补偿器是指管路补偿接头，是泵、阀门，管道等设备与管道连接的新产品，通过螺栓把它们连接起来，使其成为整体，并有一定的位移量，分为AY型压盖式补偿器，AF型法兰式松套补偿器，BF型单法兰限位补偿器，B2F型双法兰限位补偿器，BY型压盖松套限位补偿器，CF单法兰传力接头，C2F双法兰传力接头等。

定义：

补偿器主要应用在安装维修时，根据现场安装尺寸进行调整，在工作时，可以把轴向推力传还至整个管道系统。这样不仅提高工作效率，而且对泵、阀门等管道设备起到一定保护作用。

产品分类：

 

AY型压盖式补偿器，AF型法兰式松套补偿器，BF型单法兰限位补偿器，B2F型双法兰限位补偿器，BY型压盖松套限位补偿器，CF单法兰传力接头，C2F双法兰传力接头等。

AY型压盖松套补偿器是由本体、密封圈、压紧构件组成的松套连接管道的装置。主要用于吸收位移，而不能承受压力推力的补偿接头。

BF型单法兰限位补偿器是由松套补偿器和限位短管等构件组成。它能防止管道因超量位移导致补偿接头的泄漏或损坏，主要用于在允许位移范围内吸收轴向位移和承受压力推力的管道松套连接,适用于一边与法兰连接，一边与管道焊接，安装时调整产品两端与管道或法兰的安装长度，对角依次均匀拧紧压盖螺栓，再调整好限位螺母，这样就能让管道在伸缩量范围内可以自由伸缩，锁定伸缩量，确保管道的安全运行。

B2F型双法兰式限位补偿器适用于两边均与法兰连接。

AF型法兰松套补偿器是由本体、密封圈、压紧构件组成的松套连接管道的装置。主要用于吸收位移，而不能承受压力推力的补偿接头。工作原理:松套伸缩节安装在管道上后，拧紧螺母弹性密封圈，在螺母压盖的作用下依靠相互斜度，紧压在管子外圈密封和连接作用。当温度变化时管子能在接头中间自由的伸缩，当地基下沉，管子能偏斜，并确保密封无渗漏，从而起到自动补偿之目的。

CF型单法兰式传力接头是由本体，密封圈，压盖，短管法兰构件组成。适用于一边与法兰连接，一边与管道焊接。安装是调节产品两端与管道或法兰的安装长度，安装和焊接完毕后，对角一次均匀拧紧压盖螺栓，合其成为一个，并有一定的位移量，方便安装维修时，根据现场尺寸进行调整。在工作时可以把轴向推力传递至整个管道。

主要材质：

QT-400(球墨铸铁)，Q235A(碳钢)，HT20(灰铁)，304L，316L(不锈钢)。

安装说明：

法兰式

折叠
松套伸缩节安装在管道上后，拧紧螺母弹性密封圈，在螺母压盖的作用下相互斜度，紧压在管子外圈起密封和连接作用。当温度变化时管子能在接头中间自由的伸缩，当地基下沉，管子能偏斜，并确保密封无渗漏，从而起到自动补偿目的。

单法兰限位

适用于一边与法兰连接，一边与管道焊接，安装时调整产品两端与管道或法兰的安装长度，对角均匀拧紧压盖螺栓，再调整好螺母，这样就能让管道在伸缩量范围内可以自由伸缩，锁定伸缩量，管道的安全运行。

双法兰限位

适用于两边均与法兰连接，安装时调整产品两端连接长度，对角依次均匀拧紧压盖螺栓，再调整好限位螺母，这样就能让管道自由伸缩，锁定伸缩量，确保管道的安全运行。

压盖式

适用于两边与管子插接，勿需焊接，结构合理，密封，安装快速方便。

注意事项：

VSSJA-2型双法兰式松套限位补偿器适用于两边均与法兰连接的管路，安装时调整产品两端与法兰的连接长度，对角依次均匀拧紧压盖螺栓，再调整好限位螺母，这样就能让管道在伸缩量范围内自由伸缩，锁定伸缩量，就可以确保管道的安全运行。

