой трубы будут весьма большими, и для труб больших диаметров этот способ неприменим. Известное устройство по патенту ФРГ №2953046, МКИ В21D 26/10, предусматривает осуществление способа электромагнитной раздачи труб, но этот способ очень сложно реализовать для стальных труб больших диаметров.

Известен также способ, описанный в монографии В.Н. Шинкина «Сопротивление материалов для металлургов», М., Изд. Дом МИСиС, 2013, 655 с. Способ предусматривает формовку труб из листа изгибом, сварку, например, четырехдуговой сваркой сначала внутреннего шва, а потом наружного, и экспандирование, т.

е расширение трубы движением ряда сегментов в радиальных направлениях, см. указанную монографию, стр. 575, 599-600.

Этот способ сейчас наиболее распространен и часто применяется, однако при экспандировании хотя обеспечивается повышение точности размеров трубы, но неизбежно создается волнистость трубы с малыми длинами волн, а такие волны являются гораздо более опасными, чем волнистость со значительными длинами волн.

Из-за разрушений нефтепроводов в РФ ежегодно вытекает 10-15 млн. тонн нефти, что приводит к убыткам до 270 млн. долларов в год (см. указанную монографию В.Н. Шинкина, стр. 638).

• Наиболее близким аналогом данного изобретения является способ экспандирования по авторскому свидетельству СССР №822952 от 1981 г.
• Данный способ включает введение в трубу экспандера с размещенными на осях сегментами, расположенными относительно трубы с зазором, перемещение всех сегментов в радиальных направлениях и деформацию расширением сегментами ее стенок.
• Этот способ обеспечивает повышение точности по длине трубы, но колебания кривизны по периметру сечений остаются значительными, а точность низкой.
• Предлагаемый способ имеет целью уменьшить колебания кривизны и величин напряжений в трубах, повысить их надежность при эксплуатации.
• Указанная цель достигается тем, что в процессе экспандирования деформацию трубы расширения осуществляют циклами, на каждом из которых перемещают все сегменты в радиальных направлениях и осуществляют деформацию расширением стенок трубы, а затем отводят их от трубы с образованием зазора относительно ее стенки и поворачивают на угол, равный половине угла между осями соседних сегментов, после чего сегменты перемещают в радиальных направлениях и осуществляют деформацию расширением участков стенки трубы с минимальным диаметром, полученном в предыдущем цикле.

Кроме того, предусмотрена реализация способа, в котором поворот сегментов на угол, равный половине угла между осями соседних сегментов, осуществляют посредством их возвратно-вращательного движения. Кроме того, деформацию расширением осуществляют только концевых участков трубы длинами, равными 1,5-2,0 их диаметра.

Именно указанные отличительные признаки обеспечивает решение поставленной задачи: уменьшение колебаний кривизны, а также величин напряжений по периметру труб, а следовательно, повышение их надежности в процессе эксплуатации.

Пример реализации способа иллюстрируется чертежами, приведенными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8.

На фиг. 1 показана схема реализации процесса экспандирования трубы, на фиг. 2 — силовая головка экспандера, а на фиг. 3 — один из сегментов, соединенных с гидравлическим цилиндром, осуществляющим его перемещение.

На фиг 4 показано общее расположение 12 силовых гидравлических цилиндров, а на фиг. 5 — схема расчета величин колебаний радиуса трубы, возникающих в процессе экспандирования.

На фиг. 6 показаны сравнительные схемы идеальной круглой трубы и ее реальной конфигурации после завершения процесса экспандирования.

На фиг. 7 показано положение сегментов после завершения первого цикла расширения трубы, отвода их от поверхности трубы и поворота на угол, равный половине угла между осями соседних сегментов.

На фиг. 8 показана схема деформации трубы при реализации второго цикла экспандирования.

На указанных чертежах приняты следующие обозначения.

Труба 1 подвергается давлению со стороны сегментов 2, 3 и т.д., совершающих движения в радиальных направлениях под воздействием гидравлических цилиндров 4, 5 и 6, 7, при этом форма трубы, искаженная в процессах вальцовки и сварки, приближается к конфигурации круглого цилиндра.

Гидравлические цилиндры установлены в опорном цилиндре 8, с которым соединен блок гидравлических приводов 9. Опорный цилиндр установлен на валу 10, а труба оперта на приводной рольганг 11 с роликами, имеющими круглые калибры. Имеется переносная опора вала 12.

