Lấp đầy khoảng trống giữa đường ống và vỏ. Phương pháp bịt kín không gian hình khuyên của đường ống trong ống

480 chà. | 150 UAH | $7,5 ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Luận án - 480 RUR, giao hàng 10 phút, suốt ngày đêm, bảy ngày một tuần và ngày lễ

240 chà. | 75 UAH | $3,75 ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Tóm tắt - 240 rúp, giao hàng 1-3 giờ, từ 10-19 (giờ Moscow), trừ Chủ nhật

Bortsov Alexander Konstantinovich. Công nghệ thi công và phương pháp tính trạng thái ứng suất của đường ống dưới nước “ống trong ống”: IL RSL OD 61:85-5/1785

Giới thiệu

1. Thiết kế đường ống dưới nước “pipe in pipe” với không gian giữa các đường ống được lấp đầy bằng đá xi măng 7

1.1. Thiết kế đường ống đôi 7

1.2. Đánh giá kinh tế và kỹ thuật của quá trình chuyển đổi dưới nước của đường ống dẫn ống 17

1.3. Phân tích công việc đã hoàn thành và đặt ra mục tiêu nghiên cứu 22

2. Công nghệ trát kín không gian giữa các đường ống trong ống 25

2.1. Vật liệu gắn vòng van 25

2.2. Lựa chọn công thức vữa xi măng 26

2.3. Thiết bị xi măng 29

2.4. Làm đầy vòng 30

2.5. Tính toán xi măng 32

2.6. Thí nghiệm công nghệ xi măng 36

2.6.1. lắp đặt và thử nghiệm ngựa cọ xát hai ống 36

2.6.2. Xi măng vòng 40

2.6.3. Kiểm tra độ bền đường ống 45

3. Trạng thái ứng suất - biến dạng của ống ba lớp dưới áp suất bên trong 50

3.1. Đặc tính cường độ và biến dạng của đá xi măng 50

3.2. Ứng suất trong ống ba lớp khi đá xi măng chịu lực kéo tiếp tuyến 51

4. Nghiên cứu thực nghiệm trạng thái ứng suất - biến dạng của ống ba lớp 66

4.1. Phương pháp tiến hành nghiên cứu thực nghiệm 66

4.2. Công nghệ chế tạo mô hình 68

4.3. Bàn thử nghiệm 71

4.4. Phương pháp đo biến dạng và thử nghiệm 75

4.5. Ảnh hưởng của áp lực xi măng dư thừa trong không gian ống mek đến sự phân bố lại ứng suất 79

4.6. Kiểm tra tính đầy đủ của các phụ thuộc lý thuyết 85

4.6.1. Phương pháp lập kế hoạch thí nghiệm 85

4.6.2. Xử lý thống kê kết quả kiểm tra! . 87

4.7. Thử nghiệm ống ba lớp quy mô đầy đủ 93

5. Lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệmđộ cứng uốn của đường ống trong ống 100

5.1. Tính toán độ cứng uốn của đường ống 100

5.2. Nghiên cứu thực nghiệm độ cứng uốn 108

Kết luận 113

Kết luận chung 114

Văn học 116

Ứng dụng 126

Giới thiệu tác phẩm

Theo các quyết định của Đại hội CPSU lần thứ 21, ngành công nghiệp dầu khí đang phát triển với tốc độ nhanh chóng trong giai đoạn 5 năm hiện nay, đặc biệt là ở các khu vực Tây Siberia, Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Kazakhstan và phía bắc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết Kazakhstan. Phần châu Âu của đất nước.

Đến cuối giai đoạn 5 năm, sản lượng dầu khí lần lượt đạt 620-645 triệu tấn và 600-640 tỷ mét khối. mét.

Để vận chuyển chúng, cần xây dựng các đường ống chính mạnh mẽ với mức độ tự động hóa và độ tin cậy vận hành cao.

