Колонны строение: Что собой представляет колонна — определение виды особенности стилей и устройства

Обсадная колонна (труба) — Что такое Обсадная колонна (труба)?

13 октября 2018 в 18:05

65590

Каждая обсадная колонна имеет свое название и предназначение

Обсадная колонна — это труба, применяемая в скважинах для изоляции ствола скважины от пластовых флюидов и укрепления стенок ствола скважины.

Обсадные трубы, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин, чаще всего изготовляются из стали с двумя нарезанными концами и навинченной муфтой на одном конце (иногда безмуфтовые c раструбным концом).

Резьба труб выполняется конического, треугольного или специального трапецеидального профиля.

Для создания герметичности при высоких давлениях нефти и газа (более 30 МПa) применяются соединения с уплотнительными элементами.

Каждая обсадная колонна имеет свое название и предназначение:

• крепление скважины начинается с ее приустьевой части. Для этого используется 1 труба или колонна, которая называется Направление. Именно эта колонна во время работы не позволяет устью скважины размыться и обвалиться. Также с его помощью происходит постоянное движение жидкости. Как правило, направление является единственным в структуре, но случаются исключения, когда крепление устья скважины осуществляется посредством 2^х направлений по причине почвенных особенностей;
• 
  разделение верхнего интервала разреза горных пород (неустойчивых отложений, водоносных и поглощающих пластов, зон многолетнемерзлых пород) происходит с помощью кондуктора (кондукторной колонны). Благодаря его наличию нефтеносные горизонты остаются чистыми. Это 2^я обсадная колонна, спускаемая в ствол буровой скважины. На нее устанавливают противовыбросовое оборудование; а кольцевое пространство за колонной обычно цементируют по всей длине;
• промежуточная обсадная колонна. Существуют ситуации, когда в скважине попадаются зоны, бурение которых ведется при совершенно различных условиях. Их необходимо разделить, что и делается с помощью промежуточной обсадной колонны. Они бывают сплошными, хвостовиками и летучками. 1^е перекрывают ствол скважины полностью. 2^е были разработаны с целью закрепления исключительно необсаженных частей скважины. Ну и, наконец, к использованию последних обращаются только при наличии сложных интервалов. Такие колонны полностью автономны от предшествующих им обсадных колонн или же от тех, которые будут идти дальше;
• 
  завершается скважина эксплуатационной колонной обсадных труб, призванная разделить между собой продуктивные горизонты и все остальные породы. Именно она является главным конструктивным элементом скважины, находящимся непосредственно на уровне горизонта полезных ископаемых. Расположение данной колонны и предопределяет ее назначение, которое заключается в извлечении полезных ископаемых из скважины. Нельзя для крепления, например, начала скважины и ее завершения использовать одни и те же обсадные колонны.
• профильный перекрыватель (летучка) — промежуточная обсадная колонна, необходимая для перекрытия интервала осложнений и не имеющая связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами. Обычно неизвлекаемые. Существуют извлекаемые профильные перекрыватели, при использовании которых идет развальцовывание лишь верхней и нижней цилиндрических частей, а извлечение производят с помощью специального инструмента. Такие летучки могут иметь в поперечном сечении цилиндрическое или лепестковое исполнение. Обычно предварительно интервал, в который будет установлен перекрыватель, расширяют. Затем перекрыватель спускается на колонне бурильных труб, в которые после этого сбрасывается шарик, перекрывающий отверстие в башмаке перекрывателя. Цементировочный агрегат обеспечивает его впрессовку в стенки скважины, а после извлечения бурильных труб — развальцовывание специальным инструментом.   
• Хвостовик — обсадная колонна потайного типа, которая устанавливается в специальной системе подвески в предыдущей обсадной колонне (внахлест на 20 — 50 м). В зависимости от твердости горных пород разрабатываемого коллектора хвостовик может цементироваться или нет.

