Модернизация НБТ-600. Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

В данном курсовом проекте проведен анализ геологических условий месторождения, в соответствии с которыми выбран способ бурения скважины и необходимое оборудование для его осуществления.
Для выбора прототипа и дальнейшей разработки произведен анализ уже существующих конструкций механической части буровых насосов. Результаты патентного поиска сведены в отчет.
В проекте произведена эскизная компоновка составных частей привода, выбраны основные размеры, которые обеспечивают стандартную для насоса НБТ-600 длину хода поршня, а так же рассчитаны основные параметры главного элемента нового привода – навесного планетарного редуктора.
Приведена краткая техническая характеристика привода насоса и дано описание принципа ее действия.
В проекте также рассмотрены вопросы транспортировки, монтажа, эксплуатации и ремонта. Составлен график планово предупредительных ремонтов.
В разделе безопасность жизнедеятельности описаны правила безопасной эксплуатации нового привода буровых насосов.
В экономическом разделе произведен расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения новой техники.

3.ВЫБОР ПРОТОТИПА, НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ОДНОТИПНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Прототипом заявленной конструкции является механическая часть насоса PZH . Данное устройство состоит из сварной рамы, имеющей плоскую форму, к которой крепятся насос с тремя цилиндрами и его механическая часть - привод, расположенный в одном литом корпусе, а также дополнительное оборудование. В свою очередь механический привод бурового насоса состоит из зубчатого редуктора, выполненного в виде одной ступени цилиндрических колес с внешним зацеплением, цельного коленчатого вала, на шейках которого шарнирно установлены шатуны ползунов, каждый из которых шарнирно соединен с шатуном и жестко соединен с поршнем насоса, подшипников качения, являющихся опорами коленчатого вала. Входной вал редуктора имеет два участка, расположенные с разных сторон литого корпуса, предназначенные для соединения с двигателем. В качестве выходного вала редуктора используется участок коленчатого вала. Каждый ползун выполнен в виде крейцкопфного механизма, в котором бронзовый крейцкопф скользит по направляющим. В рассматриваемом устройстве используется одноступенчатый цилиндрический редуктор, который имеет большое по размерам колесо и малое передаточное отношение. Данное колесо устанавливается на выходном валу редуктора, а выходной вал совмещен с коленчатым валом. Отсюда ось указанного колеса и коленчатого вала располагается высоко от основания редуктора (сварной рамы). Это, в свою очередь, приводит к необходимости иметь большой по размерам корпус. Совмещение выходного вала редуктора с коленчатым валом приводит к увеличению его длины, снижению жесткости и увеличению нагрузки на опорные подшипники, что также требует увеличения диаметральных размеров и веса указанного вала, а также требуются подшипники качения большой грузоподъемности.

Рамы в плане и ее вес, а из-за того, что ось коленчатого вала располагается высоко относительно рамы, для крепления насоса требуется дополнительная опора. В крейцкопфном механизме крейцкопф скользит по направляющим, что снижает надежность и долговечность всего привода, а также приводит к необходимости остановки бурения скважины для замены крейцкопфного механизма. Все перечисленные недостатки данного устройства существенно усложняют его использование в труднодоступных районах нефтедобычи.