标准：

 

船用标准CBM1129-82，适用于温度不高于80°C的船舶舱底、压载、海水、消防、甲板冲洗和油类驳运等管路，以补偿管路存在的涨缩现象。

标记示例：

PN1.6、DN125的补偿器标记为:补偿器16125 CBM1129-82。

技术要求
1.补偿器的套管和法兰盘的材料为20;螺栓材料为35;制动螺钉材料为2CR13。

橡胶圈材料:介质为油类的丁晴橡胶I-2，介质为水用氯丁橡胶III-2。

2.除介质为油类外，其他适用管路的补偿器的钢制零件就热度锌处理。

3.一般状态下安装尺寸为L1，根据接头使用的目的，可行当调整L1的数值，但最大直不得超过1.5L1。

水压实验
1.DN65-150，以Pm=2.4 Mpa进行密封性实验;

2.DN200-400，以Pm=1.5 Mpa进行密封性实验;

作用：

补偿器属于管道补偿器中接头，一般管道系统采用的标准为GB/T12465-2007，替换GB/T12465-2002及GB/T14414-1993。

管道安装中补偿器的重要性，补偿器由于连接伸缩管或波纹管的温度变化较大，补偿器的使用是一种保护措施，补偿器是泵、阀门，管道等设备与管道连接的新产品，通过全螺栓把它们连接起来，使其成为整体，并有一定的位移量，方便安装。可承受管线的轴向压力。这样就可以在安装维修时，根据现场安装尺寸进行调整，在工作时，不仅提高工作效率，而且对泵、阀们等管道设备起到一定保护作用。

工作原理

管道伸缩膨胀量大、承受温度高、受压面积力度强。建筑给排水工程中基础混凝土浇注或者预埋管道，在这些工程管道受建筑物基础沉降，设备共振，地质变化，管道介质变化的过程中，管道分布的位置开始受力，变形，扭曲破坏管道，预埋管道甚至破裂给施工单位带来极大的不便，为了克服这些困难，确保管道的安全运行，使用伸缩器、补偿器:它能在一定的范围内轴向伸缩，克服管道各种角度移位、不同心、伸缩、膨胀。管道在伸缩器中可以自由伸缩。一旦超过最大的伸缩量自身起到限位作用。从而保证管道安全运行!

墩的选择：

管道安装补偿器支墩的位置:支墩可承受管道的重量和补偿器的重量，相当于桥梁的桥墩、管道可连续支撑在支墩上可以使管道与补偿器连接的位置自由移动。支墩的位置选择:间距6~12 m，D特别大时，L取3 m。支墩间距小→M、Q(弯矩和剪力)小→支墩造价高。支墩类型分为支承环式、鞍式、滑动式。支墩可有效预防大型明装敷设管道和补偿器受自然温度变化下热胀冷缩可自由移位不受破坏。

应用分析

研究背景

补偿器能够有效保护油气井管柱，提高其安全系数，应用范围十分广泛。但有关补偿器应用方面的文献比较少见，本文结合理论知识与现场经验，将补偿器的工作原理做一分析讨论。选取三个不同区块，每个区块各选取一口典型气井，对每口气井设置坐封、酸化两种工况。然后运用TDAS软件分析计算，首先求解带有补偿器的油管柱在每种工况下的最小安全系数及其位置，然后求解不带补偿器的油管柱在每种工况下的最小安全系数及其位置，最后将三口气井的计算结果进行对比，从膨胀效应、轴向力、三维应力三个方面分析讨论补偿器的作用。

 

计算结果分析
(1)坐封

a井在井口温度为20℃，井口油压为20 MPa，用比重为1.25的泥浆液进行坐封，用TDAS软件计算得到以下结果。

膨胀效应发生在横向上，而补偿器只能在纵向上影响管柱的受力，有无补偿器的气井在各种工况下其油管柱的膨胀效应是一样的，所以在后面的分析中主要讨论轴向力和三维应力对油管柱的作用方式。坐封时要先对油管柱憋压，憋压过程中井口处的油管柱受到油管自重和因油压而产生的向下的拉力，这个过程中有无补偿器对井口处油管柱受力影响不大，但是当封隔器坐封后，补偿器可以补偿形变，减少井口处油管的压力。