Последние новости

Схема ректификационной колонны

Перезвоните мне

Книга знаний

Содержание:

• Ректификационная колонна, принцип работы
• Испарительный куб
• Царга
• Насадка ректификационная
• Дефлегматор

Благодаря особому строению ректификационной колонны становится возможным практически полностью очистить конечный напиток от сивушных масел и примесей. В отличие от дистилляции качество самого сырья не имеет такой ключевой роли, поскольку органолептика в конечном напитке практически отсутствует. В результате получается спирт крепостью до 96,6% с бедной органолептикой, однако чистый. Использовать его можно для производства водки и различных настоек.

Рассмотрим принцип устройства ректификационной колонны, и из каких частей она состоит.

Ректификационная колонна, чертеж

Ректификационная колонна, принцип работы

Ректификация — это разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счёт противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Части ректификационной колонны обеспечивают последовательный процесс:

1. Испарительный куб — хранение и нагрев кубовой жидкости
2. Колонна — тепломассообмен внутри самой колонны за счет насадки
3. Дефлегматор — конденсация паров, образование флегмы
4. Узел отбора — отбор флегмы и ректификата

Рассмотрим работу каждой части в отдельности.

Испарительный куб

Это емкость, в которой хранится и нагревается брага или дистиллят. Также ее называют кубовой жидкостью. Нагреваясь, жидкость испаряется, и пар поднимается вверх по колонне, где разделяется на фракции. Одновременно куб служит основанием для колонны. Куб можно нагревать на обычной или индукционной плите. На индукционной — быстрее и безопаснее.

Также в качестве источника тепла в некоторых моделях используется ТЭН.

Обычно сначала перегоняется брага, чтобы получить спирт-сырец. Колонну надо перевести в режим дистиллятора, то есть максимально открыть кран отбора. После этого спирт сырец перегоняется еще раз, на этот раз медленно и с отбором пищевой фракции.

На кубе расположен термометр, чтобы контролировать температуру кубовой жидкости. При достижении в кубе 60-70°С необходимо подать охлаждающую жидкость, чтобы пары могли конденсироваться. При достижении 70°С, мощность нагревательного элемента надо уменьшить и оставить при таком значении до завершения ректификации.

Царга

Царга — это тело колонны, ее центральная часть. Тепломассообмен, который составляет принцип действия ректификационной колонны, протекает именно здесь. Именно она делает процесс ректификации возможным:

1. Жидкость в кубе испаряется, и по колонне пар поднимается наверх
2. Наверху расположен дефлегматор (холодильник), в котором пар конденсируется
3. Дистиллят стекает вниз по дефлегматору и по стенкам колонны
4. Жидкость контактирует с паром на стенках насадки, которой заполнена колонна
5. В результате тепломассообмена в верхней части колонны скапливается наиболее легкокипящая фракция
6. Легкокипящая фракция конденсируется в холодильнике и поступает в канал отбора.

Колонна может собираться из нескольких царг. Чем выше колонна, тем интенсивнее проходит тепломассообмен, и тем чище разделяется жидкость на фракции. Внутри колонна заполнена насадкой: СПН или РПН. Без насадки тепломассообмен невозможен.

Чтобы ускорить процесс ректификации, можно использовать колонну торнадо. Стенки колонны подогреваются, поэтому флегма, которая не контактирует с насадкой, испаряется со стенок. В результате процесс ускоряется, а степень очистки повышается.

Дополнительно с колонной могут использоваться тарелки ректификационных колонн. На её поверхности также происходит тепло-массо-обмен между горячим паром и холодной флегмой. Степень очистки растёт.

Насадка ректификационная

Ректификационная насадка — это универсальный инструмент, который состоит из узла отбора и холодильника. В холодильнике происходит конденсация паров спирта, которые возвращаются вниз в виде флегмы. Узел отбора позволяет контролировать количество спирта, которое выходит из колонны. Контролируя этот объем, можно изменять качество спирта, то есть степень его очистки. Чем медленнее идет процесс, тем чище получается спирт.

Насадку можно купить в готовом виде или по отдельности.

