Насос буровой НБТ-600-Курсовая работа

Буровой трехпоршневой насос НБТ-600 (в дальнейшем именуемый "Насос"), предназначен для нагнетания промывочной жидкости под дав-лением в скважину при геологоразведочном и эксплуатационном бурении, а также для перекачки бурового и других растворов для хозяйственных нужд и других целей (например, перекачка раствора цементировочным агрегатам при цементации).
Насос выпускается заводом в нескольких исполнениях. Базовая модель (рис.1.5) состоит из гидравлической части 4, рамы 3, приводной части 2 и системы смазки 1.
Основным отличием данного насоса от наиболее распространённых двухцилиндровых насосов двойного действия является наличие трёх цилиндров с поршнями одностороннего действия.
Основной особенностью этого насоса является быстроходность поршней и поэтому обязательность установки во всасывающем трубопро-воде центробежного подпорного насоса с подачей не менее 50 ДмЗ/с.

Рисунок 1.5 – Базовая модель НБТ-600
Насос подает промывочную жидкость через колонну бурильных труб на забой скважины для охлаждения долота и выноса разрушенной долотом породы, а также передачи энергии потока промывочной жидкости забойному двигателю и связанному с ним долоту.
В качестве промывочной жидкости применяется вода или глинистый раствор с наличием нефти, щелочи, соды и других компонентов.
Оптимальные режимы бурения обеспечиваются установкой цилиндровых втулок и поршней одного из типоразмеров от 120 до 180 мм и регулированием числа ходов бурового насоса. 
Следует помнить, что чем выше степень очистки промывочной жидкости от частиц разрушенной горной породы, тем более долговечна и надежна работа узлов и деталей насоса.
Устройство гидравлической части насоса показано на рисунке 1.6. Три одинаковые клапанные коробки соединяются между собой всасывающим 1 и нагнетательным 7 коллекторами, образуя гидравлический блок.
В конусные гнёзда каждой клапанной коробки 4 устанавливаются две клапанные группы одинаковой конструкции - всасывающая и нагнета-тельная, всасывающая клапанная группа запирается через крышку гид-розажимом 10, а напорная - коронкой крышки 9.
Допускается установка клапанных групп других конструкций.
Между каждой клапанной коробкой 4 и станиной установлен специальный стакан 12, в который через верхние люки передней части станины устанавливаются цилиндровые втулки 14 и штоки 15 в сборе с поршнями 11.

 Рисунок 1.6 – Гидравлическая часть НБТ-600
Приводная часть (рис.1.7) предназначена для преобразования энергия вращательного движения трансмиссионного вала в энергию возвратно-поступательного движения поршней гидравлической части насоса.
Корпус приводной части выполнен разъемным и состоит из станины 1 и несущей крышки, обработанных совместно. Взаимное положение крыши и станины зафиксировано специальными втулками. Приводная часть состоит из трансмиссионного вала 6 и вала с шатунами 9.
Трансмиссионный вал установлен в крышке корпуса на сферических роликоподшипниках. Подшипники, заключены в стаканы и закрываются снаружи крышками.

ВВЕДЕНИЕ

Для очистки забоя скважины от выбуренной породы буровая установка комплектуется гидравлической системой, которая со¬стоит из буровых насосов, нагнетательного трубопровода, обору¬дования для очистки и сбора бурового раствора. В этой системе буровые насосы — это преобразователи механической, работы двигателей привода в гидравлическую энергию потока бурового раствора, необходимую для выноса на поверхность выбуренной породы.
В настоящее время широко применяются приводные поршне¬вые насосы различных конструкций. На смену паровым прямодействующим насосам пришли двухпоршневые насосы двухсто¬роннего действия и трехпоршневые одностороннего действия. Несмотря на более сложную конструкцию, чем у прямодействующих паровых насосов, и большую неравномерность подачи, эти насосы более экономичны и получили широкое распростра¬нение в буровых установках.
Затраты гидравлической энергии при бурении очень большие и с увеличением глубин скважин наблюдается тенденция их ро¬ста. Буровые насосы — главные потребители энергии на буровой и в настоящее время их приводная мощность составляет 190— 1250 кВт.
Технология бурения не допускает прекращения циркуляции бурового раствора, поэтому для обеспечения надежности про¬цесса в составе буровой установки предусматриваются два на¬соса, один из которых резервный. Для глубокого бурения забой¬ными двигателями два насоса работают на параллельном вклю¬чении. В этом случае обычно устанавливают третий резервный насос.
Буровые насосы эксплуатируются в очень тяжелых условиях. Они перекачивают вязкие растворы, приготовленные обычно на основе глинисто-водных смесей и утяжеленные добавками гема¬тита или барита. Растворы содержат до 2 % абразивных частиц выбуренной породы и перекачиваются