Một trong những nhiệm vụ chính trong kế hoạch 5 năm sẽ là đẩy nhanh hơn nữa việc phát triển các mỏ dầu khí, xây dựng các mỏ mới và tăng công suất của hệ thống vận chuyển khí đốt và dầu hiện có chạy từ các khu vực Tây Siberia đến các địa điểm chính. tiêu thụ dầu khí - ở miền Trung và khu vực phía Tây Quốc gia. Các đường ống có chiều dài đáng kể sẽ đi qua con số lớn chướng ngại vật nước khác nhau. Giao cắt qua rào cản nước là phần phức tạp và quan trọng nhất của phần tuyến tính của đường ống chính, phụ thuộc vào độ tin cậy khi vận hành của chúng. Khi cầu vượt dưới nước không thành công sẽ gây ra thiệt hại vật chất to lớn, được định nghĩa là tổng thiệt hại cho người tiêu dùng, doanh nghiệp vận tải và do ô nhiễm môi trường.

Sửa chữa và khôi phục các cầu vượt dưới nước là một nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi nỗ lực và nguồn lực đáng kể. Đôi khi chi phí sửa chữa cầu vượt vượt quá chi phí xây dựng nó.

Vì vậy, người ta đặc biệt chú ý đến việc đảm bảo độ tin cậy cao của quá trình chuyển đổi. Chúng phải hoạt động không hỏng hóc hoặc không được sửa chữa trong suốt thời gian thiết kế của đường ống.

Hiện nay, để tăng độ tin cậy, các điểm giao cắt của đường ống chính xuyên qua các rào cản nước được xây dựng theo thiết kế hai đường, tức là song song với sợi chính, cách nó tới 50 m, một sợi bổ sung được đặt - một sợi dự trữ. Sự dư thừa như vậy đòi hỏi vốn đầu tư gấp đôi, nhưng như kinh nghiệm vận hành cho thấy, nó không phải lúc nào cũng mang lại độ tin cậy vận hành cần thiết.

TRONG Gần đây Các sơ đồ thiết kế mới đã được phát triển nhằm nâng cao độ tin cậy và sức mạnh của quá trình chuyển đổi đơn luồng.

Một giải pháp như vậy là thiết kế một hệ thống chuyển tiếp đường ống dưới nước “ống nối ống” với không gian giữa các ống chứa đầy đá xi măng. Một số cầu vượt đã được xây dựng ở Liên Xô theo sơ đồ thiết kế “ống trong ống”. Kinh nghiệm thành công trong việc thiết kế và xây dựng các nút giao cắt như vậy cho thấy rằng lý thuyết và Quyết định mang tính xây dựng công nghệ lắp đặt, kiểm soát chất lượng mối hàn, thử nghiệm đường ống hai ống khá phát triển. Tuy nhiên, do không gian giữa các đường ống của các đường ống chuyển tiếp được xây dựng chứa đầy chất lỏng hoặc khí nên các vấn đề liên quan đến đặc thù của việc xây dựng các đường chuyển tiếp dưới nước của đường ống “ống trong ống” với không gian giữa các đường ống chứa đầy đá xi măng. về cơ bản là mới và chưa được hiểu rõ.

Vì vậy, mục đích của công việc này là chứng minh khoa học và phát triển công nghệ xây dựng đường ống dưới nước “ống nối ống” với không gian giữa các ống chứa đầy đá xi măng.

Để đạt được mục tiêu này, một chương trình lớn đã được thực hiện

nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Khả năng sử dụng các ống phụ để lấp đầy không gian vòng sợi được thể hiện.

đường ống dẫn nước “ống trong ống” vật liệu, thiết bị và phương pháp công nghệ dùng trong trát giếng. Một phần thử nghiệm của đường ống loại này đã được xây dựng. Các công thức được rút ra để tính toán ứng suất trong ống ba lớp dưới tác dụng của áp suất bên trong. Các nghiên cứu thực nghiệm về trạng thái ứng suất - biến dạng của ống ba lớp dùng cho đường ống chính đã được thực hiện. Một công thức đã được rút ra để tính độ cứng uốn của ống ba lớp. Độ cứng uốn của đường ống trong ống được xác định bằng thực nghiệm.