Головка экспандера в виде опорного цилиндра и блока гидравлических приводов снабжена приводом ее вращения (поворота) в виде шестерен 13, 14 и гидравлического двигателя 15. Возможно, конечно, использование в качестве привода электродвигателя.

Приведем пооперационное описание способа.

Первая операция состоит в том, что трубу 1 укладывают на рольганг 11 с профилированными роликами и подают по рольгангу влево так, что узел экспандера вводится внутрь трубы. При этом сегменты 2, 3 и другие цилиндрами 4, 5, 6 и 7, фиг. 1, отведены, так что диаметр экспандера уменьшен и между сегментами 2, 3 и трубой 1 имеется зазор.

Вторая операция состоит в подводе подвижной опоры 12 и ее регулировании по высоте до контакта с валом 10 круглого сечения. На роликах опоры 12 предусмотрены круглые калибры.

При реализации третьей операции осуществляют деформацию расширения стенки трубы движением сегментов 2, 3 и других в радиальных направлениях воздействием гидравлических цилиндров 4, 5 и 6, 7, установленных на опором цилиндре 8 (с котором соединены блок цилиндров 9 и вал 10).

Предусмотрена возможность использования для перемещения сегментов автономного гидравлического привода, в котором нет внешнего подвода, рабочей жидкости (масла), см. статью «Автономный модуль перемещения с электрогидравлическим приводом». / Приходько Б.А., Бровман М.Я.

// «Вестник машиностроения», 1996. №4. С. 44-45.

Весь объем рабочей жидкости находится в полостях гидравлических цилиндров и в блоке 9, поэтому при движении поршней цилиндров рабочая жидкость перемещается из одной полости цилиндра в другую, а также в блок 9, а при изменении направления движениях сегментов — в обратных направлениях. Благодаря этому нет необходимости подвода к экспандеру рабочей жидкости и применения системы шлангов (подводится только провод для питания двигателей насосов в блоке 9, но можно использовать для этой цели и аккумуляторы).

Четвертая операция заключается в том, что после деформации расширения участка трубы все сегменты (2, 3 и т.д.) цилиндрами 4, 5, 6, 7 отводят в исходное положение так, что между сегментами и поверхностью трубы образуется зазор. Положение сегментов перед началом процесса их отвода от поверхности трубы 1 показано на фиг. 2.

На фиг. 3 показан отдельно сегмент 2 с приводом его перемещения в виде гидравлического цилиндра 4.

На фиг. 4 показано расположение всех сегментов, в настоящее время чаще всего используют их число, равное 12, поэтому угол между осями отдельных сегментов (4 цилиндров) равен

Соседний сегмент движется под углом α к линии Ох вдоль оси Ох'.

Поверхность трубы начальным радиусом R0, фиг. 5, соответствует не окружности радиусом , показанной на фиг. 5 пунктиром, а линии А'В', при этом наибольшее отклонение профиля трубы от окружности постоянного радиуса равно отрезку А'С, фиг. 5.

На фиг. 6 показана форма трубы при использовании шести сегментов (и величине угла α=60°).

Здесь, как и на фиг. 5, форма окружности постоянного радиуса, равного , которую желательно реализовать, показана пунктиром (на фиг. 6 также показано пунктиром начальное положение сегментов при радиусе трубы R0). На фиг. 5 и фиг. 6 величины перемещений сегментов показаны для наглядности в увеличенном масштабе.

Пятая операция, соответствующая отличительному признаку данного изобретения, заключается в том, что после отвода сегментов от стенок трубы все сегменты поворачивают относительно оси экспандера на угол, равный половине угла между соседними сегментами, т.е. на угол 0,5α.

Поворот осуществляют приводом через шестерни 13, 14 от гидравлического двигателя 15. При этом происходит вращение вала 10 и узлов 8, 9 с гидравлическими цилиндрами и сегментами.

Положение сегментов после поворота детали 8 со всеми цилиндрами и сегментами показано на фиг. 7. Здесь же стрелкой показано направление вращения.

После поворота участки максимальных расстояний от центра О до максимального радиуса на поверхности сегментов совпадают в радиальных направлениях с участками минимального диаметра трубы, полученного в предыдущем цикле ее расширения.

Точка максимального радиуса сегмента 2 находится после поворота на одном и том же радиусе с точкой поверхности трубы М2, имеющей минимальный радиус.

