Resumo do conteúdo: Este artigo apresenta os parâmetros técnicos, o desempenho estrutural e os principais componentes do Manifold GH-700.
Um Manifold de fraturamento é um equipamento importante em operações de fraturamento. No passado, a China não tinha um fabricante fixo que produzia esse tipo de produto em lotes. Quando os campos petrolíferos adotaram processos de operação de fraturação, cada um fabricou alguns equipamentos por conta própria, e as estruturas eram diferentes.
Para atender às necessidades do rápido desenvolvimento da indústria petrolífera, acelerar o ritmo da construção socialista, alcançar o grande objetivo de alcançar as Quatro Modernizações até o ano 2000 propostas por nosso amado Premier Zhou Enlai no relatório de trabalho do governo do Quarto Congresso Nacional do Povo, e apoiar a revolução mundial, Nossa fábrica realizou a tarefa de produção experimental do Modelo 70 Manifold de fraturamento em 1974. O Manifold foi projetado pelo Instituto de Pesquisa em Equipamentos de Perfuração e Produção da Administração de Petróleo de Jianghan. Em dezembro de 1975, dois conjuntos foram fabricados em teste e enviados sucessivamente para os campos petrolíferos Shengli e Dagang para testes industriais. Nos testes, foram realizadas operações de fraturamento e controle de areia, respectivamente. Os principais fluidos fraturantes incluíam água, petróleo bruto e goma sesbania. Quatro poços e cinco operações de poço foram concluídos. A pressão máxima era de 320 kg/cm². Dois testes de pressão dinâmica no solo também foram realizados, com pressão máxima de 640 kg/cm², duração de 24 minutos e 20 m³ de água bombeada. Após avaliação conjunta pelas organizações de design, manufatura e usuários, foi reportado ao Grupo de Manufatura do Ministério da Indústria Petroquímica para aprovação e atualmente está em produção em pequenos lotes.
1. Parâmetros técnicos do Manifold GH-700
A estrutura da variedade é mostrada na Figura 1.
Figura 1. Estrutura da variedade GH-700
1-2 em união de alta pressão; válvula unidirecional; união 3- Phi 45 x 700-ATM; 4- Válvula macho; 5- válvula de drenagem.
1. Adequado para operações de fraturamento de até 700 kg/cm2.
2. Pressão máxima de trabalho: 700 kg/cm².
3. Pressão de vedação: 800 kg/cm2.
4. Pressão do teste de resistência: 1000 kg/cm2.
5. Tubo principal: phi 54.
6. Tubo da linha secundária: phi 64.
2. Estrutura do Manifold GH-700 e Notas de Operação
O Manifold é composto principalmente por válvulas unidirecionais, válvulas de tampão, válvulas de drenagem, uniões, tees, cruzamentos e Tubos retos curtos (Tubo reto curto (pup joint)). Possui 14 conexões no total. As 10 conexões equipadas com válvulas unidirecionais podem se conectar respectivamente a 10 caminhões de fraturação. A conexão equipada com a válvula de descarga conecta-se à linha de drenagem. Uma conexão na linha secundária atrás do Válvula macho é equipada com uma válvula unidirecional e pode se conectar a um caminhão de equilíbrio. As duas conexões principais conectam-se à cabeça do poço de fratura.
O centro da variedade consiste em duas linhas principais com uma distância central de 779,5 mm. O conjunto pode ser fixado na estrutura de um caminhão CA-10 ou CA-30 Jiefang para formar um caminhão Manifold. As extremidades das linhas secundárias são equipadas com uniões de 2 polegadas e podem se conectar diretamente aos caminhões de fraturamento SYC-700 e YLC-500.
3. Componentes principais da variedade
1. Válvula unidirecional. A estrutura é mostrada na Figura 2.
Figura 2. Válvula unidirecional
1- glândula; 2- primavera; Montagem de 3 válvulas; assento de 4 válvulas; Corpo de 5 válvulas.
A válvula unidirecional é relativamente simples de fabricar e conveniente de reparar. Seu conjunto de válvulas é semelhante ao do caminhão fraturador AC-700, então funciona com segurança e confiabilidade, não sendo propenso a grudar na areia. Durante a fraturação, se um caminhão fraturador falhar e precisar ser parado para reparo, a válvula unidirecional pode cortar automaticamente o fluido de alta pressão na linha sob pressão diferencial, permitindo o reparo enquanto a operação de fraturamento continua normalmente.
2. Válvula macho. A estrutura é mostrada na Figura 3.
Figura 3. Válvula macho
1- roda manual; 2- plugue; corpo de 3 válvulas; 4- placa de válvulas; 5- glândula.
