ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ТА КОМП’ЮТЕРНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИСТРОЮ ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ ПРОТИВИКИДНОГО ОБЛАДНАННЯ СВЕРДЛОВИН

Анотація

Робота присвячена проблемі перевірки противикидного обладнання устя свердловин на герметичність перед уведенням в експлуатацію. Вказане обладнання включає стволову частину, систему трубопроводів з арматурою та систему керування. Класична методика випробувань потребує мобільної насосної установки, що забезпечує створення тиску 35 МПа. Вартість таких випробувань досить висока. Для проведення випробувань без насосної установки розроблено конструкцію пристрою підвищеної герметичності, який включає в себе вузол герметизації устя від основної колони та поршневий вузол створення високого тиску у випробуваному об’ємі. Створення високого тиску відбувається шляхом підіймання поршня лебідкою, якою обладнана свердловина. Недоліки запропонованої раніше конструкції пристрою наступні. Між сталевими рухомими деталями вузла герметизації виникає значне тертя. Переважно це пари “пробка – чашка” та “цанга – конус”. Елементами, які створюють герметичність, служать гумові кільцеві манжети. Перевищення осьового навантаження на конуси призводить до руйнування манжет. Авторами статті вдосконалено конструкцію вузла герметизації наступним чином. Між торцями натискної пробки і нижньої чашки введено кульковий опорний підшипник – замінено тертя ковзання тертям кочення. На зовнішні поверхні розтискних конусів, що контактують з пелюстками цанги, пропонується наклеїти тканинний антифрикційний матеріал типу Нафтлен або аналогічний. Коефіцієнт тертя у таких парах на порядок нижчий, ніж у парах сталь по сталі. Створено комп’ютерну модель пристрою в середовищі Solid Works. Виконані комп’ютерні дослідження процесу навантаження деталей вузла герметизації в програмі Simulation, що базується на методі скінченних елементів. В результаті досліджень визначено рекомендовані значення осьової сили, яку потрібно створити гвинтовою парою “шток – пробка” для достатньої радіально-осьової деформації еластичних манжет з одночасним недопусканням їхнього руйнування. Також оптимізовано конструктивні розміри натискних чашок пристрою, а саме взаємне осьове розміщення торця, що тисне на конус, та конічного пояска, який стискає манжету. Визначення вказаних параметрів дослідним шліхом є процесом тривалим і високовартісним.