Resumen del contenido: Este artículo presenta los parámetros técnicos, el rendimiento estructural y los componentes principales del Manifold GH-700.
Un Manifold de fracturamiento es un equipo importante en operaciones de fracturación. En el pasado, China no tenía un fabricante fijo que produjera este tipo de producto en lotes. Cuando los campos petrolíferos adoptaron procesos de fracturación, cada uno fabricó algún equipo por sí mismo, y las estructuras eran diferentes.
Para satisfacer las necesidades del rápido desarrollo de la industria petrolera, acelerar el ritmo de la construcción socialista, alcanzar el gran objetivo de lograr las Cuatro Modernizaciones para el año 2000 propuestas por nuestro querido Primer Ministro Zhou Enlai en el informe de trabajo gubernamental del Cuarto Congreso Nacional Popular, y apoyar la revolución mundial, Nuestra planta realizó la prueba de producción del Modelo 70 Manifold de fracturamiento en 1974. El Manifold fue diseñado por el Instituto de Investigación de Equipos de Perforación y Producción de la Administración de Petróleo de Jianghan. En diciembre de 1975, dos conjuntos fueron fabricados en pruebas y enviados sucesivamente a los campos petrolíferos de Shengli y Dagang para pruebas industriales. En las pruebas se realizaron operaciones de fracturación y control de arena, respectivamente. Los principales fluidos fracturantes incluían agua, crudo y goma sesbania. Se completaron cuatro pozos y cinco pozos en operaciones. La presión máxima era de 320 kg/cm2. También se realizaron dos pruebas de presión dinámica en el suelo, con una presión máxima de 640 kg/cm2, una duración de 24 minutos y 20 m3 de agua bombeada. Tras una evaluación conjunta por parte de las organizaciones de diseño, fabricación y usuarios, fue reportado al Grupo de Fabricación del Ministerio de Industria Petroquímica para su aprobación y actualmente se encuentra en producción en pequeños lotes.
1. Parámetros técnicos del Manifold GH-700
La estructura de la variedad se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Estructura de la variedad GH-700
1-2 en unión de alta presión; válvula unidireccional; 3- unión de 45 x 700 ATM de 3 locomotoras; 4- Válvula de tapón; 5- válvula de purga.
1. Adecuado para operaciones de fractura de hasta 700 kg/cm2.
2. Presión máxima de trabajo: 700 kg/cm2.
3. Presión de prueba de sellado: 800 kg/cm2.
4. Presión de prueba de resistencia: 1000 kg/cm2.
5. Tubo de la línea principal: phi 54.
6. Diámetro de la línea secundaria: phi 64.
2. Estructura del Manifold GH-700 y notas de funcionamiento
El Manifold está compuesto principalmente por válvulas unidireccionales, válvulas de tapa, válvulas de purga, uniones, tees, cruces y Tramos rectos cortos (Tramo recto corto (pup joint)). Tiene un total de 14 conexiones. Las 10 conexiones equipadas con válvulas unidireccionales pueden conectarse respectivamente a 10 bogies fracturadores. La conexión equipada con la válvula de descarga se conecta a la línea de purga. Una conexión en la línea secundaria detrás de la Válvula de tapón está equipada con una válvula unidireccional y puede conectarse a un bogie equilibrador. Las dos conexiones principales conectan con la cabeza de pozo fracturada.
El centro de la variedad consta de dos líneas principales con una distancia central de 779,5 mm. El conjunto puede fijarse en el bastidor de un camión CA-10 o CA-30 Jiefang para formar un bogie Manifold. Los extremos de las líneas secundarias están equipados con uniones de 2 pulgadas y pueden conectar directamente a los bogies de fractura SYC-700 y YLC-500.
3. Componentes principales de la variedad
1. Válvula unidireccional. La estructura se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Válvula unidireccional
1- glándula; 2- primavera; Conjunto de 3 válvulas; asiento de 4 válvulas; Cuerpo de 5 válvulas.
La válvula unidireccional es relativamente sencilla de fabricar y cómoda de reparar. Su conjunto de válvulas es similar al del camión fracturador AC-700, por lo que funciona de forma segura y fiable y no es propensa a quedarse pegada por arena. Durante la fracturación, si un bogie fracturador falla y debe detenerse para reparación, la válvula unidireccional puede cortar automáticamente el fluido a alta presión en la línea bajo presión diferencial, permitiendo la reparación mientras la operación de fracturación continúa con normalidad.
2. Válvula de tapón. La estructura se muestra en la Figura 3.
Figura 3. Válvula de tapón
1- volante; 2- enchufe; 3- cuerpo de válvulas; 4- placa de válvulas; 5- glándula.
