Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 [ 183 ] 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

- сила сжатия пружины, действующая на шток и направленная сверху вниз, Н.

Баланс сил, действующих на шток, таков:

F<{P-P)L, (8.41)

где /,„ - площадь поперечного сечения верхнего седла, м.

При этом:/,„>/,. (8.42)

При выполнении условия (8.41) клапан устойчиво закрыт. Клапан открывается тогда, когда баланс сил, действующих на шток, соответствует условию:

(Лз-/*.)/,оЛз. (8.43)

Обозначим

Р„-Р„=АР„ (8.44)

и назовем этот перепад давлений АР открывающим перепадом, величина которого такова:

Ао<. (8.45)

Сравнивая (8.40) и (8.45) и учитывая условие (8.42), можно сделать вывод, что закрывающий перепад давлений АР больше открывающего АР, т.е.

ДРз>ДР„. (8.46)

Данное условие справедливо только в том случае, если FJF меньше, neufjfy

Сильфонные клапаны выполняются по двум схемам: срабатьша-ющие от давления в затрубном пространстве Р (рис. 8.6 б) и от давления в трубах Р (рис. 8.6 в). Основным элементом таких клапанов является сильфонная камера 4, заполненная, как правило, азотом до давления Р.

Рассмотрим более подробно работу клапана, представленного на рис. 8.6 б. Обозначим эффективную площадь поперечного сечения сильфона черезНа штоке 3, соединенном с сильфонной камерой 4, имеется клапан 2, площадь поперечного сечения седла которого 1 обозначим через Д. Через отверстия 8 и открытый клапан 2 газ из затрубного пространства при давлении поступает в НКТ. Одной из основных характеристик сильфонного клапана является давление зарядки сильфона Р. Рассмотрим, от чего зависит это давление.

При закрытом клапане седло 1 перекрыто клапаном 2. Давление внутри корпуса 11 равно Р. Это давление действует на дифференциальную площадь (/" -Д), создавая силу, приложенную к штоку 3 и направленную снизу вверх:

Со стороны колонны НКТ на клапан 2 действует сила Р Д, направленная снизу вверх. Обе эти силы стремятся открыть клапан. Открытию клапана препятствует сила, равная " направленная сверху вниз. 1Слапан будет устойчиво закрыт при следующем балансе этих сил:

>к(/с-/к) + ЛЛ]<Рс/с, (8.47)

где Р - давление в НКТ на уровне клапана, Па.

Баланс сил, при котором произойдет открытие клапана, таков:

[P.orD + PJ.]>PJ.

где Р-давление газа в затрубном пространстве, при котором происходит открытие клапана

р ,PJ.-PJ.

Перепишем полученное выражение следующим образом: Р Р.

Р..>

1 А (8.48)

/с Л

Введем следующие обозначения:

к - А -

(8.49) (8.50) (8.51)

/с с

откуда

K = K-h (8.52)

где - коэффициент сильфона; К -коэффициент клапана.

Введенные параметры (8.49) - (8.51) являются характеристиками газлифтных клапанов.

С учетом обозначения (8.51) окончательно получим давление в затрубном пространстве Р, при котором произойдет открытие клапана:

Л„Л-Л- (8-53)

Из полученного выражения найдем давление зарядки сильфона для открытия клапана при заданном давлении в затрубном пространстве Р и известных характеристиках клапана:

Л=(Л„+кЛ). (8.54)

Когда клапан открыт, а давление внутри него равно Р, это давление действует на площадь поперечного сечения сильфона/,. Баланс сил в этом случае таков:

Л/с = ЛЛ- (8-55)

Чтобы клапан закрылся, давление внутри клапана должно снизиться до величины Р; при этом баланс сил должен быть таковым:

Р / <Р /

Лз < р. (8-56)

Разность открывающего и закрывающего давлений АР равна ЛР = Р -Р

ко кз

или С учетом выражений (8.53) и (8.56):

ЛР = /СЛЛ-Л)- (8-57)

Подставляя Р из (8.54) в (8.57), окончательно получаем:

А = (Л„-Л). (8.58)

Таким образом, при постоянном давлении зарядки сильфона и известных характеристиках клапана управление его работой, т.е. открытие или закрытие может осуществляться изменением давления газа в затрубном пространстве Р.

Рассмотрим клапан, изображенный на рис. 8.6 в.

При закрытом клапане седло 1 перекрыто клапаном 2. Давление внутри корпуса клапана 11 равно Р. Рассмотрим силы, действующие на шток клапана: сверху вниз-PJ и РД; снизу вверх-Р/ и