Модернизация агрегата А-50 для освоения и ремонта скважин-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин

Модернизация агрегата А-50 для освоения и ремонта скважин-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин. Целью дипломного проекта является модернизация агрегата для олсвоения и ремонта скважин. Проект состоит из пояснительной записки и чертежей.
В пояснительной записке приведено описание агрегата для освоения и ремонта скважин, расчеты гидросхем, засчет дигазатора, прочностные расчеты и патентно-информационный обзор. Применение дегазаторов способствует значительному увеличению срока службы агрегатов и узлов гидросистемы, снижает процесс кавитации и процесс старения жидкости.
Объем расчетно-пояснительной записки составляет 81 страниц. В них 9 рисунков, 2 графика, 3 таблицы, 35 источников использованной литературы. Графическая часть составляет 9 листов.

Агрегат А50 предназначен для разбуривания цементных пробок в трубах диаметром 5-6 и связанных с этим процессом операций (спуск и подъём бурильных труб, промывка скважин и т. д., спуска и подъема насосно-компрессорных труб, установки фонтанной арматуры, ремонта и ликвидации аварий, проведения буровых работ*
Все механизмы агрегата, за исключением промывочного насоса, монтируются на шасси автомобиля КрАЗ-(250). В качестве привода используется ходовой двигатель автомашины.
Промывочный насос смонтирован на двухосном автоприцепе.
Условия эксплуатации агрегата:
- высота фланца эксплуатационной колонны от поверхности земли должна быть не более 0,5 м,
- площадка вокруг скважины должна быть забетонирована или укреплена каким-нибудь другим способом на площади, достаточной для размещения всех агрегатов, работающих при освоении или выполнении подземного ремонта скважины и иметь поддомкратные тумбы высотой 400 м,
- должны быть заранее подготовлены «мертвяки» крепления оттяжек мачты.

1.1 Техническая характеристика

Грузоподъёмность, кН (то)......................................500(50)
Монтажно-транспортная база...........автомобиль КрАЗ (250)
Привод механизмов............ходовой двигатель автомобиля             КрАЗ (250)
Примечание. Работа агрегата должна производится на четвёртой (прямой) передаче коробки передач автомашины за исключением отдельных случаев, указанных ниже.
Грузоподъемность талевой системы при оснастке 34, скорости каната и талевого блока,

Скорость Скорость каната, м/с Скорость талевого блока, м/с Груз на крюке т. Скорость вращения барабана, об/мин
I 1,88 0,181 50,0 39,8
II 1,9 0,317 34,5 69,8
III 4,17 0,695 12,6 153,0
IV 7,8 1,215 6,5 268,0