Dựa trên nghiên cứu được thực hiện, “Hướng dẫn tạm thời về thiết kế và công nghệ xây dựng các điểm giao cắt đường ống khí đốt dưới nước công nghiệp-thí điểm cho áp suất từ ​​10 MPa trở lên thuộc loại “ống trong ống” có xi măng không gian liên ống” và “Hướng dẫn thiết kế và xây dựng các đường ống dưới nước ngoài khơi theo sơ đồ thiết kế” đã được phát triển. ống trong ống" với xi măng không gian giữa các đường ống", được Mingazprom phê duyệt vào năm 1982 và 1984.

Kết quả của luận án đã được sử dụng trong thực tế trong việc thiết kế đoạn dưới nước của đường ống dẫn khí Urengoy - Uzhgorod qua sông Pravaya Khetta, thiết kế và thi công các đoạn đường ống dẫn dầu và sản phẩm Dragobych - Stryi và Kremenchug - Lubny - Kiev, các phần của đường ống ngoài khơi Strelka 5 - Bereg và Golitsyno - Bereg.

Tác giả cảm ơn người đứng đầu trạm lưu trữ khí đốt ngầm Moscow của hiệp hội sản xuất Mostransgaz O.M. Korabelnikov, người đứng đầu phòng thí nghiệm sức mạnh ống dẫn khí VNIIGAZ, Tiến sĩ. tech. Khoa học N.I. Anenkov, người đứng đầu bộ phận buộc chặt giếng của đoàn thám hiểm khoan sâu ở Moscow, O.G. Drogalin để được hỗ trợ trong việc tổ chức và tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm.

Đánh giá kinh tế và kỹ thuật của quá trình chuyển đổi dưới nước của đường ống từ đường ống này sang đường ống khác

Giao cắt đường ống trong đường ống Việc chuyển đổi đường ống chính qua các rào chắn nước là một trong những đoạn quan trọng và phức tạp nhất của tuyến đường. Thất bại của quá trình chuyển đổi như vậy có thể làm giảm mạnh năng suất hoặc ngừng hoàn toàn việc bơm sản phẩm vận chuyển. Việc sửa chữa và phục hồi các đường ống dưới biển rất phức tạp và tốn kém. Thông thường chi phí sửa chữa cầu vượt tương đương với chi phí xây dựng cầu vượt mới.

Các điểm giao cắt dưới nước của đường ống chính theo yêu cầu của SNiP 11-45-75 [70] được đặt thành hai luồng ở khoảng cách ít nhất 50 m với nhau. Với sự dư thừa như vậy, khả năng vận hành không có sự cố của đường ngang như một hệ thống giao thông nói chung sẽ tăng lên. Theo quy định, chi phí xây dựng tuyến dự trữ tương ứng với chi phí xây dựng tuyến chính hoặc thậm chí vượt quá chúng. Vì vậy, chúng ta có thể giả định rằng việc tăng độ tin cậy thông qua dự phòng đòi hỏi phải tăng gấp đôi vốn đầu tư. Trong khi đó, kinh nghiệm vận hành cho thấy phương pháp tăng độ tin cậy vận hành này không phải lúc nào cũng mang lại kết quả khả quan.

Kết quả nghiên cứu biến dạng của các quá trình kênh cho thấy các vùng biến dạng kênh vượt quá đáng kể khoảng cách giữa các đoạn được đặt. Vì vậy, hiện tượng xói mòn ren chính và ren dự phòng xảy ra gần như đồng thời. Do đó, việc tăng độ tin cậy của các đường vượt dưới nước cần được thực hiện theo hướng xem xét cẩn thận chế độ thủy văn của hồ chứa và phát triển các thiết kế đường vượt với độ tin cậy cao hơn, trong đó sự cố của đường vượt dưới nước được coi là một sự kiện dẫn đến vi phạm độ kín của đường ống. Trong quá trình phân tích, các giải pháp thiết kế sau đã được xem xét: thiết kế đường ống đơn sợi đôi - các dây đường ống được đặt song song ở khoảng cách 20-50 m với nhau; đường ống dưới nước có lớp phủ bê tông liên tục; thiết kế đường ống “ống trong ống” không lấp đầy khoảng trống giữa các ống và đổ đầy đá xi măng; một lối đi được xây dựng bằng phương pháp khoan nghiêng.