Рисунок 3.1 Привод бурового насоса.
С учетом выше сказанного, я предлагаю совершенно новый привод буровых насосов состоящий из сварной рамы 1, на которой крепятся корпуса 2 подшипников качения, являющихся опорами коленчатого вала 3. На шейках коленчатого вала шарнирно установлены шатуны 4, которые шарнирно соединяются с ползунами . Для закрепления корпуса насоса на раме имеются центрирующие отверстия "К" и крепежные отверстия. Каждый ползун перемещается по двум направляющим качения, каждая из которых состоит из опорного узла , закрепленного на раме, и подвижного узла, закрепленного на ползуне. На любой корпус 2 подшипника крепится навесной планетарный редуктор 10, который соединяется при работе с двигателем. В приводе используются индивидуальные корпуса под подшипники качения, коленчатый вал выполнен сборным и состоит из плит, пустотелых шеек и цапф, а редуктор - навесным планетарным.
Представленную конструкцию предлагаю реализовать на базе бурового насоса отечественного производства – НБТ-600.
3.1Разработка основных положений технического задания
1 .Наименование и область применения
1.1 Наименование изделия и его шифр.
Насос буровой НБТ-600М1.
1.2 Назначение и область применения.
Насос буровой НБТ-600М1 предназначен для :
-обеспечения непрерывной промывки скважины, для охлаждения долота в процессе бурения, а так же выноса шлама с забоя на дневную поверхность;
-создания необходимого давления бурового раствора, для предотвращения нефте-, газо-, водо- проявлений ;
-обеспечения достаточной скорости подъема шлама путем создания и поддержания необходимого расхода бурового раствора, для предотвращения прихватов буровой колоны в процессе бурения;
Область применения: буровой насос НБТ-600М1 целесообразно применять для обеспечения подачи раствора до 45 л/с и давления до 25 МПа.
1.3. Возможность использования изделия для поставки на экспорт.
Насос буровой НБТ-600М1 может поставляться на экспорт самостоятельно при наличии патентной чистоты по стране поставок.
2.Основание для разработки.
2.1.Организация, утвердившая документ.
Кафедра НГМиО в лице заведующего кафедрой Сысоева Н.И
2.2.Тема, этап отраслевого и тематического плана в рамках которого
будет выполняться данная работа.
Дипломный проект.
3.Цель и назначение разработки.
3.1.Заменяемое старое изделие или создание нового.
Разработка механического привода насоса бурового НБТ-600М1.
3.2.Ориентировочная потребность по годам с начала серийного производства – 1 шт. для кафедры НГПиГМО ЮРГПУ, дальнейший выпуск по заказам предприятий.
3.3.Источники финансирования кафедра "Нефтегазопромысловые и
горные машины и оборудование", Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).
3.4.  Количество и сроки изготовления – 1 шт. для кафедры НГПиГМО ЮРГПУ, в дальнейшем оговариваются с заказчиком.
3.5. Предполагаемые исполнители
Предполагаемые исполнители – студент кафедры НГПиГМО Кудиёв А.С.
4.Источники разработки.
4.1. Протоколы лабораторных и производственных испытаний
4.2. Перечень других источников.
-Патент RU 2307225.
-Каталог продукции ОАО «Буланашский машиностроительный завод»
-Проспект фирмы Gardner Denver "PZH (PZ-8) Triplex Mud Pump" Bulletin 15-251, Version 5.
5. Технические требования.
5.1. Стандарты и нормативно-техническая документация (Конструкторская и нормативная документация, требования по эксплуатации, Стандарты и нормативно-техническая документация ТУ26-06-1485-96).
5.2 Состав изделия, требования к устройству.
Механический привод насоса бурового НБТ-600М1 содержит:
Сварную раму, корпуса подшипников, коленчатый вал, шатуны, ползуны, навесной планетарный редуктор.
Конструкция привода насоса должна:
-отвечать правилам безопасности;
- быть достаточно эргономичной, для удобства ее сборки/разборки.
5.3.Требования к показателям назначения, надежности и ремонтопригодности.

Привод бурового насоса НБТ-600М1 должен:
-обеспечивать заданную величину хода и число двойных ходов поршня;
- быть приспособлен к установке редуктора с любой из сторон;
5.4.Требования к унификации.
При разработке конструкции привода бурового насоса НБТ-600М1 необходимо стремиться к максимальной стандартизации входящих в него частей, а так же к унификации с конструкциями серийных приводов насосов НБТ-600.
5.5. Требования к безопасности.
Эксплуатацию привода насоса НБТ-600М1 необходимо выполнять в соответствии с правилами безопасности в нефтегазовой отрасли.
5.6.Эргономические и эстетические требования.
Эргономические показатели привода насоса НБТ-600М1 должны обеспечивать максимальную эффективность, безопасность и комфортность труда.
5.7. Требования к патентной чистоте.
Привод насоса НБТ-600М1 должен обладать патентной чистотой по странам СНГ, бывшим СЭВ, а также США, Англии, Франции, Японии, Германии.
5.8.Требования к номенклатуре изделия.
Привод насоса НБТ-600М1 должен применяться в условиях указанных п.1.2. настоящего ТЗ.
6. Экономические показатели.
6.1.Ориентировочный экономический эффект от привода насоса НБТ-600М1-420 042 руб./год
6.2.Срок окупаемости затрат -2,4
6.3.Лимитная цена договорная
6.4. Предполагаемая потребность по заказам предприятий.
7. Стадии и этапы разработки.
7.1.Разработка конструкторской документации для изготовления
опытной конструкции привода насоса НБТ-600М1.
Изготовление и предварительные испытания опытной конструкции привода насоса НБТ-600М1.
7.2. Приемочные испытания опытной конструкции привода насоса НБТ-600М1
7.3. Корректировка конструкторской документации на установочную серию.
7.4.  Изготовление установочной серии приводов насоса НБТ-600М1.