Шестая операция состоит в том, что вновь перемещают все сегменты (2, 3 и другие) с помощью гидроцилиндров (4, 5, 6, 7 и других) в радиальных направлениях и повторяют операцию расширения трубы 1. Положение сегментов после реализации шестой операции показано на фиг. 8.

Положение стенки трубы до операции здесь показано пунктиром, и на сегменте 2 оно соответствует линии М1М2М3. Давление на стенку трубы 1 со стороны сегмента 2 начнется в точке ее минимального радиуса: М2.

Профиль трубы после реализации этой операции будет соответствовать уже не линии М1М2М3, а линии М1NМ3М4, и колебание величины радиуса будет уменьшено в 4 раза (по сравнению с величиной, достигнутой после реализации первого расширения трубы).

На этой стадии процесса осуществляют деформацию расширения участков трубы, имеющих минимальные диаметры.

Далее эти операции можно повторять, реализуя третий, четвертый и т.д. циклы деформации расширения трубы давлением сегментов после их реверса и последующего поворота перед каждым новым циклом нагружения перемещением сегментов в радиальных направлениях.

1. Но, как показывают расчеты, как правило, двух циклов расширения трубы (с поворотом между их реализацией) оказывается достаточно.
2. Седьмая операция состоит в том, что после отвода сегментов от стенки трубы 1 трубу 1 перемещают рольгангом 11 (влево) на расстояние, равное (0,85-0,90) длины сегментов (2, 3 и других), и вновь повторяют циклы деформации расширения трубы с поворотами между циклами деформации.
3. Эти операции повторяют последовательно вдоль длины трубы.
4. Можно реализовать не вращение головки 8 с гидроцилиндрами и сегментами в одном и том же направлении (между циклами деформации расширения трубы), а возвратно-вращательное движение сегментов между циклами деформации трубы.

В этом случае направление вращения головки 8 изменяют после реализации каждого цикла деформации расширения трубы. В ряде случаев достаточно осуществлять радиальные перемещения сегментов и последующие их повороты (после разгрузок) только на концевых участках труб длинами, равными (1,5-2,0) их диаметров.

Это обеспечит возможность качественной сварки труб по длине трубопровода, а на других участках отклонения радиусов трубы будут иметь большую длину «волн» (колебаний радиуса по периметру), а такие «длинные волны» (соответствующие овальности, эллиптичности) оказывают гораздо меньшее влияние на прочность трубы, чем колебания профиля трубы с малыми длинами волн.

При длине концевых участков, подвергаемых деформации расширения (экспандирования), меньшей 1,5 диаметра, не будет обеспечена близость конфигурации концевых участков соседних труб, что затруднит их сварку. При длине данного участка, превышающей два диаметра, будет излишне увеличена зона деформации. Это подтверждает оптимальность указанного интервала.

Известно, что в трубе с толщиной стенки h при воздействии внутреннего давления газа или жидкости p возникают напряжения

где — К — кривизна, величина, обратная радиусу кривизны.

Особенность этих формул в том, что напряжения зависят не только от функций, описывающих форму детали (трубы), но и от кривизны, т.е. от первых двух производных этих функций. При отклонении х величин, входящих в формулу (1), на Δp, Δh и ΔК отклонение величины напряжений

Колебания кривизны наименее точно определены и могут вызвать случайные колебания напряжений, что вынуждает увеличивать запас прочности и толщину стенок трубы, увеличивая массу труб (и их стоимость), чаще всего третье слагаемое в (2) дает наибольший вклад в величину погрешности.

