2951

Модернизация системы предотвращения выбросов при добыче нефти и газа. Клапан-отсекатель КАУ-89-350. Замок 1ЗК-70-350.-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 171518
Дата закачки: 06 Июля 2016
Продавец: leha.nakonechnyy.92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС, Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: ИНиГ

Описание:
В данном дипломном проекте рассматриваются варианты модернизации системы предотвращения выбросов при добыче нефти и газа. а именно: клапана-отсекателя КАУ-89-350.
Данная модернизация имеет два направления:
 замена стандартного быстроизнашивающегося шевронного уплотнения клапана-отсекателя и замка для него на конструкцию с большим ресурсом и повышенной надежностью работы;
 Расширение функциональных возможностей клапана-отсекателя. Разработка такой конструкции, при которой путем замены и перестановки деталей подвижных частей, клапан можно будет использовать как гидравлически управляемым, так и автоматическим механическим, реагируемым на поток нефти или газа.
По мнению автора это позволит увеличить межремонтный период данного оборудования и уменьшить время простоя оборудования и скважины, что, в свою очередь, позволит сэкономить денежные средства нефтегазавой компании.
Скважинные клапаны-отсекатели служат для перекрытия прохода колонны подъемных труб при нарушении заданного режима работы скважины, пожаре на устье скважины и разгерметизации устьевого оборудования.
Клапаны-отсекатели вместе с замками при помощи набора инструментов канатной техники спускаются в скважину, устанавливаются в посадочном ниппеле, спущенном в скважину в составе колонны подъемных труб, и фиксируются в нем при помощи замка. При нормальном режиме работы скважины клапаны-отсекатели находятся в открытом положении и автоматически закрываются в случаях, указанных выше. [1]
Клапаны-отсекатели, применяемые в комплексах КУСА, КОУК, КПГ, КПП, КСГ, 1КСГ, имеют тарельчатый или шаровой запорный орган для перекрытия потока продукции в подъемных трубах.
Клапаны-отсекатели с тарельчатым запорным органом в качестве запорного элемента имеют тарелку (хлопушку), установленную на оси в кожухе клапана и прижимаемую к седлу клапана пружиной кручения.
Тарельчатый запорный орган имеют клапаны типов КАУ-89-350, применяемые в комплексах типов КУСА и КАУ1-89-70, КАУ1-89-70К2 и КАУ1-114-70, и также КОУК.
Клапан КАУ-89-350 (рисунок 6, а) спускается в скважину вместе с замком типа 13К или ЗНЦВ при помощи набора инструментов канатной техники, имеющего в своем составе спускной инструмент типа ИС со штоком в сборе.
Спускной инструмент устанавливается внутри ловильной шейки замка на срезных винтах, и шток инструмента отжимает тарелку клапана, открывая его. [4]
После установки клапана и фиксации его замком в посадочном ниппеле при извлечении спускного инструмента клапан закрывается.
Уплотнения клапана-отсекателя и замка в посадочном ниппеле образуют герметичную камеру у отверстия ниппеля, к которому через трубку управления со станции управления подводится рабочий агент (рисунок 7).
При подаче рабочего агента через трубку управления под давлением он поступает через отверстие «а» клапана-отсекателя под поршень. Поршень перемешается вниз, сжимая пружину, и открывает уравнительный клапан, образованный толкателем и упором, и скважинная среда через отверстие «б» поступает в клапан.
Тарелка клапана открывается толкателем при дальнейшем движении поршня вниз после выравнивания давления над и под тарелкой. Далее, толкатель входит в кожух и уплотняется кольцом 18. В результате этого открывается доступ скважинной среде через отверстие «б».
Клапан-отсекатель закрывается при снятии давления в трубке управления и возвращении поршня с толкателем вверх под воздействием пружины. При ходе толкателя вверх тарелка клапана освобождается и захлопывается под воздействием пружины 14.
Клапан-отсекатель с замком извлекается также посредством набора инструментов канатной техники, имеющего в составе инструмент подъема замка типа ИПЗ со штоком в сборе.
Клапан-отсекатель извлекается после того, как его тарелка откроется и будет удерживаться в открытом положении штоком инструмента подъема замка. [2]
Клапаны-отсекатели с шаровым запорным органом типов КАУ-73-500, КАУ-89-50К2, КАУ-М-114-70, КАУ-114-35K3, КАУ-89-70, КАУ-89-70К2 (рисунок 8) и клапаны-отсекатели типа КА (рисунок 9) в качестве запорного органа имеют шар, связанный со своим седлом двумя плечами, а с кожухом клапана - эксцентрично расположенными штифтами.
В результате такой кинематической связи при движении седла вверх или вниз шар поворачивается, и клапан открывается или закрывается.
Клапаны-отсекатели КАУ-89-70, КАУ-89-70К2, КАУ-89-50К2, КАУ-М-114-70 и КАУ-114-35K3 применяются в комплексах типа КОУК.