Узел отбора спирта

Узел отбора спирта «Миджет» имеет смотровое стекло. С его помощью можно на глаз определить скорость отбора спирта. Есть ниппель, чтобы подключить термометр.

После того, как установка ректификационной колонны выйдет на рабочий режим (температура перестанет изменяться), кран отбора надо открыть. Если вы перегоняете спирт-сырец, на этом этапе можно провести дробную перегонку. Для начала отбирается 3-5% расчетного кроличества спирта. Это головная фракция с резким запахом. Она испарется быстрее всего и имеет в совем составе вредные легкокипящие компоненты: метанол, ацетон и т.д.

Термометр на узле отбора необходим, чтобы контролировать температуру. При отборе пищевой фракции температура в ректификационной колонне должна быть неизменной. Ректификацию следует прекратить, когда вы не сможете поддерживать постоянную температуру в колонне при минимальном отборе спирта. После этого можете подставить отдельную приёмную емкость, полностью открыть кран отбора и собрать «хвостовую» фракцию.

Дефлегматор

Дефлегматор или холодильник — это самая верхняя часть ректификационной колонны. Он также идет в составе ректификационной насадке и по отдельности.

В дефлегматоре собираются и конденсируются пары, превращаясь в флегму. Флегма возвращается вниз и обогащается компонентами идущего навстречу пара. Часть флегмы попадает в узел отбора и выходит наружу. Чем меньше флегмовое число (количество выходящего спирта) — тем выше степень очистки спирта-ректификата.

Универсальный холодильник «Миджет»

Мини дефлегматор «Миджет» — используется, чтобы повысить качество очистки

Автоматика для ректификационной колонны

Ректификация требует постоянного контроля, чтобы головная и хвостовая фракции не попали в пищевую часть. Этот процесс можно облегчить, используя БУР — блок управления ректификацией. Блок будет ограничивать отбор ректификата в соответствии с заданной программой, чтобы хвостовая часть не смешалась с пищевой. Так вы можете отойти от колонны, не боясь, что хвосты попадут в чистый ректификат.

БУР — это необязательная часть ректификационной колонны, однако работать с ним гораздо удобнее.

Что дальше

Полученный на выходе спирт-ректификат будет иметь жесктий вкус. Спирт надо разбавить, отфильтровать и дать настояться. Для очистки спирта можно использовать активированный уголь, это называется углеванием. В результате углевания спирт приобретает более мягкий вкус, уголь связывает остатки сивушных масел, которые в небольшом количстве проникают в напиток дяже при дробном отборе на ректификационной колонне. Именно так готовится классическая русская водка.

После сортировки (разбавления) и углевания спирту надо отдохнуть в стеклянной ёмкости несколько дней.

Подробнее об устройстве и работе ректификационной колонны читайте в соответствующей карточке товара.

Над материалом работали:

Павел Жданов

Инженер-технолог

Пожалуйста, оцените нашу статью:
Для авторизованных пользователей

Средний рейтинг:

Оценок: 1

Книга знаний — уникальный сборник рецептов и научных исследований подготовленных экспертами нашей компании. Здесь вы найдете практические советы о домашнем и коммерческом производстве алкоголя и сыров от ведущих винокуров, пивоваров и сыроделов

Читайте также

Что такое балки и колонны в строительстве и почему они важны?

Что такое балки и колонны в строительстве и почему они важны?

Балки и колонны использовались в архитектуре со времен Древнего Египта (1580–1085 гг. до н. э.). Стволы колонн Древнего Египта были не только архитектурными элементами, служившими конструктивным целям, но и декоративными, обычно с цветными изображениями и резными рельефами. Египетский архитектурный элемент попал в греко-римский период, когда египетские колонны были экспортированы в Грецию и Рим. Помимо своей богатой истории, колонны и балки являются необходимыми функциями надстроек, созданных в современном мире. В этой статье будет затронуто значение балок и колонн в строительстве и почему они важны.

Столбцы, объяснение!