Если принять, что форма поверхности трубы описана уравнением

• где r и — полярные координаты, е, n — постоянные, характеризующие отклонения радиуса трубы от постоянной (номинальной) величины радиуса R0, то в результате расчетов можно определить кривизну в виде
• где ƒ1, ƒ2 — функции е, n, которые при изменении от до дают интервал возможных колебаний величины кривизны
• Отсюда следует важный вывод: относительные колебания кривизны, согласно формуле (2) напряжений, возрастают с увеличением .
• Если, например, и при , то при n=12 (как чаще всего при использовании 12 сегментов) и при e=10-3 .
• Колебания кривизны в пределах ±0,286 могу быть опасными для долговечности трубы трубопроводов.
• Известные методы экспандирования при n=12 создают колебания кривизны с малыми длинами волн, а это может быть опасным для труб.
• Если число сегментов равно «n», а их перемещение за один цикл нагружения — , то реализуется величина
• ,
• а при малых величинах
• ,
• где α в радианах.
• Разность величин радиусов равна S=eR0.
• После поворота на угол 0,5α и второго цикла нагружения эти величины снижаются в 4 раза.
• Приведем пример реализации способа.
• Трубу диаметром 1420 мм изготовляют из стального листа классов прочности K38 — K65 изгибом, и после сварки разность величин радиусов равна 7-10 мм. После экспандирования согласно формуле (5) при реализации первого цикла расширения трубы сегментами и при величинах , , может возникнуть величина
• .
• Согласно формуле (5) такая величина «е» приведет к колебаниям кривизны
• (по формуле (4)).
• Но после отвода сегментов от трубы, их поворота на 15° и второго цикла нагружения величины «е» и уменьшатся в четыре раза – до
• ,
• и такие колебания в пределах ±10% можно считать допустимыми.
• Таким образом, использование экспандирования — расширения трубы давлением жестких сегментов с разгрузками, поворотами сегментов и повторными операциями нагружения трубы после поворота сегментов — позволяет значительно повысить точность кривизны поверхности труб и, следовательно, уменьшить диапазон возможных колебаний величин напряжений, что повысит надежность и долговечность труб.

Экструдирование или экспандирование? Узнайте мнение специалиста

12 июля 2019

// Экструдеры Наши заказчики часто спрашивают, в чем отличие экструдированных от экспандированных кормов. Для того, чтобы разобраться в этом, предлагаем ознакомиться со статьей, опубликованной в спецвыпуске журнала «Свиноводство». В ней достаточно подробно описаны особенности экструдирования и экспандирования кормов. Также предлагаем вам прочитать мнение нашего специалиста и узнать, в чем преимущества экструдирования перед экспандированием.

Владимир Невдах, инженер сервисного центра компании «ЖАСКО»:

Получить недорогой, безопасный, легкоусвояемый корм – вот основная цель процесса экструдирования. Всего этого удается достичь благодаря изменениям молекулярной структуры сырья, которые происходят во время экструдирования, а именно: разрушаются клеточные стенки зерна, изменяются химические связи, крахмал гидролизуется и превращается в простые моносахариды и декстрины. Также в результате разрушения вторичных связей высвобождаются составные части протеина – аминокислоты, разрушаются антипитательные соединения, такие как ингибиторы ферментов и гормонов, разрушаются микотоксины. Но все эти процессы возможно реализовать только при использовании качественного оборудования и грамотно подобранной технологии. Только при соблюдении всех необходимых условий экструдирования будет заметен результат использования экструдированных кормов: снижение себестоимости кормов, уменьшение падежа животных, повышение сохранности кормов, увеличение прироста массы животных.

Экспандер похож на экструдер, но он создает меньший сдвиг, давление и температуру в стволе.

Экструзия создает такую силу сдвига, которая является ключевым фактором деактивации антипитательных факторов, в результате происходят более интенсивные, по сравнению с экспандированием, стерилизация микробов, высвобождение природных антиоксидантов, и, наконец, увеличение усвояемости питательных веществ.