Từ các đồ thị được hiển thị trong Hình. 1.10, theo đó, khả năng vận hành không có sự cố dự kiến ​​cao nhất là ở phần chuyển tiếp dưới nước của đường ống “ống trong ống” với không gian hình khuyên được lấp đầy bằng đá xi măng, ngoại trừ phần chuyển tiếp được xây dựng bằng phương pháp khoan nghiêng .

Hiện nay, các nghiên cứu thực nghiệm về phương pháp này và phát triển các giải pháp công nghệ cơ bản của nó đang được thực hiện. Do sự phức tạp của việc tạo ra các giàn khoan để khoan định hướng, khó có thể mong đợi việc áp dụng rộng rãi phương pháp này vào thực tiễn xây dựng đường ống trong tương lai gần. Ngoài ra, phương pháp này có thể được sử dụng khi xây dựng các đường ngang có chiều dài chỉ ngắn.

Để xây dựng các điểm chuyển tiếp theo sơ đồ kết cấu “ống trong ống” với không gian giữa các ống chứa đầy đá xi măng, không cần phải phát triển máy móc và cơ chế mới. Khi lắp đặt và đặt đường ống hai ống, các máy móc và cơ chế tương tự được sử dụng như khi xây dựng đường ống một ống, đồng thời để chuẩn bị vữa xi măng và lấp đầy không gian giữa các đường ống, thiết bị xi măng được sử dụng để xi măng dầu và khí đốt. Hiện tại trong hệ thống của Shngazprom và Bộ Công nghiệp Dầu khí Hàng nghìn đơn vị xi măng và máy trộn xi măng đang hoạt động.

Các chỉ số kinh tế và kỹ thuật chính của việc vượt qua dưới nước của các đường ống có thiết kế khác nhau được trình bày trong Bảng 1.1. Các tính toán được thực hiện đối với việc vượt qua dưới nước một phần thí điểm của đường ống dẫn khí ở áp suất 10 MPa, không bao gồm chi phí cho van ngắt . Chiều dài đoạn chuyển tiếp là 370 m, khoảng cách giữa các sợi song song là 50 m, ống được làm bằng thép X70 có giới hạn chảy (et - 470 MPa và độ bền kéo Є6р = 600 MPa. Độ dày của thành ống và Chấn lưu bổ sung cần thiết cho phương án I, P và Sh được tính toán theo SNiP 11-45-75 [70]. Độ dày thành ống vách trong phương án W được xác định cho đường ống loại 3. Ứng suất đai trong thành ống từ áp suất vận hành cho các tùy chọn được chỉ định được tính bằng công thức cho ống có thành mỏng.

Trong thiết kế đường ống “ống trong ống” với khoảng không gian giữa các ống được lấp đầy bằng đá xi măng, độ dày thành ống bên trong ống xác định theo phương pháp ở [e] thì chiều dày thành ngoài lấy bằng 0,75 chiều dày thành trong. Ứng suất vòng trong ống được tính theo công thức 3.21 của công trình này, các đặc tính cơ lý của đá xi măng và kim loại ống lấy như trong tính toán ở Bảng. 3.1.Thiết kế chuyển tiếp hai sợi, một ống phổ biến nhất với chấn lưu bằng vật nặng bằng gang được lấy làm tiêu chuẩn so sánh ($100). Như có thể thấy từ bảng. І.І, mức tiêu thụ kim loại của thiết kế đường ống “ống trong ống” với không gian giữa các ống chứa đầy đá xi măng đối với thép và gang là hơn 4 lần

Thiết bị xi măng

Đặc điểm cụ thể của công tác trám xi măng hình khuyên của đường ống trong ống xác định yêu cầu đối với thiết bị xi măng. Việc xây dựng các điểm giao cắt của các đường ống chính xuyên qua các rào chắn nước được thực hiện ở nhiều khu vực khác nhau trên cả nước, kể cả những nơi xa xôi, khó tiếp cận. Khoảng cách giữa các công trường xây dựng lên tới hàng trăm km, thường không có hệ thống thông tin liên lạc giao thông đáng tin cậy. Vì vậy, thiết bị xi măng phải có tính cơ động cao, thuận tiện cho việc vận chuyển trên quãng đường dài trong điều kiện địa hình phức tạp.

