3782

Модернизация Инжектора механизма подачи колонны гибких труб КГТ мобильной установки для капитального ремонта скважин М-60 производства ЗАО «Фид-маш»-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяны

ID: 163661
Дата закачки: 28 Февраля 2016
Продавец: https://vk.com/aleksey.nakonechnyy27 (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:
Модернизация Инжектора механизма подачи колонны гибких труб КГТ мобильной установки для капитального ремонта скважин М-60 производства ЗАО «Фид-маш»-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин
АННОТАЦИЯ
В данном дипломном проекте рассмотрены следующие вопросы:
- приведено описание горно-геологических и горнотехнических условий Марковского газоконденсатного месторождения с возможностью использования мобильной установки для капитального ремонта скважин;
- в разделе обзор и анализ известных технических решений приведены известные мобильные установки и возможность их использования в данных условиях. Особенно уделено внимание конструкциям инжекторов для перемещения колонны гибких труб и барабанов для намотки колонны гибких труб. Определены основные положения технического задания, что позволило в дальнейшем, с учетом патентного поиска, определить компоновку и расположение барабана для намотки гибких труб и конструкцию инжектора для спускоподъемных операций;
- в разделе расчет и конструирование выбраны и рассчитаны конструктивные, силовые, кинематические и энергетические параметры мобильной установки для капитального ремонта скважин, подобранно оптимальное число пар прижимных плашек, произведены основные расчеты на прочность;
- при оценке технического уровня и качества определены основные показатели надежности и требования к проектируемому объекту;
- в разделе эксплуатации основное внимание уделено технической эксплуатации с применением прогрессивной системы ППР, предложены графики проведения планово-предупредительных ремонтов, определена трудоемкость ремонтных работ и штат ремонтного персонала. Предложен технологический процесс ремонта приводного вала инжектора. Составлена карта смазки на основные узлы и элементы установки, рассчитана потребность в смазочных материалах и предложена система хранения и использования смазочных материалов;
- в разделе БЖД описаны вредные и опасные факторы, предложены мероприятия по снижению влияния этих факторов на окружающую среду и обслуживающий и эксплуатационный персонал;
- в разделе экономика приведен расчет себестоимости ремонтных работ, рассчитан экономический эффект от внедрения нового инжектора.


Комментарии: 4 МОДЕРНИЗАЦИЯ МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ КОЛОННЫ ГИБКИХ ТРУБ
4.1 Основные положения технического задания на мобильную установку для капитального ремонта скважин М-60
1.1. Наименование и область применения.
1.1.1 Наименование изделия и его шифр.
Мобильная установка для капитального ремонта скважин М-60.
1.1.2 Назначение и область применения.
Установка мобильная для ремонта скважин М-60 предназначена для про-ведения подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и может выполнять широкий спектр следующих работ, такие как бурение скважин, ликвидация песчаных, парафинистых и гидратных пробок, закачка технологических рас-творов, цементирование скважин, обеспечение геофизических работ, воздей-ствие на скважинное оборудование, гидроперфорация, спуск-подъем насосного оборудования и приборов.
Мобильная установка может применяется для ремонта скважин глубиной до 2000 м. Тяговое усилие инжектора для перемещения колонны гибких труб - 60 кН. Величина сжимающей силы 383,4 МПа. Скорость перемещения гибкой непрерывной трубы: минимальная – 0,3 м/с, максимальная 0,6 м/с.
1.1.3 Возможность использования изделия для постановки на экспорт.
Мобильная установка для капитального ремонта скважин может постав-ляться на экспорт при наличии патентной чистоты установки по стране поста-вок.
1.2. Основания для разработки.
1.2.1 Организация, утвердившая документ.
Кафедра НГМО в лице заведующего кафедрой Сысоева Н.И.
1.2.2 Тема, этап отраслевого и тематического плана, в рамках которого будет выполняться задание.