Особенности технологии производства комбикормов А. Макаринская, к. т. н., доц., Е. Воецкая, к. т. н., доц., А. Лапинская, к. т. н., доц. Спецвыпуск «Свиноводство», сентябрь 2017 Животноводство является одной из ведущих отраслей агропромышленного комплекса, обеспечивая производство продукции животного происхождения для удовлетворения растущих потребностей населения в основных продуктах питания. Успешное развитие животноводства возможно на основе развитой и прочной кормовой базы, в создании которой комбикормовая промышленность играет большую роль. Она призвана снабжать животноводческие хозяйства комбикормами высокой питательности, содержащими все необходимые для животных вещества: белки, углеводы, жиры, минеральные элементы и витамины. Увеличение производства продуктов свиноводства возможно благодаря применению новых технологий и внедрению достижений научных разработок. Одним из главных направлений повышения продуктивности свиней является полноценное кормление. То есть получение животными в сбалансированном рационе всех необходимых питательных и биологически активных веществ, смешанных в определенном соотношении для данного вида, возраста и характера продуктивности. В организации научно обоснованного кормления сельскохозяйственных животных комбикорма имеют важное значение. Сбалансированные по основным питательным веществам, они обеспечивают повышение продуктивности животных на 10-12%, а при обогащении их витаминами и микроэлементами эффективность их использования повышается на 25-30%. В настоящее время комбикормовые заводы производят комбикорма для свиней в рассыпном, гранулированном, экструдированном и экспандированном видах. При производстве комбикорма в рассыпном виде зерновые и незерновые компоненты подвергают очистке от некормовых отходов и металломагнитных примесей, измельчают, дозируют в соответствии с рецептом, смешивают. Комбикорм, изготовленный по такой технологии, имеет недостаточно высокую переваримость питательных веществ. Крахмал зерновых компонентов, которые занимают наибольшую часть комбикорма, находится в неудобной для усвоения организмом животных форме, особенно для молодняка свиней. Использование таких комбикормов имеет ряд недостатков: самосортирование при транспортировании и хранении, выборочное потребление компонентов животными. Наличие тонкодисперсных фракций в рассыпных комбикормах приводит к потерям корма при транспортировке и скармливании, к раздражению слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, стрессовому состоянию животных при скармливании, низкому санитарному качеству и эффективности кормления. С точки зрения организации технологического процесса такой способ требует большого количества технологического и транспортного оборудования и характеризуется высокими удельными затратами электроэнергии на производство комбикорма. Изменения в сырьевой базе, в частности тенденция к снижению количества хлебных злаков в рационах, заражение микотоксинами зерна, мировой дефицит рыбной муки, запрет использования мясокостной муки, фальсификация и низкое качество этой группы кормовых средств, требуют использования в технологии производства комбикормов побочных продуктов других производств, нетрадиционных кормовых средств. Перспективным является использование таких кормов, как сорго, кормовые бобы, продукты переработки рапса и др., что, в свою очередь, требует решения проблем доступности питательных веществ, инактивации антипитательных и токсических компонентов. Этот вопрос приобретает особую актуальность при использовании современных пород животных, которые отличаются заданными параметрами обмена и снижением адаптационных резервов, требуют сбалансированных и доступных рационов. Также особое внимание следует уделять вопросу выращивания молодняка, особенно организации его полноценного кормления. Выращивание молодняка — важнейший этап в животноводстве, от результатов которого зависят конечные зоотехнические и экономические показатели отрасли. Биологические особенности новорожденных животных — это анатомически и функционально неразвитая система пищеварения по сравнению со взрослыми животными. До 3-недельного возраста в желудке поросят не производится соляная кислота, без которой ферменты желудочного сока (пепсин и трипсин), переваривающие белки, и липаза, расщепляющая жиры, не могут нормально функционировать. Желудочный сок молодняка лишен бактерицидных свойств, вследствие чего он подвержен желудочно-кишечным заболеваниям. Учитывая вышесказанное, технология производства полнорационных комбикормов должна включать этапы подготовки компонентов в соответствии с физиологическими особенностями животных, а также тепловую обработку, как сырья, так и готовой продукции. Высокая зоотехническая эффективность комбикормовой продукции для молодняка свиней может быть обеспеченна путем использования экструзионных технологий. Способ производства рассыпного комбикорма с экструдированными зерновыми компонентами предусматривает очистку, измельчение и обработку зернового сырья в экструдере для повышения его кормовой ценности. В процессе экструдирования происходят структурные преобразования биополимеров — декстринизация крахмала, что делает его более доступным для воздействия ферментов, повышается доступность аминокислот вследствие разрушения в молекулах белка вторичных связей, причем благодаря сравнительно невысокой температуре и кратковременной обработке сами аминокислоты не подвергаются разрушению, что приводит к улучшению переваримости компонентов. Жир также становится более доступным в результате разрыва клеточных стенок, благодаря чему увеличивается энергетическая ценность продукта. При этом значительно улучшается санитарное состояние зерна, так как под действием высокой температуры и давления почти полностью уничтожаются патогенная микрофлора и плесневые грибы. При использовании экструдированного зерна в составе рационов для молодняка свиней увеличивается переваримость сухого вещества — на 2,1%, органического — на 1,9%, сырого протеина — на 4,5%, сырого жира — на 3,8%. Скармливание свиньям на откорме комбикормов с экструдированной зерновой частью позволило повысить среднесуточный прирост массы с 516 до 584 г, при этом расход корма снизился с 5,3 до 4,8 кг на 1 кг прироста. Далее по технологии измельченные экструдированные зерновые компоненты дозируют с подготовленными незерновыми компонентами, смешивают и получают рассыпной комбикорм. Однако, поскольку по этой технологии тепловой обработке подвергают только зерновое сырье, готовый комбикорм имеет недостаточно высокое санитарное качество вследствие того, что такие компоненты, как мясокостная, рыбная мука и другие виды высокобелкового сырья, содержат наибольшее количество микроорганизмов. При производстве комбикормов для свиней также используют способ, который предусматривает применение процесса экструдирования в два этапа. На первом этапе, при экструдировании только зерновой части комбикорма, стремятся повысить переваримость и усвояемость питательных веществ зерновых компонентов. На втором этапе экструдированию подвергают полученный рассыпной комбикорм при менее жестких режимах с целью придания ему формы в виде экструдата. В результате экструдирования рассыпного комбикорма происходит его обеззараживание, улучшается санитарное качество, что очень важно для профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта. Однако при таком способе производства комбикорма резко возрастают потери биологически активных веществ, поскольку тепловому воздействию подвергают и премикс, который входит в состав комбикорма. Поэтому для повышения содержания биологически активных веществ полученный экс- трудированный комбикорм направляют в специальное устройство для нанесения на его поверхность жидких компонентов (жиров, ферментов, аминокислот, витаминов и т.д.). Скармливание экструдированных комбикормов увеличивает приросты массы тела поросят до 60-дневного возраста на 6-24%. В конце 90-х годов ХХ столетия получил распространение процесс экспандирования и комбикормовые заводы начали выпуск комбикормов в экспандированном виде. Экспандирование позволяет изготавливать комбикорма в виде нетвердой крупки, которая не травмирует пищевод и желудок животных, не образует пыли и тем самым не вызывает налипания на органы пищеварения и дыхания в процессе поедания его животными. Такой комбикорм имеет большую поверхность частиц и пористую структуру, обеспечивающую более легкое проникновение желудочного сока и собственных ферментов в экспандат. Экспандирование происходит при более мягких режимах (температура 110°С) по сравнению с экструдированием. В результате использования экструдированного зерна в составе рационов для молодняка свиней увеличивается переваримость сухого вещества на 2,1%, сырого протеина на 4,5%, сырого жира на 3,8%, затраты корма на 1 кг прироста массы снижаются с 5,3 до 4,8 кг. Экспандирование позволяет проводить расщепление крахмала на 50%, что является целесообразным для стимулирования и развития ферментной системы поросят. Использование экспандера перед пресс-гранулятором способно увеличить на 30% производительность последнего, уменьшить в 2-3 раза износ матрицы и роликов.