Um par de placas de válvula está disposto entre o plugue e o corpo da válvula. A folga entre as placas da válvula, corpo e plugue pode ser ajustada através do prensa-estalho, para que a válvula vede enquanto ainda abre e fecha, com esforço relativamente baixo. A cavidade da válvula é preenchida com graxa de vedação de alta pressão para melhorar a vedação e a lubrificação. A válvula é fácil de desmontar e montar, abre e fecha rapidamente e é usada para alterar a direção do fluxo. Sua limitação é que não é fácil de virar sob pressão. Os principais componentes da Válvula macho são o corpo da válvula, o plugue e as placas da válvula.
Corpo de válvulas: o material é aço 35CrMo, temperado e temperado segundo HB 204-280. Inicialmente, o tubo afilado 1:7 era afilado. Como ocorreram erros de alinhamento, o diâmetro afilado e os furos retos nas extremidades superior e inferior não eram concêntricos, e o teste de pressão atingiu apenas 50 kg/cm2. Mais tarde, a torneia de precisão foi adotada para cada cilindro. Durante o torneamento bruto dos furos laterais, o lado oposto não foi perfurado, o que ajudou a garantir a qualidade do diâmetro afilado. A fabricação experimental mostrou que o torneamento de precisão era um processo melhor.
Placas de válvula: dois problemas foram encontrados durante a fabricação em teste.
R. Material. O projeto exigia ferro dúctil. No início, a qualidade da fundição era ruim, então o ferro fundido comum foi usado em seu lugar. Quando o teste de pressão atingiu 50 kg/cm², a placa da válvula se fraturou. Três peças consecutivas falharam da mesma forma. Após o uso do ferro dúctil, a peça teve sucesso, mostrando que o ferro fundido comum não era adequado para a placa da válvula.
B. Usinagem do sulco de vedação da placa da válvula. Como é difícil usinar um sulco circular de profundidade igual em uma superfície cônica, foi fabricado um acessório especial. O sulco circular é formado por translação e rotação combinadas. O dispositivo é usado em uma fresadora vertical. O suporte é fixado na mesa, então a cabeça de fresagem é girada em um ângulo paralelo à peça de trabalho. Um disco cortador é montado no eixo, e a posição do cortador no disco deve garantir que seu diâmetro de rotação corresponda ao diâmetro do sulco exigido da peça.
Figura 4. Dispositivo de fresagem de sulco circular
1- peça de trabalho; 2- disco cortador; 3- apoio; 4- suporte de rolamento; 5- eixo de luminária; 6- rolamento; 7- rack; 8 marchas; 9- suporte de rack; 10- escorrega pequeno; 11- porca; 12- parafuso de avanço; 13- alça.
A luminária funciona da seguinte forma: a alavanca giratória 13 aciona o parafuso de avanço 12, e a porca 11 move o pequeno ferrolho 10. O ferrolho suporta o assento 4 com os rolamentos 3 e 6. O eixo do fixário 5 está instalado nos rolamentos. A extremidade direita do eixo segura a peça 1, e a extremidade esquerda carrega a engrenagem 8. A engrenagem se encaixa com o rack fixo 7. À medida que a peça avança, ela gira para trás ao redor do eixo do aparelho, permitindo que a ranhura de vedação seja fresada.
O princípio de projeto é que fresar o sulco de vedação requer dois movimentos: translação e rotação na direção oposta à translação. A análise mostra que a distância de deslocamento da engrenagem deve ser igual ao diâmetro do disco de corte. Como a engrenagem de fixação e a peça de trabalho estão montadas no mesmo eixo, seus ângulos de rotação são iguais. Portanto, o comprimento do arco do círculo de inclinação pelo qual a engrenagem gira é igual ao diâmetro do disco de corte, como mostrado na Figura 5.
Figura 5. Formando um sulco de vedação do anel em O
3. Válvula de drenagem. A válvula de drenagem funciona de forma confiável, é relativamente fácil de usinar, abre e fecha com baixo esforço sob alta pressão e é adequada para uso como válvula de alívio de pressão. Durante a fraturação ou quando é necessária circulação reversa após a fratura, a válvula da comporta do poço pode ser fechada e a válvula de descarga aberta para liberar a pressão da linha superficial. Após a Válvula macho ser ajustada para a posição desejada, a válvula da porta principal pode ser aberta para circulação reversa. A estrutura é mostrada na Figura 6.
Figura 6. Válvula de sangria
1- glândula; 2- corpo de válvulas; 3- elemento de válvulas; assento de 4 válvulas; 5- tampa de pressão; Haste de 6 válvulas.
Atualmente, o entendimento do Manifold Model 700 ainda é insuficiente. Precisa ser testado mais em uso, aprimorado continuamente e aperfeiçoado passo a passo.