Открытый клапан-отсекатель вместе с замком типа ЗНЦВБ спускается в скважину и устанавливается в посадочном ниппеле при помощи набора инструментов канатной техники со спускным инструментом типов ИС, собранным вместе со штоком (для всех, кроме КАУ-114-35K3), и 2ИС также со штоком в сборе (для КАУ-114-35K3).
Клапаны-отсекатели КАУ-89-50К2, КАУ-М-114-70 и КАУ-114-35КЗ (рисунок 8, а) имеют на ниппеле 2 два уплотнения и 3 и 4, которые в посадочном ниппеле образуют герметичную камеру для ввода рабочего агента через трубку управления в надпоршневую полость клапана через отверстия «а».
Под действием давления рабочего агента поршень с толкателем перемещается вниз и открывает уравнительный клапан, образованный верхним упором и толкателем, и скважинная среда поступает через отверстие «в» в полость над шаром. По окончании выравнивания давления толкатель прижимается к нижнему упору, перекрывая доступ среды в клапан через отверстие «в».
Для обеспечения необходимого при выравнивании свободного хода толкатель и седло клапана связаны винтом 15, перемещающимся в пазе толкателя. Шар клапана связан с седлом двумя плечами, а с кожухом - эксцентрично расположенными штифтами и прижимается к седлу пружиной 12. Благодаря такой конструкции, при дальнейшем ходе поршня вниз совместно с седлом шар поворачивается и открывает проход клапана. Закрытие клапана происходит под воздействием пружины 8 и давления скважинной среды, поступающей через отверстие «б» под поршень, при снятии давления в трубке управления.
При этом поршень движется вверх, шар поворачивается в обратном направлении и закрывается клапан. Уравнительный клапан при этом перекрывает доступ скважинной среде в клапан через отверстие «в».
Клапаны-отсекатели КАУ-89-70 и КАУ-89-70К2 (рисунок 8, б) отличаются наличием третьего уплотнения 7 и отверстия «б», связанного через посадочный ниппель второй трубкой управления со станцией управления комплекса на поверхности земли.
Уплотнения 3, 4 и 7 образуют в посадочном ниппеле две герметичные полости. В первую, связанную с трубкой управления, подается рабочий агент через отверстие «а» в клапане-отсекателе для его открытия.
Посредством второй полости через вторую трубку управления и отверстие «б» можно принудительно закрыть клапан с поверхности земли, повысив давление под поршнем клапана-отсекателя. При открытии клапана-отсекателя через вторую трубку управления проводится разрядка подпоршневой полости.
Выравнивание давления при открытии клапана-отсекателя происходит через отверстие «в» при движении поршня вниз и открытии уравнительного клапана, образованного верхним упором и толкателем.
По окончании выравнивания давления доступ среды через отверстие «в» прекращается при упоре ниппеля толкателя в нижний упор 14.
Клапаны-отсекатели извлекаются при помощи набора инструментов канатной техники с инструментом подъема замка типа ИПЗ.
Клапан-отсекатель КАУ-73-500 (рисунок 8, в) имеет одно уплотнение 3 и применяется в комплексах КУСА с замками типов I3K или ЗНЦВ.
Как и в клапане-отсекателе КАУ-89-35, в клапане КАУ-73-500 герметизация камеры у отверстия ниппеля, к которому подводится трубка управления, осуществляется уплотнением клапана и уплотнением замка.
Клапан-отсекатель типа КА автоматического типа, перекрытие колонны подъемных труб газовых скважин клапаном осуществляется при
увеличении дебита скважины выше заданного предела.
Клапан применяется в комплексах газового оборудования типов КПГ. КПП, КСГ и 1КСГ.
В корпусе клапана (рисунок 9) установлен шток, подпираемый пружиной, сила которой регулируется кольцами. На конце штока расположены сменный дроссель и седло, связанное плечами с шаром. Шар в корпусе смонтирован на эксцентричных штифтах.
Клапан-отсекатель спускают в скважину вместе с уравнительным клапаном типа КУМ1 и замком типов 13К, ЗНЦВ или ЗНЦВ1 после вывода скважины на заданный режим эксплуатации.
Спуск и посадка клапана-отсекателя в посадочном ниппеле производятся спускным инструментом типа ИС при помощи набора инструментов канатной техники, а извлечение - инструментом подъема замка типа ИПЗ из того же комплекта.
При увеличении расхода через дроссель выше заданного предела шток с седлом и шаром стремятся переместиться вверх, сжимая пружину. Благодаря кинематической связи седла, шара и корпуса, шар поворачивается и закрывает проход клапана. В закрытом виде герметичность клапана обеспечивается давлением среды на шар и силой пружины.
Клапан открывается после выравнивания давления над шаром и под ним при помощи уравнительного клапана типа КУМ1. За счет усилия пружины шток с седлом и шаром стремятся переместиться вниз, в результате чего шар поворачивается и открывает проход отсекателя.
Настройка клапана на заданный режим выполняется посредством сменных дросселей и колец. [2]