Достичь высокого продуктивного действия комбикормовой продукции для свиней невозможно без учета физиологических особенностей желудочно-кишечного тракта, требований кормления и обоснования целесообразности технологических этапов подготовки компонентов, внедрения современных программ кормления.

Применение оборудования для крепления скважин экспандируемыми трубами — Журнал Горная промышленность

Некачественное разобщение пластов, пересекаемых в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, приводит к перемещению флюидов из пластов с большим давлением в пласты с меньшим давлением. Углеводороды, смешанные с водой, в этом случае могут быть потеряны для добычи.

Традиционная технология изоляции пластов промежуточными и эксплуатационными обсадными колоннами с закачкой цементного раствора в затрубное пространство имеет большие недостатки. На ряде площадей Восточной Сибири со сложными геолого-техническими условиями данная технология исчерпывает свои возможности.

Перекрывать, к примеру, пласты мощностью от 10 до 100 м с катастрофическим поглощением, промежуточной обсадной колонной длиной от 500 до 4000 м в современных условиях недопустимо.

Это приводит, во-первых, к большим экономическим потерям, во-вторых, к технологическим проблемам, связанным с уменьшением полезного сечения скважины [1].

В отечественной и зарубежной практике бурения на нефть и газ ведутся интенсивные поиски способов и средств решения указанных проблем.

В частности, запатентованы и проверялись практикой различные устройства для перекрытия зон поглощения бурового раствора и возможного обрушения пород в скважине с помощью расширяемых оболочек из эластичных материалов (сеток из нейлона и капрона, прорезиненной ткани), металлических листов, свернутых в рулон, гофрированных дюралюминиевых труб и т.д. с их цементированием.