Колонны действуют как конструктивный элемент, передающий нагрузки от плиты (т. е. крыши, верхнего этажа) на фундамент и, наконец, на грунт под конструкцией. Обычно они ориентированы вертикально. В строительстве колонны используются в фермах, каркасах зданий и опорах мостов. Колонны поддерживают нагрузки от крыш, полов или настилов мостов. Нагрузки можно рассматривать как постоянные и временные. Постоянные нагрузки — это фиксированные нагрузки от постоянных креплений, в то время как временные нагрузки изменяются при движении, поскольку они являются временными нагрузками, которые могут быть приложены к конструкции и сняты с нее. Размер колонн рассчитывается в первую очередь исходя из величины осевых нагрузок, которые будут на них. Некоторые из нагрузок, которые необходимо рассчитать, включают следующее:

• Вертикальные силы , которые воспринимаются по направлению к продольной оси колонны в результате нагрузок, приложенных к горизонтальным балкам, и нагрузок на плиту, приложенных над колоннами.

• Боковые силы возникают от ветра и землетрясений. Колонна подвергается воздействию этих сил.

Существует довольно много разных типов столбцов. Некоторые из основных типов столбцов перечислены ниже:

Балки, объяснение!

Балки служат конструктивными элементами, передающими нагрузки от плиты к колоннам. Это означает, что передающие балки устанавливаются для переноса нагрузки с одной несущей стены на другую. Как правило, это горизонтальные элементы. Назначение балки — нести стены и не нагружать бетонную плиту. Балки используются для стягивания колонн в строительстве; это обеспечивает оптимальное распределение изгибающего момента в балках и уменьшает длину изгиба в колоннах. Кроме того, длина и ширина используемых балок будут определяться путем расчета нагрузки, передаваемой на балку для поддержания ширины между ними. Размер балки определяется путем расчета величины действующих на них внутренних сил. К внутренним силам относятся следующие:

• Нормальные силы действуют перпендикулярно поверхности или объекту, которым в данном случае является балка. Возникает нормальное напряжение.

• Силы сдвига действуют параллельно поверхности объекта и создают напряжение сдвига.

• Изгибающий момент — это поперечная сила или наклон диаграммы момента в данной точке.

Обычно используются два типа лучей. Типы лучей включают следующие:

Почему они важны?

Балки и колонны работают как система для передачи нагрузок от плит на балки, а затем на колонны. Это действует как система сопротивления горизонтальным нагрузкам от сил, которые могут воздействовать на конструкцию. Некоторые другие типы балок и колонн перечислены ниже:

• Домкратные стойки представляют собой тип опорной колонны, которая представляет собой временную колонну, используемую для удержания тяжелого веса конструкции при капитальном ремонте стен или при установке проемов, таких как окна или двери. В некоторых случаях столбцы llally являются постоянными и правильными структурными проблемами.

• Балки Microllam представляют собой инженерные пиломатериалы, используемые для поддержки конструкций. Этот пиломатериал состоит из микротонких слоев древесины, которые скреплены вместе. Балки Microllam перекрывают проемы и несут нагрузку над стенами.

• Перемычка — это тип балки, используемой для поддержки вышеупомянутой стены или материала перегородки между проемами для обеспечения каркаса строительной конструкции.

Дизайн В Everest работает команда профессионалов, имеющих опыт использования балок и колонн в строительстве. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу с бесплатной цитатой и консультацией.

*Примечание: Контент, опубликованный выше, был создан в сотрудничестве с участниками Design Everest.

Copyright© 2023. Дизайн Everest Lounge. Все права защищены.

Что такое балки и колонны в конструкциях?

Балки и колонны — это два важных типа конструктивных элементов, которые играют ключевую роль в создании безопасного пути передачи нагрузки для передачи веса и сил конструкции на фундамент и в землю. Балки и колонны могут быть построены с использованием одних и тех же форм и материалов, но каждая из них выполняет разные функции и спроектирована по-разному.

Балки обычно представляют собой горизонтальные конструктивные элементы, воспринимающие нагрузки, перпендикулярные их продольному направлению. Подумайте о балансирующем бревне в гимнастике. Это прямоугольный объект длиной 15 футов, поддерживаемый с обоих концов. Когда человек идет по балке около середины пролета, его вес представляет собой вертикальную направленную вниз силу, действующую перпендикулярно продольному направлению балки.