Un par de placas de válvula se colocan entre el tapón y el cuerpo de válvulas. El espacio libre entre las placas de la válvula, el cuerpo y el tapón puede ajustarse a través de la prensaestopas, de modo que la válvula puede sellar abriéndose y cerrándose con relativamente poco esfuerzo. La cavidad de la válvula se rellena con grasa de sellado a alta presión para mejorar el sellado y la lubricación. La válvula es fácil de desmontar y montar, se abre y cierra rápidamente, y se utiliza para cambiar la dirección del flujo. Su limitación es que no es fácil girar bajo presión. Los principales componentes de la válvula de tap son el cuerpo de válvula, el tapón y las placas de válvula.
Cuerpo de válvulas: el material es acero 35CrMo, templado y templado según HB 204-280. Al principio, el ánima cónica de 1:7 era rectificada. Debido a errores de alineación, el ánimo cónico y los ánimos rectos en los extremos superior e inferior no eran concéntricos, y la prueba de presión solo alcanzó 50 kg/cm2. Posteriormente, se adoptó el torneado de precisión para cada calibre. Durante el torneado bruto de los tubos laterales, no se perforó el lado opuesto, lo que ayudó a garantizar la calidad del ánima cónica. La fabricación de prueba demostró que el torneado de precisión era un proceso mejor.
Placas de válvulas: se encontraron dos problemas durante la fabricación de prueba.
R. Material. El diseño requería hierro dúctil. Al principio, la calidad de la fundición era pobre, por lo que se usó hierro fundido común. Cuando la prueba de presión alcanzó los 50 kg/cm2, la placa de la válvula se fracturó. Tres partes consecutivas fallaron de la misma manera. Tras el uso de hierro dúctil, la pieza tuvo éxito, demostrando que el hierro fundido ordinario no era adecuado para la placa de válvula.
B. Mecanizado de la ranura de sellado de la placa de válvula. Debido a que es difícil mecanizar una ranura circular de igual profundidad en una superficie cónica, se fabricó un accesorio especial. La ranura circular se forma mediante una combinación de traslación y rotación. El accesorio se utiliza en una fresadora vertical. El soporte se fija sobre la mesa, luego la cabeza de fresado se gira en un ángulo paralelo a la pieza. Un disco cortador se monta en el husillo, y la posición del cortador en el disco debe asegurar que su diámetro de rotación coincida con el diámetro de ranura requerido de la pieza.
Figura 4. Accesorio de fresado de ranura circular
1- pieza de trabajo; 2- disco cortador; 3- cojinete; 4- soporte de rodamiento; 5- eje de la luminaria; 6- cojinete; 7- rack; 8 marchas; 9- soporte de rack; 10- tobogán pequeño; 11- tuerca; 12- tornillo de avance; 13- mango.
La lámpara funciona de la siguiente manera: la maneta giratoria 13 acciona el tornillo de avance 12 y la tuerca 11 mueve la corredera pequeña 10. La corredera soporta el asiento 4 con los rodamientos 3 y 6. El eje de la luminaria 5 está instalado en los rodamientos. El extremo derecho del eje sostiene la pieza 1, y el extremo izquierdo lleva el engranaje 8. El engranaje se encaja con el rack fijo 7. A medida que la pieza avanza, gira hacia atrás alrededor del eje de la lámpara, permitiendo fresar la ranura de sellado.
El principio de diseño es que fresar la ranura de sellado requiere dos movimientos: traslación y rotación en dirección opuesta a la traslación. El análisis muestra que la distancia de recorrido del engranaje debería ser igual al diámetro del disco de cortador. Como el engranaje de la cámara y la pieza están montados en el mismo eje, sus ángulos de rotación son iguales. Por tanto, la longitud del arco del círculo de paso a través de la cual gira el engranaje es igual al diámetro del disco cortador, como se muestra en la Figura 5.
Figura 5. Formación de una ranura de sellado en juntas tóricas
3. Válvula de purga. La válvula de descarga funciona de forma fiable, es relativamente fácil de mecanizar, se abre y cierra con poco esfuerzo bajo alta presión y es adecuada para su uso como válvula de alivio de presión. Durante la fracturación o cuando se necesita circulación inversa tras la fractura, la válvula de compuerta del cabezal de pozo puede cerrarse y abrir la válvula de descarga para liberar presión de la línea superficial. Una vez que la Válvula de tapón se conmuta a la posición requerida, se puede abrir la válvula de compuerta maestra para la circulación inversa. La estructura se muestra en la Figura 6.
Figura 6. Válvula de purga
1- glándula; 2- cuerpo de válvulas; 3- elemento de válvulas; asiento de 4 válvulas; 5- tapa de presión; Vástago de 6 válvulas.
Actualmente, el conocimiento del Manifold Model 700 sigue siendo insuficiente. Necesita ser probado más en su uso, mejorado continuamente y perfeccionado paso a paso.