Lượng vữa xi măng cần thiết để lấp đầy không gian giữa các đường ống có thể lên tới hàng trăm mét khối, áp suất khi bơm vữa có thể đạt tới vài megapascal. Do đó, thiết bị xi măng phải có năng suất và công suất cao để đảm bảo chuẩn bị và bơm đủ lượng dung dịch cần thiết vào vòng trong trong thời gian không vượt quá thời gian làm đặc của nó. Đồng thời, thiết bị phải hoạt động tin cậy và có hiệu suất đủ cao.

Bộ thiết bị dùng để trát xi măng giếng đáp ứng đầy đủ nhất các điều kiện quy định [72]. Khu phức hợp bao gồm: đơn vị xi măng, máy trộn xi măng, xe tải xi măng và xe bồn, trạm giám sát và kiểm soát quá trình xi măng, cũng như các thiết bị phụ trợ và nhà kho.

Máy trộn được sử dụng để chuẩn bị dung dịch. Các bộ phận chính của loại máy này là một hầm chứa, hai máy khoan dỡ hàng ngang và một máy khoan tải nghiêng và một thiết bị trộn chân không-thủy lực. Hầm thường được lắp đặt trên khung gầm của xe địa hình. Các mũi khoan được dẫn động bởi động cơ kéo của xe.

Dung dịch được bơm vào không gian vòng xuyến bằng cách sử dụng bộ phận xi măng gắn trên. khung gầm mạnh mẽ xe tải. Thiết bị bao gồm một máy bơm xi măng áp suất caođể bơm dung dịch, một máy bơm để cung cấp nước và động cơ cho nó, bể đo, ống góp máy bơm và đường ống kim loại có thể đóng mở.

Quá trình xi măng được điều khiển bằng trạm SKTs-2m, cho phép bạn kiểm soát áp suất, tốc độ dòng chảy, thể tích và mật độ của dung dịch được bơm.

Đối với thể tích không gian giữa các đường ống nhỏ (lên đến vài chục mét khối), máy bơm vữa và máy trộn vữa dùng để chuẩn bị và bơm vữa cũng có thể được sử dụng để trát xi măng.

Việc xi măng không gian liên ống của đường ống trong ống dưới nước có thể được thực hiện cả sau khi chúng được đặt trong rãnh dưới nước và trước khi đặt trên bờ. Việc lựa chọn vị trí trát xi măng phụ thuộc vào điều kiện địa hình cụ thể của công trình, chiều dài và đường kính của đoạn chuyển tiếp, cũng như sự sẵn có của các thiết bị đặc biệt để trát xi măng và lắp đặt đường ống. Nhưng tốt hơn là đặt đường ống xi măng trong rãnh dưới nước.

Việc xi măng không gian vành khuyên của các đường ống chạy trong vùng ngập lũ (trên bờ) được thực hiện sau khi đặt chúng vào rãnh nhưng trước khi lấp đất, nếu cần dằn thêm thì có thể lấp đầy không gian vành đai bằng nước trước khi trám xi măng. Việc cung cấp dung dịch vào không gian giữa các đường ống bắt đầu từ điểm thấp nhất của đoạn đường ống. Việc thoát khí hoặc nước được thực hiện thông qua các đường ống đặc biệt có van lắp đặt trên đường ống bên ngoài ở những điểm cao nhất.