Дипломный проект.
1.3. Цель и назначение разработки.
1.3.1 Заменяемое старое или создание нового.
В мобильной установке разрабатывается новая конструкция инжектора, в которой в качестве привода используется объемный гидропривод, позволяю-щий плавно изменять контролируемые параметры спуска трубы. Также добав-ляется дополнительная пара плашек, которая увеличивает площадь контакта гибкой трубы с плашками, что позволяет более равномерно распределять нагрузку на длинномерную трубу, не деформируя ее.
Кроме того, выполнена перекомпоновка рабочего оборудования на транспортной платформе, обеспечивающая повышение долговечности колонны гибкой трубы, за счет снижения ее деформации, и не исключен вариант увели-чения емкости барабана для намотки КГТ.
1.3.2 Ориентировочная потребность по годам с начала серийного произ-водства: один экземпляр для кафедры НГМиО до 28.12.10 г.
По заказам предприятий, производящих капитальный ремонт скважин.
1.3.3 Источник финансирования.
Разработка опытного образца финансируется УИРС ООО «Уренгойгазпром».
1.3.4 Количество и сроки изготовления.
Оговариваются с заказчиком.
1.3.5 Предлагаемые исполнители.
Добровольский А. А., кафедра НГМиО.
1.4. Источники разработки.
1.4.1 Протоколы лабораторных испытаний.
Протокол промышленных испытаний опытных образцов РАНТ 10.01 в 1999г.
1.4.2 Конструктивные проработки.
Конструкторская и нормативная документация на установку ЗАО «Фид-маш», рабочие чертежи, требования по эксплуатации.
1.4.3 Перечень других источников.
Заявка 2002107101/032002107101/03, от 19.03.2002, № 2225825 «Транс-портер
для перемещения длинномерных изделий», авторы: Надымов Н.П., Рассулов А.М., РоговтА.Б.; заявка 96117597/03, от 30.08.96, № 2109915 «Агрегат для спуска и подъема непрерывных стальных труб», автор: Чехунов А.Н.; заявка 96111375/03, от 05.06.96, № 2154146 «Агрегат подземного ремонта скважин с непрерывной колонной гибких труб», авторы: Молчанов А.Г., Чернобровкин В.И., Некрасов В.И..
1.5. Технические требования.
1.5.1 Стандарты и нормативно-техническая документация.
Технические условия на установки для капитального ремонта скважин.
1.5.2 Состав изделия, требования к изделию.
Мобильная установка для подземного ремонта скважин, состоящая из транспортной базы, колонны гибких труб, барабана для намотки КГТ, трубо-укладчика, кабины оператора, устьевого оборудования, гидравлической и ме-ханической части, инжектора колонны гибких труб. Инжектор для перемеще-ния колонны гибких непрерывных труб агрегата для капитального ремонта скважин, содержит корпус, привод, трансмиссию, две двухрядные цепи, состо-ящие из пластин втулок, соединенных осями и снабженные плашками, опорные поверхности которых взаимодействуют с гибкой трубой, а тыльные – с узлом прижима плашек, включающим гидравлические цилиндры, соединенные с ис-точником давления и взаимодействующими с каретками, на которых установ-лены ролики, передающие усилия плашкам, каретки снабжены двумя-тремя роликами и соединены шарнирно друг с другом, причем крайние каретки шарнирно соединены с корпусом устройства, а шарниры выполнены с некото-рым люфтом в направлении оси подачи гибкой трубы.
1.5.3 Требования к показателям назначения, надежности, ремонтопри-годности.
Конструкция мобильной установки для подземного ремонта скважин должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечение необходимой скорости подъема (спуска) трубы, создание необходимого тягового усилия, обеспечение необходимой вместимости барабана, усилия прижима плашек ин-жектора. Надежность определяется временем безотказной работы установки. Ремонтопригодность установки должна создавать возможность реставрации или замены отдельных быстроизнашивающихся деталей или узлов непосред-ственно в промысловых условиях.
1.5.4 Требования к унификации.
Унифицируются узлы, сложные в кинематическом отношении: пульты управления, элементы оборудования кабин операторов и прежде всего элемен-ты гидропривода - гидронасосы, гидромоторы, гидроманипулятор, силовые цилиндры, управляющая и регулирующая аппаратура.
1.5.5 Требования к безопасности.
Эксплуатацию мобильной установки необходимо выполнять в соответ-ствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденными Госгортехнадзором 01.09.1998г., «Правилами дорожного движения», «Руководством по эксплуатации мобильной установки для капи-тального ремонта скважин».
1.5.6 Эргономические и эстетические требования.
