Компенсаторная гидрозащита типа 1Г51. Электроцентробежный насос. Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

В данном курсовом проекте рассматривается задача современной нефтяной промышленности, как порывы диафрагм из-за избыточного давления в компенсаторных протекторах типа 1Г51 в установках электроцентробежных насосов.
Одним из способов решения, указанной задачи, является армирование диафрагмы.
Пояснительная записка включает в себя 3 раздела: техническую часть, экономическую часть и раздел безопасности и экологичности проекта. В техническую часть входят: установки погружных центробежных насосов, обзор и патентная проработка, существующих конструкций гидрозащит, анализ работ гидрозащит в условиях месторождений ООО «ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь», описание конструкции модернизированной гидрозащиты, а также все необходимые расчеты, которые обеспечивают работоспособность узлов УЭЦН. Экономическая часть рассматривает вопросы обеспечения экономической эффективности при применении модернизированной гидрозащиты. Раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды.
Дипломный проект состоит из: графического материала общим объемом в количестве 10 листов формата А1, и пояснительной записки объемом 105 машинописных листов, включающие 19 рисунков, 8 таблиц и 30 формул, а также список литературы, включающий 12 пунктов.

3 Описание конструкции модернизированной гидрозащит

Парк компенсаторных гидрозащит типа 1Г51 во многих нефтяных компаниях России очень большой, и быстрая замена их на бескомпенсаторные затруднена по технико–экономическим причинам. В данном дипломе предлагается разобраться в неэффективности компенсаторных гидрозащит, определить недостатки и постараться устранить их.
Как говорилось выше (см. п.2), данная гидрозащита эффективна в несложных условиях эксплуатации УЭЦН. При эксплуатации в сложных условиях выявляется ряд недостатков:
1. Диафрагма протектора и компенсатора имеет большую поверхность контакта с пластовой жидкостью с большим газовым фактором.
2. Затруднено снятие избыточного давления в протекторе и его стравливание в затрубное пространство.
3. Верхнее расположение узла пяты, способствует условию работы в сухую. Учитывая, что при возникновении избыточного давления рвутся диафрагмы как протектора и так компенсатора, а это приводит, как правило, к сгоранию статоров погружных электродвигателей, материальный ущерб ещё больше. Для устранения первого недостатка, предлагается упрочнение диафрагмы путем армирования её полиакрилнитрильным волокном типа «Орлон».
Физические свойства Орлона:
ρ при 25°С, г/см3      1.2
Диаметр волокна, мкм     10-25
Прочность на разрыв, кгс/см2    3500
Модуль упругости, кгс/см2    2.8*103
Мах температура при которой сохраняются
физические свойства,°С     230

 
Физические свойства резиновой диафрагмы:
1 Условная прочность      90-122
при растяжении, кгс/см2, не менее
2 Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 100-150
3 Относительная остаточная деформация после
разрыва, %, не более      5-24
4 предельная температура при которой
сохраняются физические свойства,°С   215

При увеличении прочности в 10-20 раз мы исключим излишнее раздутие диафрагмы и добьемся срабатывания торцевых уплотнений на более высоких давлениях, исключая порыв диафрагмы.

Рисунок 13-Диафрагма, армированная полиакрилнитрильным волокном типа «Орлон».
Одним из важных требований, предъявляемых к эластомерам, применяемым для производства комплектующих для нефтегазодобывающего оборудования, является обеспечение их стойкости в условиях больших градиентов давления при частом изменении давления окружающей среды, т.е. так называемая «кессонная» стойкость (EXPLOSIVE DECOMPRESSION RESISTANCE). Это связано с тем, что все современные эластомеры по своей физико-химической природе содержат растворенные газы, а также газы, адсорбированные на активных поверхностях ингредиентов, а также, в ряде случаев, ингредиенты, способные «вскипать». Из-за низкой газопроницаемости скорость диффузии (миграции) газа недостаточна для свободного выхода расширяющихся при сбросе давления газов, что вызывает образование пузырьков и их схлопывания. Внешне это проявляется трещинами, расслоением материала и даже полным разрушением материала уплотнения.




Рисунок 14-Срез поперечного сечения резинового кольца после кессонного воздействия. Резиновая смесь не обладала кессонной стойкостью.
При изготовлении применять марку резиновой смеси Типа Аф (Aflas(тетрафторэтиленпропилен TFE/P (FEPM )) бессерная резина, которая выдерживает температуру до 215 °С. Рекомендованные среды эксплуатации: минеральные, синтетические масла Shell Fluid 4600, Reda No 3, масло МДПН, спирты, топлива, бензин, водяной пар, кислоты, щелочи, пластовая жидкость.
ООО «РЕАМ-РТИ» изготавливает диафрагмы гидрозащиты погружных электродвигателей, серийно выпускаемых ПК АНЗ АО «Алнас». Диафрагмы производятся по ТУ 2539-008-46521402-03
При изменении конструкции гидрозащиты, не изменяется технологические процессы: ремонта, опрессовки маслом (при 3 кгс/см2 в течение 5 мин, не должно падать давление и быть подтекания масла), испытания диафрагмы воздухом в водяной ванне (при 0.5 кгс/см2 не должно быть грыж, не допускается появление пузырьков воздуха), ревизии, монтажа и транспортировки.