Мачта:
тип ...................................................... телескопическая, наклонная
высота до оси кронблока, мм .................. 22400-400
максимальная грузоподъемность КН (тс) ... 500(50)
рекомендуемая длина свечи, м ................ 15-16
Лебёдка:
тип ................................................................... однобарабанная с цепным приводом, двухленточным тормозом и шиннопневматической муфтой включения барабана.
Тяговое усилие каната на барабане лебёдки,
КН(тс) не менее............................................ 98 (9,8)
ротор ......... буровой двухскоростной с гидроприводом от гидромотора МН 250 (100) (возможна установка насосов и роторов другой марки, с аналогичной характеристикой)
I скорость .......................................... Пт=0,667 С=I (40 об/мин) Мощность 32 л. с.
II скорость ........................................ П2=1,185 С=I (70 об/мин)
максимально допустимое давление
масла кгс/см2/МПа .................................... 12/120
проходное отверстие стола, мм .............. 142
клиновый захват рассчитан на применение труб диаметром 211, 21/2, 311
промывочный насос: НБ-125(9МГр-73) ТУ 26-02-265-73
производительность при вращении
трансмиссионного вала, об/мин .................... 388
диаметре втулок 80мм и напоре 160кгс/см
л/сек.............................................................. 6,1
производительность при скорости вращения вала 552 об/мин, диаметре втулок 127
напоре 60 кгс/см2, л/сек ........................... 9,95
монтажно-транспортная база ............... двухосный автоприцеп масса, насосной установки в транспортном положении, 4144 кг, не более.
Габаритные размеры агрегата в транспортном
положении, мм не более .......................... 1400x2800x4300
вал привода ротора:
предельная мощность, снимаемая на
роторе КВТ/ЛС/ ................................ 95,5/130/
обороты вала
I скорость ................................................. П1=З,57 с П1=/214/мин.
II скорость ................................................ П=6,0 с П2=/36О/об. мин.
Транспортная масса, кг. не более .......... 24000
Масса всей установки кг. не более ........ 31640
Кинематическая схема,
Отбор мощности на механизмы агрегата осуществляется от раздаточной коробки автомашины. С шестернями раздаточной коробки Z=23, Z=32 сцеплены шестерни Z=52, Z = 43 коробки отбора мощности I /рис.3/, включаемые зубчатой муфтой, что дает выходному валу две скорости вращения. От коробки отбора мощности вращения передается карданным валом коническому раздаточному редуктору 2. 0т первичного вала раздаточного редуктора вращение передается встроенному в редук-тор маслонасосу, питающему гидродвигателя ротора 6 и домкраты подъема мачты.
От шкива на первичном валу вращения передается клиновыми ремнями компрессорной установке.
От вторичного вала редуктора вращения передается трансмиссии 3.
На валу трансмиссии посажена звездочка цепной передачи привода лебедки, а на консольной части вала – фланец, служащий для крепления карданного вала привода промывочного насоса4
Включение промывочного насоса осуществляется зубчатой муфтой, посаженной на том же консольном конце вала раздаточного редуктора.
Лебедка 5 имеет шинно-пневматические муфты, предназначенные для включения бурового барабана и свободно на подшипниках, посаженные на консольные части валов. Буровой барабан имеет две скорости вращения, что в сочетании с двумя скоростями коробки отбора мощности дает четыре скорости вращения. При работе на первой скорости коробки отбора мощности шинно-пневматическими муфтами лебедки может быть включена первая или третья скорости вращения бурового барабана, при работе коробки отбора мощности на второй скорости – вторая или четвертая,
На консольной части вала бурового барабана на подшипниках посажена звездочка, соединенная цепью со звездочкой промежуточного вала, привода ротора. С помощью зубчатых муфт можно включить либо буровой барабан, либо промежуточный вал. Ротор и промывочный насос имеют по две скорости вращения.

На чертеже (рисунок 7) представлена схема устройства гидробака с вакуумировапием поверхности рабочей жидкости двигателем внутреннего сгорания, для отвода газов из емкостей силовой установки транспортного средства Устройство содержит напорную 1 и сливную 2 гидролинии, гидробак 3, двигатель внутреннего сгорания 4 с выхлопным коллектором 5.
Трубопровод вакуумирования 6 системы вакуумирования 7 соединен с газовой полостью гидробака 3 и с соплом 8 эжектора 9. Эжектор 9 размещен в диффузоре 10, установленном в выхлопном коллекторе 5. В трубопроводе 6 предусмотрен обратный клапан 11. Система вакуумирования 7 содержит вакуумный цилиндр 12, внутри которого установлен поршень 13 со штоком 14. Последние разделяют вакуумный цилиндр 12 на штоковую 15 и поршневую 16 полости.
Поршневая полость 16 соединена дополнительным трубопроводом 17 с трубопроводом вакуумирования 6. Сопло 8 эжектора 9 установлено в направляющих 18 с возможностью осевого перемещения относительно диффузора 10. Сопло 8 с помощью тяги 19 кинематически связано со штоком 14. Со стороны газовой полости гидробака 3 трубопровод вакуумирования 6 снабжен поплавковым предохранительным клапаном 20. В поршневой полости 16 установлена регулируемая пружина 21.