Эргономические показатели должны обеспечивать максимальную эффек-тивность, безопасность и комфортность труда. Наружные поверхности уста-новки (кроме автомобиля) должны иметь лакокрасочные покрытия. Качество покрытия по внешнему виду должны соответствовать группе У1 по ГОСТ 9.032-74, а по условиям эксплуатации группе У1 по ГОСТ9.104-79. Фактура покрытия – гладкая. Цвет покрытия – желтый (кроме настилов, кабины управ-ления, лестниц, ограждений). Соответственно кабина, настилы, лестницы, ограждения – синий.
1.5.7 Требования к патентной чистоте.
Установка должна обладать патентной чистотой по странам СНГ, США, Англии, Франции, Германии, Японии.
1.5.8 Требования к номенклатуре изделия.
Трубы диаметром 33×4×2000 без кольцевого сварного шва изготавлива-ются
из стали 08Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72).
1.5.9 Требования к эксплуатации.
Установку эксплуатировать в соответствии с «Руководством по эксплуа-тации
мобильной установки для капитального ремонта скважины».
1.6. Экономические показатели.
1.6.1 Ориентировочный экономический эффект от применения одной установки 432000 руб.
1.6.2 Срок окупаемости затрат 7 месяцев.
1.6.3 Цена договорная.
1.6.4 Предлагаемая годовая потребность не рассчитывается.
1.7. Стадии и этапы разработки.
1.7.1 Разработка конструкторской документации для изготовления опыт-ной партии установок.
1.7.2 Изготовление и предварительные испытания опытной партии уста-новок.
1.7.3 Приемочные испытания опытной партии установок.
1.7.4 Корректировка конструкторской документации на установочную серию.
4.2 Выбор и расчет основных конструктивных и кинематических парамет-ров инжектора для перемещения колонны гибких труб
Основными параметрами для выбора инжектора являются конструктив-ные и кинематические параметры. Конструктивные параметры – длина инжек-тора, площадь контакта плашки с гибкой непрерывной трубой, геометрические размеры приводного вала, геометрические размеры ведущей и натяжной звез-дочки. Кинематические параметры - скорость перемещения гибкой трубы, уси-лие прижима, приводной момент ведущей цепи, тяговое усилие. Вышеперечис-ленные параметры будут являться основанием для произведения дальнейших расчетов [3].
Используя характеристики насоса, гидромотора и приводной звездочки инжетора определяем номинальную и максимальную скорости непрерывной трубы.
Два гидромотора, приводящие в действие цепи инжектора, получают ра-бочую жидкость от насоса того же типа, что и каждый гидромотор.
Подача насоса
Qф = qкnфK0/1000,
где qк – объем рабочей камеры насоса (qк = 112 см3); nф – фактическая частота вращения вала гидромотора; коэффициента подачи насоса K0 = 0,95.
При nф = 1500 об/мин;
Qф = 11215000,95/1000 = 159,6 л/мин = 9,6 м3/с.
Угловая скорость вращения вала гидромотора:
г = [(Qф/2)Kом1000]/30qк,
где Kом – объемный КПД гидромотора (Kом = 0,95).
Соответственно угловая скорость вращения звездочки инжекторного ме-ханизма
г = [(Qф/2)Kом1000]/30iqк,
где i – передаточное отношение редуктора транспортера.
г = [(159,6/2)∙3,14∙0,95∙1000]/30∙24∙112 = 2,95 с-1
Скорость подъема непрерывной трубы
v = гR,
где R – радиус звездочки, которая приводит в действие цепь инжекторного ме-ханизма (R = 0,1755 м).
В результате
v = [R(Qф/2)Kом1000]/30iqк.
Скорость перемещения трубы при номинальной частоте вращения вала приводного двигателя
v = 2,95∙0,1755 = 0,518 м/с.
При работе приводного двигателя с максимальной частотой вращения nф = 1800 об/мин
Подача насосов:
Qф = 112∙1800∙0,95/1000 = 192 л/мин = 11,5 м3/с;
Угловая скорость вращения звездочки инжекторного механизма:
г = [(192/2)∙3,14∙0,95∙1000]/30∙24∙112 = 3,5 с-1
Скорость перемещения трубы:
v = 3,5∙0,1755 = 0,61 м/с.
В результате приведенных расчетов получили номинальную скорость перемещения гибкой трубы при частоте вращения приводного вала 1500 об/мин и максимальную при частоте вращения 1800 об/мин.
4.3 Расчет силовых и энергетических параметров инжектора для переме-щения колонны гибких труб
Усилие, с которым плашки воздействуют на трубу, однозначно связано с величинами напряжений, возникающих в последней. Для определения макси-мально допустимого значения усилий проследим взаимосвязь внутренних си-ловых факторов и внешней нагрузки.
Для оценки напряжений, возникающих в продольных сечениях гибкой трубы, сжатой плашками, рассмотрим картину приложения внешних сил к трубе.
При взаимодействии плашек с трубой в моем случае наружный радиус гибкой трубы равен радиусу кривизны контактной поверхности плашек Rтр.н = Rп = 16,5 мм, что показано на рисунке 4.1.