Рис. 1 Последовательность операций при креплении зоны осложнения перекрывателем ОЛКС-216 в скважинах диаметром 215,9 мм: а – расширение ствола скважины; б – выправленный перекрыватель; в – развальцовывание; г – продолжение углубления скважины долотом диаметром 215,9 мм

Однако широкого распространения упомянутые способы не нашли из-за ограниченной длины возможного перекрытия интервалов скважин с зонами поглощения, а также случаев нарушения изоляции пластов в процессе разбуривания цементных мостов и в процессе бурения скважин.

Специалисты научно-исследовательских, проектных и производственных предприятий ОАО «Татнефть» разработали принципиально новое решение проблемы разобщения пластов путем локального крепления стенок скважин экспандируемыми (расширяемыми в поперечном сечении) секциями обсадных колонн без применения цемента и с сохранением полезного сечения скважины. Экспандируемые трубы устанавливаются в предварительно увеличенном в диаметре интервале скважины с помощью раздвижного расширителя, что позволяет продолжать бурение долотами того же диаметра. Для крепления зон осложнений этим перекрывателем проводят четыре операции:

• – спуск на бурильных трубах раздвижного расширителя, расширение с его помощью скважины в интервале осложнения и последующий подъем расширителя;
• – спуск на бурильных трубах обсадной трубы, профилированной по всей длине, ее выпрямление с помощью давления промывочной жидкости до требуемых размеров (до прижатия к стенкам скважины);
• – спуск развальцевателя, калибрование им профилированной трубы и его подъем;
• – спуск долота и продолжение углубления скважины.
• На рисунке приведена схема последовательности выполнения приведенных выше операций при локальном креплении зоны осложнения перекрывателем ОЛКС-216, конструкция которого разработана специалистами ОАО «Татнефть».

Приведенный метод локального крепления без цементирования и без уменьшения диаметра скважины, по свидетельству его авторов, позволяет изменить конструкцию скважины в любой момент ее строительства, не изменяя при этом проектного диаметра эксплуатационной колонны.

Метод прошел широкую апробацию при бурении, а также при ремонте вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин (в т.ч. и боковых стволов из них) в ряде регионов страны и за рубежом.

В данное время в восточных регионах страны пробурено более тысячи скважин с локальным перекрытием изолируемых пластов.

Сэкономлены многие тысячи тонн обсадных труб, и цемента, сокращены сроки строительства скважин в большинстве случаев на 30–40 %. Из опубликованных источников видно, что наибольший экономический эффект при использовании метода достигается при бурении и креплении скважин, имеющих в разрезе большие интервалы устойчивых и непроницаемых горных пород.

Проблема качественного разобщения пластов является ключевой в современном бурении.

Мы считаем, что локальное крепление стенок скважины экспандируемыми трубами – наиболее перспективный метод борьбы с такими осложнениями, как поглощение бурового раствора и обводнение ствола скважины.

Подтверждением этому стали успешные операции по перекрытию зон осложнения на двух площадях Красноярского края [2].

В оборудовании для локального крепления скважин для нас представляют интерес конструкции раздвижного расширителя и развальцевателя, от безотказного функционирования которых зависит оперативность процесса крепления скважин в заданных интервалах.

На основе результатов патентного поиска, анализа выявленных достоинств и недостатков имеющихся технических решений, нами разрабатываются варианты модернизации этих конструкций с целью повышения их эффективности и надежности.

При этом поставлены задачи:

1. – компьютерной графической разработки и расчетной проверки принципиальных схем механизмов, работающих с использованием механической и гидравлической энергии в совокупности;
2. – оценки возможности совмещения функций расширителя и развальцевателя в одном механизме;
3. – оценки технологичности изготовления, эксплуатации и ремонта механизмов.

Информационные источники: 1. тагиров к.м. бурение скважин и вскрытие нефтегазовых пластов на депрессии – м.: ооо «недра-бизнесцентр», 2003. – 160 с. 2. пустовойтенко и.п. предупреждение и ликвидация аварий в бурении – м.: недра, 1988. – 279 с

Ключевые слова: месторождение, крепление, скважина, колонна, перекрыватель

Журнал «Горная Промышленность»№4 (128) 2016, стр.76

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Экспандирование производится РІ специальной разъемной цилиндрической РѕР±РѕР№РјРµ — экспандере длиной, равной длине трубы.  [1]

Экспандирование является зеркальным отражением процесса компрессии.

