一般情况下, 稠油开采采用的是热采方式, 以在油层温度逐步升高的情况下, 达到降低稠油粘度的目的。因此, 对稠油开采工具热膨胀对紧密配合的影响有比较全面的了解, 才能更好的提高稠油开采工具的设计水平, 对于保证稠油的开采量有着极大作用。
1 均匀受热情况下稠油开采管桩工具的膨胀情况分析
根据相关研究和分析来看, 均匀受热情况下稠油开采管桩工具的膨胀情况主要包括如下几个方面:
1.1 面膨胀系数和线膨胀系数方面
在进行相关研究时, 将厚度很小的矩形平板作为参考物, 其每个方面的膨胀系数都不一样, 假设其中两个主要方向 (x方向和y方向) 的膨胀系数为a和b, 并推导出这个矩形平板的面膨胀系数是c。在加热情况下, 假设温度为D摄氏度、矩形平板的矩形面积为f、矩形的长度分别是x和y, 则可以得出矩形面积f=x.y。通常情况下, 面膨胀系数c指的是一定单位面积中面积与温度的变化率, 在假设矩形平板的单元体为1的情况下, 可以根据相关计算公式得出面膨胀系数的数值。由此可见, 面膨胀系数一般是线膨胀系数相加, 在性质相同的物体中, 其通常为线膨胀系数的两倍。
1.2 均匀受热情况下稠油开采管桩工具径向膨胀方面
在对于各内径为20 厘米、外径为25 厘米的稠油开采管桩工具进行相关研究和分析时发现, 其材质主要为一种合成钢, 通常是通过整齐吞吐的方式来给地层加热, 在温度达到300摄氏度的时候, 该管桩工具出现均匀受热径向膨胀现象。通常情况下, 上述材质的合成钢在温度为20摄氏度和400摄氏度之间时, 其线性膨胀系数是一定的, 同时, 地面的温度保持在20摄氏度。根据管桩端面的相关分析可知, 该管桩工具的剖面线部分没有出现膨胀情况, 在假设管桩均匀向内径方向、外径方向膨胀时, 根据相关计算公式可以得出管桩径向膨胀量, 其中, 需要涉及的参考数值有原始面积、面线膨胀系数、温度变化量等。由此可见, 均匀受热情况下稠油开采管桩工具的实际膨胀情况是同时向着内径、外径两个方向发生膨胀的, 在材质相同的情况下, 稠油开采管桩工具如果处于均匀受热情况下, 则每个零部件之间可以保持很好的同轴性, 不会给稠油开采效率造成影响。
2 稠油开采过程中管桩工具热膨胀给紧密配合带来的影响
在实际进行稠油的开采时, 需要持续给地层加热, 才能不断提高地层的温度, 从而有效降低稠油的开采年度, 但是, 整个开采过程中会出现一定量的热损失, 并且, 井下工具在作业时的受热也是不均匀的, 其中, 最靠近地层端的工具部位升温比较快。因此, 稠油开采管桩工具如果受热不均匀, 则会导致该工具的膨胀不均匀, 在各种材质不一样的工件状态下, 每个零部件之间的同轴性会发生极大变化, 不但会出现配合间隙逐步变小、密封性逐渐下降等情况下, 还会造成开采工具损害非常严重, 甚至报废的现象, 给稠油开采顺利进行带来严重影响。所以, 在受热膨胀情况下稠油开采管桩工具想要保持较好的密封性、配合性、同轴性等, 就必须对稠油开采工具的结构设计、部件材质选择、公差设定等给予高度重视, 才能真正提高稠油开展的整个效果, 从而保证稠油的开采量。
2.1 部件材质的合理选择
由于不一样的材质有着不同的膨胀系数, 因此, 在进行稠油开采工具的部件材质选择时, 需要对各个方面进行充分考虑, 才能避免上述问题出现。一般情况下, 配合间隙如果过盈、过渡, 在工具出现膨胀情况时, 配合间隙会快速变小。所以, 在严格按照相关设计要求进行工件结构设计的前提下, 轴孔配合部件需要选择有着合适膨胀系数的材质, 才能满足稠油开采的需求。根据上述相关内容和分析可知, 采用上文中的合成钢并不能满足稠油开采工具的设计要求, 因此, 孔一般选择系数相对打一定的镍铬钢, 轴通常选择膨胀系数相对较小的碳钢, 并且, 孔向外的最大膨胀量和实心轴的向外最大膨胀量是一定的, 所以在使用上述材质后, 可以很好的满足稠油开采工具的设计要求。
2.2 部件公差的科学设计
在稠油开采中假设某个管桩工具的孔内径和轴外径的尺寸是相同的, 两者可以很好的配合作业, 在采用O形的密封圈进行密封后, 其可以承载的压力是一定的。在对承压、配合方式、相关设计要素等进行全面分析和合理检测的情况下, 可以得出孔与轴密封的平均间隙。根据上述相关内容可知, 稠油开采管桩工具在受热膨胀情况下, 实心轴会向着外径方向膨胀, 孔可以同时向着两个方向膨胀, 因此, 在进行配合部件公差设计时, 需要注重其科学性、可行性等, 确保工件之间的过盈量在一定范围内, 才能使稠油开采工具的各个工件保持紧密配合。由此可见, 稠油开采管桩工具在热膨胀状态下, 会给各个工件的紧密配合带来非常大的影响, 并且, 膨胀后各个工件之间的间隙会逐步变小, 其配合方式通常是按照“间隙”、“过渡”、“过盈”的方向进行转变的, 在一定程度上会大大降低稠油开采工具的滑动性、同轴性, 严重还会影响稠油开采工具的正常使用。
3 结语
综上所述, 在实际进行稠油开采的过程中, 各种工具的热膨胀必然会给工件之间的配合性、密封性等带来极大影响。因此, 在进行稠油开采工具的设计时, 必须保证各个工件之间具有良好的同轴度、一定量的配合间隙等, 才能真正提高稠油开采工具的工作效率, 最终保障稠油的开采量。
摘要：在稠油开采的整个过程中, 各种工具发挥着非常重要的作用, 特别是受热膨胀状态下的密封性、配合性等, 对于提高稠油开采的质量有着极大影响。因此, 本文就均匀受热情况下稠油开采管桩工具的膨胀情况进行全面分析, 提出稠油开采过程中管桩工具热膨胀给紧密配合带来的影响, 以有效保障各个零部件之间的同轴性, 从而促进稠油开采效率不断提高。
关键词：稠油开采工具,热膨胀,紧密配合,影响