В наземной манифольдной системе при проведении гидроразрыва сланцевых пластов трубопроводы высокого давления должны обеспечивать гибкое соединение в разных направлениях в условиях сложной и ограниченной планировки кустовой площадки, выдерживая при этом динамическое давление свыше 100 МПа и постоянную вибрацию. Поворотное соединение (свивел) — это ключевой компонент, выполняющий данную задачу. Оно служит «суставом» манифольдной системы, обеспечивая свободное изменение угла при сохранении герметичности под высоким давлением и являясь незаменимой гибкой связкой между флотом ГРП и устьем скважины.

Принцип работы поворотного соединения

Поворотное соединение состоит из нескольких последовательно соединенных подвижных секций, каждая из которых содержит внутри прецизионную вращающуюся уплотнительную конструкцию. Когда требуется изменить направление внешнего трубопровода, оператор вручную или с помощью инструмента поворачивает корпус соединения, обеспечивая гибкую регулировку угла в диапазоне 360°. Основная сложность заключается в том, чтобы одновременно обеспечить низкое сопротивление и гибкость при вращении и абсолютную герметичность при сверхвысоком давлении, предотвращая утечку жидкости с пропантом.

Решение этого противоречия зависит от точной посадки между внутренним кольцом подвижной секции и уплотнением (манжетой), а также от механической оптимизации всей конструкции.

Наши поворотные соединения, разработанные для условий ГРП

Учитывая высокое давление, высокую вибрацию и высокую абразивность при гидроразрыве сланцевых пластов, мы представляем серию поворотных соединений, строго соответствующих стандарту API 16C. Диапазон условных проходов — от 2" до 4", температурный диапазон — от -29°C до 121°C (класс PU), подходят для стандартных сред и сред, содержащих H₂S. Основные технологические преимущества включают:

1. Корпус соединения: Революция геометрической точности благодаря процессу контролируемой гибки

Корпус соединения изготавливается методом контролируемой гибки с использованием собственной запатентованной технологии. Этот процесс отказывается от размерных колебаний, свойственных традиционному литью или штамповке. Путем точного контроля температуры нагрева и траектории изгиба геометрия готового изделия полностью соответствует требованиям чертежа, а (согласованность) серийной продукции достигает нового отраслевого уровня. Более того, этот процесс гарантирует высокую однородность внутреннего диаметра и равномерную толщину стенки по всей длине соединения, не создавая никаких дополнительных возмущений скорости и направления потока жидкости. Это эффективно снижает локальную эрозию и значительно увеличивает срок службы изделия. Одновременно термообработка после гибки выводит механические свойства материала на лидирующие позиции в отрасли, обеспечивая надежную защиту от ударных нагрузок ГРП.

2. Подвижная секция: Конструкция со ступенчатой дорожкой качения — прочная, но легкая

Подвижная секция выполнена по конструктивной схеме со ступенчатой дорожкой качения, с целенаправленным утолщением в ключевых зонах, воспринимающих максимальные напряжения, при сохранении стандартных размеров в остальных частях. Такая оптимизация значительно повышает прочность без увеличения общего веса, обеспечивая ударную вязкость и снижая физическую нагрузку на операторов на площадке.

3. Манжета (уплотнение): Металлоскелетная конструкция для более надежного уплотнения

Манжета (основной уплотнительный элемент) имеет металлоскелетную конструкцию: внутри запрессован высокопрочный металлический поддерживающий слой, а снаружи нанесен высокоэффективный эластомер. Такая конструкция сохраняет герметизирующую эластичность резиновых материалов, значительно повышая сопротивление экструзии. Манжета сохраняет надежные уплотнительные характеристики при двойном воздействии колебаний давления и фрикционного вращения.

Рекомендации по профессиональному обслуживанию

- Для обеспечения длительной оптимальной работы поворотных соединений мы рекомендуем:

- Регулярная смазка: Выполнять смазку перед каждым и после каждого рейса (операции).

- Использование правильного инструмента: Необходимо использовать ручной шприц для смазки. Использование пневматических или гидравлических шприцев высокого давления строго запрещено, чтобы не повредить уплотнительную конструкцию.

- Использование рекомендованной смазки: Избегайте несовместимых смазочных материалов, которые могут вызвать набухание или старение манжеты.

- Трехэтапный метод смазки: После введения смазки поверните изделие на 90 градусов и выполните вторую инъекцию; поверните еще на 90 градусов для третьей инъекции; наконец, поверните на 360 градусов, чтобы проверить плавность вращения.

На площадке гидроразрыва сланцевых пластов надежность каждого поворотного соединения напрямую влияет на непрерывность и безопасность операций. Наша продукция разработана именно для решения этой проблемы — делая манифольдные соединения более гибкими, долговечными и надежными.