การเต้นของท่อที่แตกหักและการสั่นสะเทือนแบบแรงดันสูงและการสั่นสะเทือนได้อย่างไร?

ในการดำเนินการแตกหัก ท่อร้าว ต้องทนต่อการเต้นแรงดันสูง (ความผันผวนของแรงดัน) และการสั่นสะเทือนเชิงกลทำให้เกิดความต้องการอย่างมากต่อการออกแบบโครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุ ด้านล่างนี้เป็นกลไกหลักที่ท่อแตกหักจัดการกับความท้าทายเหล่านี้:

1. การออกแบบเลเยอร์เสริมแรง: การดูดซับความผันผวนของแรงดันและพลังงานการสั่นสะเทือน
   ชั้นถักลวดเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง
   ชั้นถักลวดเหล็กทำหน้าที่เป็นโครงสร้างการแบกรับแรงดันหลักของท่อโดยใช้การเชื่อมโยงข้ามแบบหลายชั้น (เช่น 4 หรือ 6 ชั้น) เพื่อสร้าง "โครงกระดูกตาข่าย" ที่กระจายแรงดันสูงทั่วผนังท่อลดความเข้มข้นของความเครียดในท้องถิ่น
   การเปรียบเทียบ: คล้ายกับแถบเสริมแรงในคอนกรีตเสริมแรงลวดเหล็กถักเปียทำหน้าที่เป็นเหล็กเส้นในขณะที่ชั้นยางทำหน้าที่เป็นคอนกรีต
   เลเยอร์เสริมแรงไฟเบอร์อารามิด (ไม่บังคับ)
   เส้นใยอะรามิด (เช่น Kevlar) ให้ความแข็งแรงสูงและโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำสามารถดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนความถี่สูงและลดความเสียหายจากความเหนื่อยล้าของท่อ
   ข้อได้เปรียบ: เบากว่าสายเหล็กเหมาะสำหรับการใช้งานที่ไวต่อน้ำหนัก

2. การออกแบบข้อต่อ: ลดความเข้มข้นของความเครียดและความเสี่ยงการรั่วไหล
การมีเพศสัมพันธ์ที่สำคัญ
การมีเพศสัมพันธ์จะถูกหล่อหลอมลงในร่างกายท่อผ่านการหลอมเหลวทำให้การกำจัดปัญหาการคลายสลักเกลียวที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อแบบแปลนแบบดั้งเดิม
หลักการ: โครงสร้างอินทิกรัลถ่ายโอนความดันโดยตรงไปยังชั้นถักลวดเหล็กลดความเข้มข้นของความเครียดที่การมีเพศสัมพันธ์
การมีเพศสัมพันธ์การสั่นสะเทือน
รวมแผ่นรองบัฟเฟอร์ยืดหยุ่น (เช่นยางหรือโพลียูรีเทน) ภายในการมีเพศสัมพันธ์เพื่อดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนและป้องกันความเมื่อยล้าของโลหะ
แอปพลิเคชัน: ใช้กันทั่วไปในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์สูบน้ำที่มีการสั่นสะเทือน

3. การเลือกวัสดุยาง: การปรับสมดุลความยืดหยุ่นและความต้านทานการสึกหรอ
ซับใน
ใช้ประโยชน์จากยางไนไตรล์ไฮโดรเจน (HNBR) หรือเทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน (TPU) ซึ่งมีโมดูลัสยืดหยุ่นสูงและความต้านทานการสึกหรอเพื่อทนต่อการเสียดสีจากของเหลวที่แตกหักแบบทราย
กรณีศึกษา: ตอร์ปิโดด้านใน TPU ลดอัตราการสึกหรอลง 50% เมื่อเทียบกับยาง NBR แบบดั้งเดิมภายใต้แรงเสียดทานของอนุภาคทราย
ฝาปิดด้านนอก
ใช้ยางคลอโรพรีน (CR) หรือยางไนไตรล์ (NBR) ให้ความต้านทานต่อสภาพอากาศและคุณสมบัติต่อต้านริ้วรอยเพื่อป้องกันการแตกจากการสัมผัสกับรังสียูวีและโอโซน

4. การทดสอบและการตรวจสอบแบบไดนามิก: ทำให้มั่นใจว่ามีอายุยืนยาว
การทดสอบความดันจังหวะ
จำลองความผันผวนของแรงดันในโลกแห่งความเป็นจริง (เช่นรอบ 0–15,000 psi รอบ) เพื่อประเมินอายุการใช้งานของท่อ
มาตรฐาน: ข้อมูลจำเพาะ API 7K ต้องใช้ท่อเพื่อผ่านการทดสอบรอบความดันอย่างน้อย 100,000 ครั้ง
การทดสอบการสั่นสะเทือน
ติดตั้งท่อบนตารางการสั่นสะเทือนโดยใช้การสั่นสะเทือนแนวตั้ง/แนวนอนเพื่อประเมินประสิทธิภาพการปิดผนึกของข้อต่อและร่างกายท่อ
ตัวชี้วัด: ช่วงความถี่การสั่นสะเทือนโดยทั่วไป 5–50 Hz การเร่งความเร็วไม่เกิน 10 กรัม

5. ตัวอย่างโลกแห่งความเป็นจริง: การประยุกต์ใช้ท่อแตกหักในบ่อก๊าซจากหินดินดาน
เงื่อนไขการดำเนินงาน: อัตราการไหลของของเหลวที่แตกหัก 200 bbl/นาทีความดัน 10,000 psi และปริมาณทราย 10%
สารละลาย:
ใช้สายการเสริมแรงแบบผสมผสานลวดเหล็กแบบ 6 ชั้น
ใช้งานด้านใน TPU และฝาครอบด้านนอก CR
การมีเพศสัมพันธ์มีการออกแบบที่สำคัญพร้อมแผ่นบัฟเฟอร์ยาง
ผลลัพธ์: ท่อทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 100 ชั่วโมงโดยไม่รั่วไหลด้วยการกำจัดข้อต่อภายใต้การทดสอบการสั่นสะเทือนที่วัดได้น้อยกว่า 0.5 มม.