Балки используются для поддержки веса полов, потолков и крыш здания и для передачи нагрузки на вертикальный несущий элемент конструкции. Иногда более крупные и тяжелые балки, называемые передающими балками, используются для поддержки совокупного веса штабелированных стен или других балок и передачи нагрузки на опоры.

Проектирование или определение размеров балок требует понимания основных принципов физики и инженерной статики. Инженер-строитель обучен и полностью оснащен для проверки нагрузок, действующих на балку, расчета сил и напряжений на ней и выбора материала, размера и формы соответственно. Частью инженерно-консультационных работ, которые я предоставляю своим клиентам, является структурное проектирование балок в новых зданиях и восстановление или усиление существующих балок в конструкции.

В случае нового здания существует больше гибкости в выборе размера и типа материалов для балок, которые лучше всего подходят для конструкции. Наиболее распространенные типы материалов, которые я рекомендую своим клиентам, — это балки из стальных профилей, железобетона, кирпичной кладки и деревянные балки. Все материалы имеют свои плюсы и минусы, но обычно выбираются исходя из их стоимости, размера и огнестойкости.

При разработке конструкции новой балки или реставрации существующей я учитываю несколько факторов. К этим факторам относятся величина нагрузки, действующей на балку, длина или пролет балки, доступная высота в свету под балкой или любые ограничения по геометрии, пределы прогиба балки, прочность материала, а также класс огнестойкости и сопротивление. . Аналогичные коэффициенты используются при проектировании колонн.

Колонны представляют собой вертикальные конструктивные элементы, в которых нагрузка передается параллельно продольной оси в виде сжатия, а иногда и растяжения. Например, представьте себе прямоугольный стол с четырьмя ножками по углам. Вес стола и всех предметов на столе передается на пол через ножки, действующие на сжатие. В этом случае ножки можно рассматривать как столбцы.

Колонны используются для поддержки балок пола/крыши и колонн верхнего этажа. Колонны нижнего этажа высотного здания должны нести совокупный вес всех этажей выше. Поэтому расположение колонн в идеале должно быть одинаковым на всех этажах. Это не всегда возможно, особенно при сложном архитектурном проекте, где каждый этаж имеет разную планировку. В таких случаях я часто рекомендую клиентам привлечь команду структурных дизайнеров на раннем этапе проекта, чтобы вместе с архитекторами провести мозговой штурм по наиболее идеальной компоновке колонн.

При проектировании колонны в новом здании я учитываю несколько факторов. Я начинаю с расчета веса полов/крыши, поддерживаемых колонной, затем выбираю материал и размер по мере необходимости. Высота столбца играет важную роль в общем размере столбца. Колонна, которая поддерживает 1000 фунтов и имеет высоту 10 футов, возможно, должна быть в два раза больше, чем колонна, поддерживающая 1000 фунтов и имеющая высоту 20 футов. Все зависит от геометрии колонн и свойств материала.

Надеюсь, это дало вам хорошее представление о том, что такое балки и колонны в структуре и здании, и почему они являются очень важными структурными элементами, которые нельзя упускать из виду. В следующий раз, когда вы войдете в здание или проедете по мосту, попробуйте осмотреться и выяснить, какие элементы, которые вы видите, используются в качестве балок, а какие — в качестве колонн. Если вы застряли или у вас есть какие-либо вопросы относительно структуры, на которую вы смотрите, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, и мы будем рады помочь вам!

Если вам нужна дополнительная информация об основах проектирования конструкций, не стесняйтесь взять наше Полное руководство здесь!

• Автор
• Последние сообщения

Ной Москович

Ной — профессиональный инженер, работающий в Crosier Kilgour & Partners Ltd, консалтинговой фирме по проектированию конструкций в Виннипеге, Манитоба, Канада, и имеет более 8 лет опыта работы в области проектирования.