Рисунок 7- Схема устройства гидробака с вакуумировапием поверхности рабочей жидкости двигателем внутреннего сгорания

Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации гидропривода рабочая жидкость насыщается нерастворенными в ней газами.
Удаление газовой фазы осуществляется за счет вакуумирования газовой
полости гидробака 3 с помощью эжектора 9. Вакуумирование производится выхлопными газами, отводимыми от двигателя 4. У среза сопла 8 образуется пониженное давление и по трубопроводу вакуумирования 6 отсасывается газ из газовой полости гидробака 3. Понижение давления в последней способствует отделению газа из рабочей жидкости, который удаляется в атмосферу по трубопроводу 6. Поплавковый предохранительный клапан 20 предотвращает запрос жидкости в дополнительный трубопровод 17, например при чрезмерном колебании уровня жидкости в гидробаке 3. Обратный клапан 11 пре дотвращает заброс продуктов сгорания в гидробак 3, например в момент запуска двигателя 4 или в момент резкого изменения режима работы. Для того чтобы разрежение в гидробаке 3 поддерживалось на необходимом уровне, осуществляется регулирование положения сопла 8 относительно диффузора 10. Это достигается за счет работы вакуумного цилиндра 32. Разрежение в дополнительном трубопроводе 17 передается в поршневую полость 16. Если при этом усилие на поршень 13 (с учетом действия пружины 21) уменьшается, то есть разрежение в гидробаке 3 становится чрезмерно большим, то поршень 13 вместе со штоком 14 и тягой 19 перемещается в сторону регулируемой пружины 21 под действием атмосферного давления, действующего в штоковой полости 15. Благодаря такому перемещению тяги 19 сопло 8 перемещается в своих направляющих 18 в сторону двигателя 4. При этом разрежение у среза сопла 8 уменьшается и равновесие сил, действующих на поршень 13, восстанавливается. В случае уменьшения разрежения в гадробаке 3 работа вакуумного цилиндра 12 происходит в обратном порядке.

2.5 Вакуумирование поверхности рабочей жидкости пневмоцилиндром

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для дегазации рабочей жидкости в гидроприводах строительно-дорожных и сельскохозяйственных машинах.
На рисунке 8 представлена принципиальная схема блока питания гидропривода.
Блок питания гидропривода содержит гидробак 1, всасывающий и сливной патрубки 2, 3, сообщенными с всасывающей и сливной гидролиниями 4,5. Канал 6 для отвода газов, соединяет верхнюю часть гидробака 1 через обратный клапан 7 с поршневой частью пневмоцилиндра 9 и поршневую часть пневмоцилиндра 9 через обратный клапан 8 с атмосферой. На конце штока 10 гидроцилиндра 11 гидропривода прикреплена стойка 12, взаимодействующая со штоком 13 пневмоцилиндра 9, в поршневой части которого установлена пружина 14, одним концом соединенная с поршнем, а другим – с торцом пневмоцилиндра. В качестве гидроцилиндра 11 гидропривода может быть использован любой гидроцилиндр машины.




Рисунок 8- Принципиальная схема блока питания гидропривода

Блока питания гидропривода работает следующим образом.
При работе гидропривода поток жидкости с растворенным и не растворенными газами непрерывно поступает из сливной гидролинии 5 через сливной патрубок 3 в гидробак 1. Газовая фаза интенсивно выделяется со свободной поверхности жидкости в гидробаке 1. Этому способствует увеличение вакуумметрического давления в нем, которое создается за счет выпрямления пружины 14, установленной в поршневой части пневмоцилиндра 9.
Газовая фаза из гидробака 1 через канал для отвода газов 6 и открытый обратный клапан 7 поступает в поршевую полость пневмоцилиндра 9. При движении штока рабочего гидроцилиндра 9 в обратном направлении, посредством взаимодействия стойки 12 со штоком пневмоцилиндра 9, происходит сжатие газовой фазы в поршневой полости пневмоцилиндра. Одновременно с этим происходит закрытие обратного клапана 7 ,что препятствует проникновению газовой фазы обратно в гидробак 1, и открытие обратного клапана 8, через который происходит удаление газовой фазы из пневмоциндра в атмосферу.
Тем самым, особенно в гидроприводах строительно-дорожных и сельскохозяйственных самоходных машинах, характеризующихся интенсивной работой гидроцилиндров гидропривода, достигается требуемая эффективность дегазации рабочей жидкости.