Рисунок 4.1 - Схема взаимодействия плашек инжектора с гибкой трубой при сжа-тии трубы равномерно распределенной нагрузкой

Для определения наиболее опасного, с точки зрения прочности трубы, случая взаимодействия плашки с ее поверхностью рассмотрим внутренние си-ловые факторы (см. рисунок 4.1), возникающие при приложении распределен-ной нагрузки.
Приложение распределенной нагрузки. Этот случай соответствует соот-ношению Rтр.н = Rп (см. рисунок 4.1). Значение  характеризует текущую угло-вую координату продольного сечения, в которой определяется изгибающий момент 0° и 90°, а  – половину угла охвата трубы плашкой [3].

Параметры трубы, мм:      
наружный диаметр dтр.н 25 25 33 33 44 44
толщина стенки тр .......... 2 2 3 3 3,5 3,5
Предел текучести т, МПа  480 700 480 700 480 700
Максимальная сжи¬мающая сила Р1, Н/мм:      
сосредоточенная ............... 87,5 127,5 151 220,2 153,9 224,4
распределенная ................. 222,7 324 383,4 559,2 390 570
Примечание. Предел текучести 480 МПа соответствует малоуглеродистым сталям, а 700 МПа – низколегированным.
Рассмотрим пример расчета напряжений в предположении, что отсут-ствует давление технологической жидкости во внутренней полости трубы, и на нее нет осевой нагрузки.
Р1 =383,4 МПа
Значение максимальной сжимающей силы Р1 послужит нам как исходное данное при определении максимального тягового усилия инжектора для
перемещения колонны гибких труб.
Величина сжимающей силы P1, особенности приложения которой к трубе характеризует коэффициент Kнагр, может быть найдена из выражения
P1 = Wx1т/KнагрR.
Максимальное усилие, приложенное к единице длины трубы, ограничено и определяется максимально допустимыми нормальными напряжениями, воз-никающими при изгибе за пределом упругости при образовании пластического шарнира. При расчете деталей транспортера и режимов его работы макси-мальное сжимающее усилие может быть установлено из условия равенства этих напряжений пределу текучести:
x = т = Mx1/Wx1 = KнагрP1R/Wx1.
Под действием изгибающего момента в продольном сечении гибкой тру-бы возникают нормальные напряжения, максимальное значение которых опре-деляется следующим образом:
x = Mx1/Wx1,
x = 790,8/1,5 = 527,2 МПа,
где Mx1 = KнагрP1R – максимальное значение изгибающего момента, действую-щего в поперечном сечении, в расчете на единицу длины трубы (значения мак-симальных моментов и соответствующих коэффициентов нагружения Kнагр при-ведены выше);
Wx1 = bтр2тр/6 – момент сопротивления изгибу поперечного сечения тру-бы, имеющей длину, равную единице (где тр – толщина стенки трубы; bтр – ширина ее поперечного сечения, в рассматриваемом случае b = 1).
Wx1 = 1∙32/6 = 1,5 мм2
Максимальный изгибающий момент при приложении распределенной нагрузки:
М = 0,125∙Р∙ Rтр.н
М = 0,125∙383,4∙16,5 = 790,8 Н∙м
4.4 Определение тягового усилия инжектора для перемещения колонны гибких труб
Максимальное тяговое усилие Qmax, обеспечиваемое транспортером без проскальзывания плашек относительно гибкой трубы, определяется силой тре-ния, действующей между ними, т.е. Qmax = Fтр.
При плоских поверхностях величину силы трения вычисляют по извест-ной формуле
Fтр = kP,
где k – коэффициент трения между плашкой и гибкой трубой; P – усилие при-жима плашки к трубе.
Однако использовать приведенную зависимость нельзя, так как контакт-ная поверхность имеет цилиндрическую форму.
Определим силу трения, возникающую между трубой и плашкой на ци-линдрической поверхности контакта (рисунок 4.2).