Комментарии: В результате проделанного патентно-информационного анализа были сформулированы следующие технические решения:
 Использование нового манжетного узла по патенту №24866 для замены стандартных шеронных манжет клапана-отсекателя КАУ-89-350 и замка для него 1ЗК-70-350;
 Расширение функцональных возможностей гидравлически управляемого клапана-отсекателя благодаря внедрению конструкции, разработанной в патенте №2293839.

10.1 Замена шевронного уплотнения

Новый уплотнительный узел (рисунок 18) будет состоять из набора шевронов из разных материалов: фторопласта ф4, фторопласта ф4к20 и капролона.
Крайние манжеты 1 изготавливаются из фторопласта марки Ф4К20 (ТУ 6-05-1413-76 добавка 20% кокса).
Материал Ф4К20 по сравнению с фторопластом-4 имеет в 600 раз большую износостойкость и на 30% выше напряжение при 10%-ной деформации сжатия в диапазоне температур от -60 до +250оС. Материал Ф4К20 наиболее универсален по примененю. Он рекомендуется для изготовления уплотнительных изделий подвижных соединений (поршневые кольца) и изделий антифрикационного назначения. Поршневые кольца компресоров, изготавленные из Ф4К20, позволяют перевести компрессоры на работу без смазуки цилиндров, что устраняет загрязнение промышленные газы маслом. Применение композиции Ф4К20 для изготовления уплотнительных манжет ограничено вследствии относитеольно низкой его эластичности. Материал Ф4К20 пригоден для работы в условиях высокого вакуума в среде углеводородных газов, сухого воздуха, жидких углеводородов, растворителей. Композиции с графитом и углем стойки к истиранию. Эти композиции особенно пригодны как материал сухих подшипников, применяемых при низких температурах.
Промежуточные манжеты 2 изготавливаются из фторопласта марки ф4 (ТУ-6-05-810-88).
Фторопласт Ф-4 отличается высокой химической стойкостью, инертностью, а также малой пористостью, отличными электрическими и механическими свойствами. Хорошая механическая прочность фторопласта сохраняется в области температур от -190°С до +250°С. Стоек к минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям даже при повышенных температурах
Изделия из фторопласта могут подвергаться фрезеровке, шлифованию, сверлению и точению исключая снижение качественных свойств материала. Композиции из фторопласта, как и сам материал, обладают исключительной стойкостью к гидролизу, к сорбции веществ, к окислению и нарастанию на его поверхности отложений различного вида. Он не растворим в воде, и плохо растворим или не растворим в большинстве органических растворителей.
Фторопласт не поддерживает горение. Также он обладает высокими антифрикционными свойствами, что позволяет изделиям из фторопласта работать без смазки. Материал характеризует чрезвычайно низкий для конструкционных материалов коэффициент трения (до 0,02).
В обычных условиях фторопласты как класс материалов проявляют исключительную стойкость к старению, в связи с чем многие производители заявляют гарантированный срок сохранения их качественных характеристик до 20 лет.
Средние опорные манжеты 3 изготавливаются из Капролона (ПА-6 ТУ 6-05-988-87).
Капролон (полиамид-6, ПА-6) - полимер, предназначен для изготовления механической обработкой изделий конструкционного и антифрикционного назначения. Свыше 30 лет применяется в машиностроении, судостроении, энергетике, в химической, нефтяной и целлюлозно-бумажной промышленностях.
Устойчив к воздействию углеводородов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей, и слабых кислот. Химически стоек, нетоксичен, используется в оборудовании для пищевой промышленности.
Капролон имеет низкий коэффициент трения в паре с любыми металлами, хорошо и быстро прирабатывается, в 6 – 7 раз легче бронзы и стали, взамен которых он устанавливается. Изделия из капролона в 2 раза снижают износ пар трения, повышая их ресурс. Не подвержен коррозии.
Поджимные кольца манжет и распорню втулку между ними проектируем из стали 09Г2С (ГОСТ 19281-89) по диаметральным размерам стандартного уплотнительного узла, изменяя лишь угол конуса и высоту, так как проектируемое шевронное уплотнение имеет W-образную форму,
что улучшает ее уплотнительные свойства.
Все чертежи детали которые требуется изготовить для данного узла представлены на листе 8 графического материала дипломного проекта.
Таким образом, данное спроектированное манжетное уплотнение благодаря использованию в комплекте шевронов из разных материалов, причем опорные манжеты из капролона располагаются в центре узла, а более эластичные разновидности фторопласта составляют крайние и промежуточные шевроны, позволит увеличить срок службы уплотнительного узла по сравнению со стандартными манжетами из резиноткани (ГОСТ 22704-77) в 2-3 раза [8]. Оригинальная W-образная форма эластичность крайних шевронов из фторопласта ф4к20 облегчит установку клапана-отсекателя и замка в полированные поверхности посадочного ниппеля, ислючая их повреждения а также будет самоуплотняться при подаче давления со станции упраления и от скважинной среды, тем самым увеличивая долговечность и надежность узла, что в свою очередь сделает реже дорогостоящие ремонты скважин.