(2)酸化

以A区块a井为例，在油压为30 MPa时用TDAS软件计算得到以下结果。

在酸压工况中，油管柱整体受到自身重力、活塞力、弯曲效应、膨胀效应和温度效应共同产生的合力。在酸化压力较小时，油管柱自身的重力为最大破坏力，其方向垂直向下。而在油管柱低端的封隔器处还有一个以活塞力为主的竖直向上的力，此力便能在一定程度上将重力中和。对于没有补偿器的油管柱，竖直向上的力会一直沿着管柱向上传递，最终就会使井口处的油管柱受到的伸张力有所减少;对于有补偿器的油管柱，竖直向上的力在传递过程中就会因补偿器的作用而中断，此时的中和点位置要深于前者的中和点位置，同时井口处的伸张力减少程度要小于前者。正如表2所示，两者的最低安全系数都是在井口处，大小分别是1.66和1.68。类似这

样的情况其实并不多见，因为在酸压过程中，由于高压产生的一系列复杂的力才是主要的破坏因素，这个例子说明补偿器对活塞力向上传递能够起到很好的缓冲作用。

再选取B区块b井为研究对象，用TDAS软件计算油压70 MPa;油压70 MPa、套压20 MPa;油压90 MPa、套压20 MPa时有无补偿器的油管柱最小安全系数及位置。

在高压酸化时，压力与温差变化是对油管柱的主要破坏因素。油管柱会因注入温度相对较低的压裂液而收缩，同时也会受到活塞力和弯曲效应的影响发生收缩形变。此时的油管柱两端分别被井口和封隔器固定，任何形式的形变都会使得油管柱承受很大的压力或者拉力，而补偿器能够有效地帮助油管柱补充形变，使油管柱承受的力减小。B区块b井几种不同方式的压裂工况，均能说明这个问题。同时说明，对油套环空适当的补充平衡压力，也能很好的提高油管柱的安全系数。

如果封隔器下还有较长的油管柱，建议使用非限向型封隔器加补偿器的管柱组合。以C区块c井在油压70 Mpa时酸化为例。

C区块c井在封隔器以下仍有600 m长的2/8"油管，当高压酸化时，油管柱低端能够产生巨大的活塞力，如果所选用的封隔器是限向型的，则巨大的活塞力会使600m长的2/8"油管发生很大的弯曲甚至损坏。如果封隔器为非限向型，则活塞力会传递到封隔器以上的整个油管柱，整体的油管柱共同来分担底部巨大的活塞力，同时封隔器上部的补偿器也能有效缓解管柱受力情况。另外补充第二种情况:如果C区块c井选用的是限向型封隔器，且将补偿器安装在封隔器以下，补偿器不会改变封隔器以下管柱的受力情况。

研究结论
按照作用力方式不同，将油管柱所受到的力分为"静载荷"与"动载荷"。静载荷为随油管柱形变发生变化的载荷;动载荷为不随油管柱形变而改变的载荷。例如:多层开采时两封隔器之间或者封隔器与井口之间管柱的拉力为静载荷;酸压时压力为动载荷。当静载荷对油管柱施加作用力时，有无补偿器则有差异，例如酸压时的B区块b井;当动载荷对油管柱施加作用力时，有无补偿器效果一样，例如酸压时C区块c井的第二种情况。

每个补偿器的构造都不相同，但原理大同小异。一般补偿器都是由销钉来释放剪切力，销钉的个数决定了补偿器剪切力的大小，如果补偿器收到的外力小于销钉的剪切力，那么补偿器也不发挥作用。使用限向式封隔器能够有效地减少油管柱底端活塞力的向上传递，减少封隔器上部油管柱的受力，减少其螺旋弯曲程度。使用限向型封隔器加补偿器的管柱组合，比单纯使用限向型封隔器和非限向型封隔器在大多数工况中都能更好的提高安全系数。
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