насосами при температуре 40—70 °С.
Водные растворы при этой температуре наиболее коррозионно-активные. Кроме того, они часто содержат активные химические реагенты: известь, каустическую соду, дубильные кислоты, соли и другие вещества.
Буровые насосы должны обеспечивать достаточную равномер¬ность подачи, быть безопасными в эксплуатации, удобными в об¬служивании и ремонте в полевых условиях. Буровой насос — обычно самый тяжелый агрегат буровой установки. Масса совре¬менных наиболее мощных насосов достигает 50 т, поэтому его конструкция должна допускать транспортировку как при помощи транспортных средств, так и волоком в пределах промысла.
Даже при нормальных условиях эксплуатации срок службы быстроизнашивающихся деталей ограничен и составляет в ч:
поршней 100—200; штоков 150—200; цилиндровых втулок 200— 300; клапанов 300—400. Иногда срок службы этих деталей со¬кращается до нескольких десятков часов. Поэтому быстрота и удобство их замены, а также малая трудоемкость операций имеют большое значение.
При конструировании буровых насосов важнейшее значение имеет показатель расхода металла на 1 кВт гидравлической (по¬лезной) мощности. Этот показатель для современных двухцилин¬дровых насосов двойного действия составляет 35—55 кг/кВт. Обычно под буровые насосы не сооружают мощных фундамен¬тов, поэтому для предупреждения больших вибраций с увеличе¬нием мощности возрастает и общая масса насоса. Наряду с дру¬гими преимуществами у трехцилиндровых насосов одностороннего действия (триплексов) этот показатель значительно снижен и составляет 22—35 кг на 1 кВт гидравлической мощности. При¬чем с увеличением приводной мощности от 600 до 1180 кВт от¬носительный расход металла снизился с 35 до 22 кг/кВт.




1АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ БУРОВЫХ НАСОСОВ

В последние годы все более широко применяются в мировой практике бурения быстроходные трехпоршневые насосы одностороннего действия вместо двухпоршневых насосов двухстороннего действия. Это не случайно и объясняется тем, что при переходе в область высоких давлений наряду с требованиями резкого снижения массы возрастают требования к надежности работы буровых насосов, а также возникает необходимость постоянного контроля за степенью годности уплотнительных устройств в процессе эксплуатации. Наряду с этим, эффективность использования обратного хода поршня в двухпоршневых насосах двустороннего действия при высоких давлениях снижается из-за относительного роста площади штока, которая, например, для насосов У8-6МА и У8-7МА уже составляет 30—40 % от площади поршня минимального диаметра.
Учитывая эти факторы, за рубежом, главным образом в США, ФРГ, Японии, Румынии, в последние годы в практику бурения были успешно внедрены трехпоршневые насосы одностороннего действия. Исключительно быстрое внедрение трехпоршневых насосов в практику бурения глубоких скважин и вытеснения ими двухпоршневых насосов, особенно на буровых установках, предназначенных для бурения на море и в труднодоступных районах, обусловлено рядом технико-эксплуатационных преимуществ. Главные из них (при равных мощностях насосов): меньшие масса и габариты (примерно в 1,4—1,5 раза); меньшие неравномерность подачи в 2 раза и неравномерность давления в 5—6 раз; уменьшение числа сменных деталей в 1,3—1,4 раза и их массы в 2—3 раза.
Появлению трехпоршневых насосов в практике бурения предшествовал большой объем опытных работ, проводимых различными фирмами по




отработке приемлемых конструктивно-кинематических параметров и конструкций сменных деталей.
Сравнение основных параметров двухпоршневых насосов двустороннего действия и трехпоршневых насосов одностороннего действия показывает, что длина хода поршня у трехпоршневых насосов малой мощности примерно в 2 раза меньше, чем у насосов двухпоршневых двустороннего действия той же мощности, у мощных насосов это различие уменьшается до 1,4 раза, сохраняя ту же зависимость, т. е. с увеличением мощности длина хода возрастает. Максимальная частота вращения для трехпоршневых насосов одностороннего действия снижается с увеличением мощности насоса более прогрессивно, чем у насосов двухпоршневых двустороннего действия.
Опыт использования трехпоршневых буровых насосов одностороннего действия в длительной эксплуатации показал, что для достижения максимальной продолжительности безотказной работы в тяжелых условиях рекомендуется применять насосы при возможно низкой частоте вращения главного вала поршня, т. е. существенно меньшей, чем максимальная паспортная частота. При этом следует избегать превышения допустимой нагрузки по штоку и перегрузки двигателей. Это возможно лишь при наличии привода с регулируемой характеристикой по оборотам в режиме постоянного момента.

1.1 Отечественные буровые насосы

Уральский машиностроительный завод выпускает буровые насосы двух типов: трехпоршневые насосы одностороннего действия – триплекс НБТ-600L НБТ-750L, НБТ-1000L и НБТ-1200L (рисунок 1.1) и двухпоршневой насос двухстороннего действия - дуплекс НБ-600 А (рисунок 1.2).


Таблица 1.1 - Техническая характеристика трехпоршневых насосов [9]

Таблица 1.2 - Техническая характеристика НБ-600А [9]
Диаметр
поршня, мм Предельное давление на
выходе из насоса, МПа Подача идеальная (л/с) при частоте двойных ходов в минуту
  
Рисунок 1.2 - Двухпоршневой насос двухстороннего действия

Ижевский завод нефтяного машиностроения выпускает горизонтальные насосы, двухцилиндровые, двустороннего действия. Насосы предназначены для:
- нагнетания промывочной жидкости при бурении нефтяных и газовых скважин;
- для нагнетания жидких сред при выполнении промывочно-продавочных работ в процессе капитального ремонта скважин;
- для нагнетания воды в пласт для интенсификации добычи нефти;
- для перекачивания различных неагрессивных жидкостей, включая обводненную нефть.