10.2 Расширение функциональных возможностей клапана-отсекателя

Целью данного направления модернизации является создание на основе гидравлически управляемого клапана-отсекателя КАУ-89-350 такой конструкции, которая позволит его использование как гидравлически управляемого, так и автоматического механического, управляемого потоком скважинной среды (патент №2293839), что позволит значительно упростить обслуживание скважин и уменьшить потери, связанные с обслуживанием и ремонтом самих клапанов.
Так как шток клапана-отсекателя КАУ-89-350 (СФУ ИНГ ДП 130602.65-062003 02.02.000 ВО) состоит из, соединенных между собой резьбовым соединением, поршня и толкателя, то в месте их соединения путем расточки толкателя можно установить сменную профилированную втулку-дроссель (рисунок 20). При управляемом режиме втулка будет заменяться на кольцо, которое будет соответствовать размерам пояска крепления.
Для работы в автоматическом режиме, пружину, которая удерживает поршень переставляем наоборот, в верхнюю часть, для удержания клапана в открытом состоянии (рисунок 21), так как закрытие клапана будет происходить не в результате стравливания давления над поршнем, а в результате перепада давления, создаваемым сужением проходного сечения втулки, которое будет стремиться переместить шток вверх, освобождая тарель. Но, так как длина поршня в управляемом варианте не позволит закрыть клапан из-за длины сжатой пружины, спроектируем поршень (СФУ ИНГ 130602.65-062003 04.00.004), длина которого будет обеспечивать полное освобождение тарели и седла клапана, закрывая его (рисунок 21).
Для крепления пружины и устранения заклинивания ею поршня, в верхнюю часть цилиндра устанавливаем упорное кольцо (рисунок 21)
Для исключения попадания скважинной среды в полость цилиндра клапана при работе в автоматическом режиме отверстия для гидроуправления заглушаем винтами М8×13 ГОСТ 17475-80 (рисунок 22).
При автоматическом режиме работы уплотнение поршня убирается для уменьшения силы трения и надежности срабатывания клапана.
Чертежи всех деталей, которые необходимо изготовить для модернизации, приведены на листе 8 графического материала дипломного проекта. Диаметр втулки-дросселя необходимый для закрытия клапана отсекателя при аварийном дебите скважины вычислен в пункте 11.1. Возможно создание набора втулок с разными размерами для определенных дебитов срабатывания отсекателя.
Данная модернизация позволит:
- значительно сократить ассортимент и количество используемых клапанов при обслуживании скважины;
- снизить время и стоимость обслуживания скважины в аварийной ситуации;
- снизить время обслуживания скважины при ремонтных работах.
В результате рассмотренной в данном дипломном проекте модернизации клапана-отсекателя КАУ-89-350 и замка для него 1ЗК-70-350 межремонтный период увеличился в 2 раза, что при эксплуатации скважины №2356 ГКМ «Пелятка» ОАО «НОРИЛЬСКГАЗПРОМ» позволило бы экономить порядка 3,5 млн. рублей в год, а также отказаться от комплекта скважинного оборудования стоимостью 338,7 тыс. рублей.
Также были получены навыки по разработке проектной документации, которые, несомненно, пригодятся в дальнейшей инженерной деятельности.






Размер файла: 25,2 Мбайт
Фаил: (.rar)
-------------------
Обратите внимание, что преподаватели часто переставляют варианты и меняют исходные данные!
Если вы хотите, чтобы работа точно соответствовала, смотрите исходные данные. Если их нет, обратитесь к продавцу или к нам в тех. поддержку.
Имейте ввиду, что согласно гарантии возврата средств, мы не возвращаем деньги если вариант окажется не тот.
-------------------

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.