Функционально РІ экспандере используется подобная цепь дискретизации, РЅРѕ РІ соответствующем усилителе осуществляется РЅРµ сложение, Р° вычитание сигналов.  [2]

Однако экспандирование, механически расширяя динамический диапазон звуковоспроизведения, РЅРµ позволяет воссоздать закон изменения громкости Р·РІСѓРєРѕРІ, присущих той или РёРЅРѕР№ музыкальной фразе данного произведения. Рђ раз переход РѕС‚ тихих Р·РІСѓРєРѕРІ Рє РіСЂРѕРјРєРёРј осуществляется РЅРµ так, как РѕРЅ был задуман композитором или исполнителем, Р° всегда РїРѕ РѕРґРЅРѕРјСѓ Рё тому же закону, определяемому характеристиками примененных компрессора Рё экспандера, то налицо искажение замысла автора, нарочитость Рё принужденность исполнения.  [3]

После экспандирования проводят гидравлическое испытание трубы. При этом в трубе снижают давление до давления, несколько меньшего испытательного.

Затем РѕР±РѕР№РјС‹ раскрывают Рё одновременно, СЃ созданием Рё поддержанием испытательного давления, специальное устройство СЃ молоточками обстукивает трубу, как это требуется РїСЂРё гидравлическом испытании. Эти испытания РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ РїСЂРё давлении, доводящем трубу почти РґРѕ предела текучести Рё значительно превышающем будущее рабочее давление. Р’Рѕ время испытания давление Рё время выдержки регистрируют СЃ помощью самописца.  [4]

После экспандирования трубы подают транспортными рольгангами Рє трубообрезным станкам, РЅР° которых снимают фаски СЃ торцов. Далее трубы маркируют Рё передают РЅР° склад готовой продукции.  [5]

Величина экспандирования труб находится РІ пределах.  [6]

Перед экспандированием Сѓ трубы РЅР° внутренних ее концах снимается усиление сварного шва РЅР° длину 300 — 400 РјРј.  [7]

Перед экспандированием торцы труб обтачивают Рё РЅР° внутренних РёС… концах снимают усиление сварного шва РЅР° длину 150 — 200 РјРј, так как РІ трубу СЃ РѕР±РѕРёС… концов вставляют заглушки-РєРѕРЅСѓСЃС‹ силовых головок СЃ приспособлениями. РџСЂРё этом через РѕРґРЅСѓ головку подают РІРѕРґСѓ РїРѕРґ давлением для расширения трубы, Р° через РґСЂСѓРіСѓСЋ выпускают РІРѕР·РґСѓС… РёР· трубы. РљРѕРіРґР° стенки трубы РІ процессе экспандирования прижмутся Рє внутренней поверхности РѕР±РѕР№РјС‹, труба достигает максимального диаметра. Это является пределом экспандирования Рё дает возможность получить трубу заданного диаметра Рё точной формы, Р° также исключить неравномерную деформацию металла трубы РІ процессе ее расширения РїРѕРґ давлением РІРѕРґС‹.  [8]

Если после экспандирования РЅР° трубах обнаружена волнистость СЃ глубиной волн более 5 РјРј РЅР° 1 РїРѕРі.  [10]

Р’ режиме экспандирование включение элементов Рё узлов РІС…РѕРґРЅРѕР№ цепи Рё цепи обратной СЃРІСЏР·Рё суммирующего усилителя изменяется РЅР° обратное. Требуемая устойчивость системы РІ режиме экспандирование обеспечивается элементами R2 C1 Рё РЎР®.  [11]

• Вслед Р·Р° экспандированием производится гидравлическое испытание трубы.  [12]
• Следующая операция — механическое экспандирование; функции экспандера: придание трубе требуемой формы, снятие остаточных напряжений Рё деформаций, возникших РІ С…РѕРґРµ сварки; одновременно РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ испытание сварной трубы РїСЂРё напряжениях свыше предела текучести стали; для труб СЃ разной толщиной стенки создается одинаковый внутренний диаметр.  [13]
• Наклеп труб выполняется путем экспандирования, РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёРјРѕРіРѕ РЅР° трубных заводах.  [14]

Процесс расширения трубы называется экспандированием.

Степень экспан-дирования С„ ( ZTp — D3ar) / D3ar РЅРµ должна быть слишком большой ( рекомендуется РЅРµ превышать 1 2 %), так как РїСЂРё экспандировании возникает наклеп Рё свойства стали ухудшаются.  [15]

Страницы:      1    2    3    4