Sau khi không gian giữa các ống được lấp đầy hoàn toàn và dung dịch bắt đầu thoát ra, tốc độ cung cấp của nó giảm và quá trình phun tiếp tục cho đến khi dung dịch có mật độ bằng mật độ của dung dịch được bơm bắt đầu thoát ra khỏi ống xả. trên các ống thoát được đóng lại và áp suất dư thừa được tạo ra trong không gian hình khuyên. Trước đây, áp suất ngược được tạo ra trong đường ống bên trong, ngăn cản sự mất ổn định của các bức tường. Khi đạt đến áp suất vượt quá yêu cầu trong không gian giữa các đường ống, van trên đường ống vào sẽ đóng lại. Độ kín của không gian giữa các ống và áp suất trong đường ống bên trong được duy trì trong thời gian cần thiết để vữa xi măng cứng lại.

Khi lấp đầy, có thể sử dụng các phương pháp trám xi măng không gian hình khuyên của đường ống trong ống sau đây: trực tiếp, sử dụng đường ống xi măng đặc biệt, cắt lớp, bao gồm việc đưa dung dịch xi măng vào không gian hình khuyên của đường ống, làm thay thế không khí. hoặc nước có trong đó. Giải pháp được cung cấp và không khí hoặc nước được thải qua các đường ống có van gắn trên đường ống bên ngoài. Toàn bộ phần đường ống được điền vào một bước.

Xi măng sử dụng đường ống xi măng đặc biệt Với ​​phương pháp này, các đường ống có đường kính nhỏ được lắp đặt trong hình khuyên, qua đó vữa xi măng được cung cấp vào đó. Việc xi măng được thực hiện sau khi đặt đường ống hai ống vào rãnh dưới nước. Dung dịch xi măng được cung cấp thông qua đường ống xi măng đến điểm thấp nhất của đường ống đã đặt. Phương pháp xi măng này cho phép lấp đầy không gian giữa các đường ống với chất lượng cao nhất của đường ống đặt trong rãnh dưới nước.

Có thể sử dụng xi măng từng phần nếu thiếu thiết bị xi măng hoặc sức cản thủy lực cao khi bơm dung dịch, không cho phép xi măng toàn bộ phần đường ống trong một lần. Trong trường hợp này, việc gắn vòng sợi được thực hiện thành từng phần riêng biệt. Chiều dài của phần xi măng phụ thuộc vào đặc điểm kỹ thuật thiết bị xi măng. Đối với mỗi đoạn đường ống, các nhóm ống riêng biệt được lắp đặt để bơm vữa xi măng và thoát khí hoặc nước.

Để lấp đầy không gian giữa các đường ống của đường ống trong ống vữa xi măng cần phải biết số lượng vật liệu, thiết bị cần thiết để trát xi măng cũng như thời gian cần thiết.Thể tích vữa xi măng cần đổ đầy giữa

Ứng suất trong ống ba lớp khi đá xi măng chịu lực kéo tiếp tuyến

Trạng thái ứng suất của ống ba lớp có khoảng trống chứa đầy đá xi măng (bê tông) dưới tác dụng của áp suất bên trong đã được P.P. Borodavkin [ 9 ], A. I. Alekseev [ 5 ], R. A. Abdullin xem xét trong công trình của họ khi suy ra các công thức, các tác giả đã chấp nhận giả thuyết rằng một vòng làm bằng đá xi măng chịu được lực tiếp tuyến kéo và vết nứt của nó không xảy ra khi chịu tải. Đá xi măng được coi là vật liệu đẳng hướng có cùng mô đun đàn hồi khi kéo và nén, và theo đó, ứng suất trong vòng đá xi măng được xác định bằng công thức Lame.

Phân tích đặc tính cường độ và biến dạng của đá xi măng cho thấy mô đun kéo và mô đun nén của nó không bằng nhau, cường độ kéo nhỏ hơn đáng kể so với cường độ nén.

Vì vậy, luận án đưa ra công thức toán học của bài toán cho ống ba lớp với khoảng không gian giữa các ống chứa đầy vật liệu mô đun khác nhau, đồng thời phân tích trạng thái ứng suất trong ống ba lớp của đường ống chính dưới tác dụng của áp suất bên trong là đã tiến hành.