Рисунок 4.2 - Расчетная схема приложения нагрузки

Элементарная сила q, приложенная к площадке dl длиной, равной едини-це, может быть разложена на две составляющие: нормальную к поверхности трубы qn() и распирающую плашку qr(). Сила qn() обеспечивает создание силы трения dFтр, действующей в плоскости, перпендикулярной рассматривае-мому сечению. Сила qr() должна быть учтена при прочностном расчете плаш-ки.
В практических расчетах удобнее вычислять силу трения, обеспечивае-мую
парой плашек, прижатых к трубе с двух противоположных сторон. В резуль-тате значение силы трения должно быть удвоено:
Fтр1 = 4qkRтр.нhln[(1/сosmax) + tgmax]
Величина распределенной нагрузки q может быть определена как
q = P/hb = P/Rтр.нh2sinmax.
После подстановки получим:
Fтр1 = 2Pkln[(1/сosmax) + tgmax]/sinmax.
Fтр1 = 2∙383,4∙0,2∙ln[(1/cos85) + tg85]/sin85 = 338,4 Н
Максимальное тяговое усилие Qmax, создаваемое транспортером при пе-ремещении трубы, определяется суммой сил трения, создаваемых плашками, находящимися в контакте с поверхностью трубы, т.е.
Qmax = Fтрn,
где n – число пар плашек.
Если усилие прижима плашек к трубе одинаковое, то максимальное тяго-вое усилие может быть рассчитано по формуле
Qmax = 2Pmaxkфn.
Определим число пар плашек, необходимых для обеспечения тягового усилия 60 кН при диаметре гибкой трубы 33мм.
Минимальные прочностные характеристики взяты для труб, изготавлива-емых из стали 10ГМФ, т = 400 МПа. Момент сопротивления изгибу пластиче-ский при толщине стенки тр = 3 мм, Wx1 = 1,5 мм3. Картина приложения нагрузки характеризуется коэффициентом - Kнагр = 0,125. Радиус нейтрального слоя R = 16,5 мм.
P1 = Wx1т/KнагрRтр.н = (1,5400)/(0,12516,5) = 291 МПа.
При высоте плашки h = 40 мм общее усилие будет равно:
Pmaxmin = P1h = 29140 = 11640 Н.
Угол охвата трубы плашки исходя из ко
3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ИНЖЕКТОРА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КОЛОННЫ ГИБКИХ ТРУБ
Исходя из горно-технологических условий Марковского ГКМ, на нашу мобильную установку для капитального ремонта скважин необходимо разра-ботать инжектор для перемещения колонны гибких труб. Основой для разра-ботки структурной схемы явилась схема инжектора КГТ с двумя тяговыми це-пями.
В корпусе инжектора расположены два приводных блока: левый и пра-вый, состоящие из ведущих звездочек, приводимых во вращение гидродвига-телями, цепей с плашками, кареток для обеспечения усилия прижима плашек к трубе, создаваемого гидроцилиндрами системы прижима плашек, а также направляющих звездочек, имеющих объемный гидропривод натяжения цепей.



Рисунок 3.1 - Структурная схема инжектора колонны гибких труб




Размер файла: 7,1 Мбайт
Фаил: (.zip)

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.