Khi xác định ứng suất trong ống ba lớp do tác động của áp suất bên trong, chúng ta xét một vòng có chiều dài đơn vị được cắt từ ống ba lớp. Trạng thái ứng suất trong nó tương ứng với trạng thái ứng suất trong ống khi (En = 0. Ứng suất tiếp tuyến giữa các bề mặt của đá xi măng và ống được lấy bằng 0, vì lực bám dính giữa chúng là không đáng kể. Chúng tôi coi bên trong là và các ống bên ngoài có thành mỏng.Một vòng làm bằng đá xi măng ở không gian giữa các ống chúng ta coi nó có thành dày, được làm bằng các vật liệu mô đun khác nhau.

Cho ống ba lớp chịu tác dụng của áp suất bên trong PQ (Hình 3.1), khi đó ống bên trong chịu tác dụng của áp suất bên trong P và R-g bên ngoài, gây ra bởi phản ứng của ống bên ngoài và đá xi măng với chuyển động của ống bên trong.

TRÊN ống ngoài Có một áp suất bên trong Pg do sự biến dạng của đá xi măng gây ra. Một vòng đá xi măng chịu tác dụng của P-g bên trong và áp suất 2 bên ngoài.

Ứng suất tiếp tuyến ở ống trong và ống ngoài dưới tác dụng của áp suất PQ, Pj và Pg được xác định bởi: trong đó Ri, &i, l 2, 6Z là bán kính và chiều dày thành của ống trong và ống ngoài. Ứng suất tiếp tuyến và hướng kính trong vòng đá xi măng được xác định bằng các công thức thu được để giải bài toán đối xứng trục của hình trụ rỗng làm bằng vật liệu mô đun khác dưới tác dụng của áp suất bên trong và bên ngoài [" 6]: đá xi măng chịu kéo và nén. Trong các công thức (3.1) và (3.2) đã cho, các giá trị áp suất Pj và P2 chưa xác định, chúng tôi tìm thấy chúng từ các điều kiện đẳng thức của chuyển vị hướng tâm của các bề mặt tiếp xúc của đá xi măng với các bề mặt bên trong và ống ngoài.Sự phụ thuộc của biến dạng tiếp tuyến tương đối vào chuyển vị hướng tâm (i) có dạng [ 53 ] Sự phụ thuộc của biến dạng tương đối vào ứng suất đối với ống Г 53 ] được xác định theo công thức

Ghế thử nghiệm

Việc căn chỉnh các ống (Hình 4.2) của bên trong I và bên ngoài 2 cũng như việc bịt kín không gian giữa các ống được thực hiện bằng cách sử dụng hai vòng định tâm 3 được hàn giữa các ống. Vào ống ngoài vva-. Hai khớp nối 9 bị rách - một để bơm vữa xi măng vào hình khuyên, một để thoát khí.

Không gian giữa các ống của các mô hình có thể tích 2G = 18,7 lít. đổ đầy dung dịch được điều chế từ xi măng Xi măng Portland cho giếng “lạnh” của nhà máy Zdolbunovsky, với tỷ lệ nước-xi măng W/C = 0,40, mật độ p = 1,93 t/m3, khả năng trải dọc theo hình nón AzNII ở mức = 16,5 cm, bắt đầu thời gian đông kết t = 6 giờ 10 đất sét, thời điểm kết thúc thời gian đông kết t „_ = 8 giờ 50 phút”, độ bền kéo của mẫu đá xi măng dùng để uốn trong hai ngày & chiếc = 3,1 Sha. Những đặc tính này được xác định bằng phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn đối với xi măng Portland dành cho giếng “lạnh” (_31j.

Giới hạn độ bền nén và độ bền kéo của mẫu đá xi măng khi bắt đầu thí nghiệm (30 ngày sau khi lấp đầy khoảng trống giữa các ống bằng vữa xi măng) b = 38,5 MPa, b c = 2,85 Sha, mô đun đàn hồi khi nén EH = 0,137 TO5 Sha, tỷ số Poisson ft = 0,28. Thí nghiệm nén đá xi măng được thực hiện trên mẫu khối có gân 2 cm; đối với lực căng - trên các mẫu có dạng hình số tám, có diện tích mặt cắt ngang thu hẹp 5 cm [31]. Đối với mỗi thử nghiệm, 5 mẫu được chuẩn bị. Các mẫu được làm cứng trong buồng có độ ẩm không khí tương đối 100%. Để xác định mô đun đàn hồi của đá xi măng và tỷ số Poisson, chúng tôi sử dụng phương pháp do kê đề xuất. K.V. Ruppeneit [_ 59 J . Các thử nghiệm được thực hiện trên các mẫu hình trụ có đường kính 90 mm và chiều dài 135 mm.

Giải pháp được cung cấp vào vòng tròn của các mô hình bằng cách sử dụng hệ thống lắp đặt được thiết kế và sản xuất đặc biệt, sơ đồ được thể hiện trong Hình. 4.3.

Vữa xi măng được đổ vào thùng 8 đã tháo nắp 7, sau đó đậy nắp lại và ép vữa vào hình xuyến mẫu II bằng khí nén.

Sau khi khoảng gian ống được lấp đầy hoàn toàn, van 13 trên ống ra của mẫu được đóng lại và tạo ra áp suất xi măng dư thừa trong khoảng hình khuyên, được theo dõi bằng đồng hồ đo áp suất 12. Khi đạt áp suất thiết kế, van 10 trên đường ống vào đã được đóng lại, sau đó áp suất dư thừa được giải phóng và mô hình bị ngắt kết nối khỏi quá trình lắp đặt. Trong quá trình làm cứng dung dịch, mô hình ở vị trí thẳng đứng.

Các thử nghiệm thủy lực đối với các mẫu ống ba lớp được thực hiện trên một giá đỡ được thiết kế và sản xuất tại Khoa Công nghệ Kim loại của Viện Kinh tế và Doanh nghiệp Nhà nước Moscow mang tên. I.M.iubkina. Sơ đồ đứng được thể hiện trong hình. 4.4, cái nhìn tổng quát - trong hình. 4.5.

Ống mẫu II được đặt vào buồng thử nghiệm 7 thông qua nắp bên 10. Mô hình này được lắp đặt hơi nghiêng, được đổ đầy dầu từ thùng chứa 13 máy bơm ly tâm 12, trong khi van 5 và 6 mở. Sau khi mô hình được đổ đầy dầu, các van này được đóng lại, van 4 được mở và bơm cao áp I được bật. Áp suất dư thừa được giải phóng bằng cách mở van 6. Việc kiểm soát áp suất được thực hiện bằng hai đồng hồ đo áp suất tiêu chuẩn 2, được thiết kế cho 39,24 Mia (400 kgf/slg). Để xuất thông tin từ các cảm biến được cài đặt trên mô hình, cáp đa lõi 9 đã được sử dụng.

Chân đế cho phép thực hiện các thí nghiệm ở áp suất lên tới 38 MPa. Bơm cao áp VD-400/0,5 E có tốc độ dòng chảy nhỏ 0,5 l/h, cho phép nạp mẫu trơn tru.

Khoang ống bên trong của mô hình được bịt kín bằng một thiết bị bịt kín đặc biệt, loại bỏ ảnh hưởng của lực kéo dọc trục lên mô hình (Hình 4.2).

Lực kéo dọc trục phát sinh từ tác động của áp suất lên piston 6 gần như được hấp thụ hoàn toàn bởi thanh 10. Như được thể hiện bằng máy đo biến dạng, một sự truyền lực kéo nhỏ (khoảng 10%) xảy ra do ma sát giữa các vòng đệm cao su 4 và đường ống bên trong 2.

Khi thử nghiệm các mô hình có đường kính trong khác nhau của ống trong, các piston có đường kính khác nhau cũng được sử dụng. Các phương pháp và phương tiện khác nhau được sử dụng để đo trạng thái biến dạng của vật thể)