2.6 Предлагаемая схема устройства дегазации рабочей жидкости

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использована для дегазации рабочей жидкости в гидроприводах строительно-дорожных и сельскохозяйственных машинах.
Известно устройство для отвода газов из емкостей силовой установки транспортного средства, включающее нагнетательную и сливную магистрали емкости рабочей жидкости, которая установлена на двигателе снабженном выхлопным коллектором. Устройство также снабжено трубопроводом вакуумирования и системой вакуумирования [АС СССР№ 988595, МПК В 60 К 13/04, 1983].
Недостатками этого устройства для отвода газов из емкостей силовой установки транспортного средства является то, что отводимые газы из емкости силовой установки содержат пары масла, которые могут воспламениться при контакте с выхлопными газами.
Известен также блок питания гидропривода, содержащий герметичный гидробак с перегородками, всасывающим и сливным патрубками, сообщенными с всасывающей и сливной гидролиниями, и сообщенный с гидробаком всасывающим патрубком вакуумный насос диафрагменного типа с приводной и рабочей полостями, причем приводная полость сообщена с всасывабщей гидролинией, а рабочая через обратные клапана с верхней частью гидробака и с атмосферой.[АС СССР№ 1101598, F 15 В 21/06, 1984].
Недостатками блока питания является то, что при постоянном расходе жидкости из гидробака не происходит изменения давления во всасывающей гидролинии, соединенной с насосом, что на практике бывает довольно часто и поэтому не происходит удаление газовой фазы из гидробака.
Известен также блок питания гидропривода, содержащий герметичный гидробак с всасывающим и сливным патрубками, сообщенными с всасывающей и сливной гидролиниями, и обратные клапаны, снабжен пневмоцилиндром, поршневая часть которого соединена через обратный клапан с атмосферой, а другим обратным клапаном – с гидробаком, на штоке гидроцилиндра гидропривода прикреплена стойка, взаимодействующая со штоком пневмоцилиндра, в поршневой части которого установлена пружина, одним концом соединенная с поршнем, а другим – с торцом пневмоцилиндра. [Патент РФ №67203 F 15 B 21/06 2007]
Недостатками блока питания является то что в процессе работы гидроцилиндр машины не задвигается полностью, что уменьшает ход штока пневмоцилинра, что приводит к уменьшению создаваемого вакуметрического давления на поверхности жидкости в гидробаке. Так же скорость всплытия мелких пузырьков воздуха очень низкая и они не успевают достичь поверхности рабочей жидкости в гидробаке. Это приводит к уменьшению деаэрации рабочей жидкости в гидробаке.

Задачей предлагаемого технического решения является более эффективное выделение и удаление газовой фазы из рабочей жидкости.
Наиболее целесообразный с точки зрения эффективности и себестоимости метод дегазации- вакумирование рабочей жидкости в слоях большей глубины.
Предлагаемая схема дегазатора состоит из: гидробака 1, всасывающий и сливной патрубки 2, 3, сообщенными с всасывающей и сливной гидролиниями 4,5. Канал 6 для отвода газов, соединяет верхнюю часть гидробака 1 через обратный клапан 7 с поршневой частью пневмоцилиндра 9 и поршневую часть пневмоцилиндра 9 через обратный клапан 8 с атмосферой. На конце штока 10 гидроцилиндра 11 гидропривода прикреплена стойка 12, взаимодействующая со штоком 13 пневмоцилиндра подъема цилиндра 9, в поршневой части которого установлена пружина 14, одним концом соединенная с поршнем, а другим – с торцом пневмоцилиндра. Также схема содержит пружину 15 выдвигающую пневмоцилиндр 9 , листы 16 скрепленные между собой шарнирами, попловок 17

Рисунок 9 - схема дегазатора
Дегазатор работает следующим образом.
При работе гидропривода поток жидкости с растворенным и не растворенными газами непрерывно поступает из сливной гидролинии 5 через сливной патрубок 3 в гидробак 1. Затем поток рабочей жидкости вместе с газовой фазой поднимается к поверхности жидкости, по листам 16 скрепленных между собой шарнирами, причем верхний лист закреплен к поплавку 17, обеспечивая более быстрое всплытие пузырьков воздуха к свободной поверхности жидкости в гидробаке 1. Газовая фаза интенсивно выделяется со свободной поверхности жидкости в гидробаке 1. Этому способствует увеличение вакуумметрического давления в нем, которое создается за счет выпрямления пружины 14, установленной в поршневой части пневмоцилиндра 9.
Газовая фаза из гидробака 1 через канал для отвода газов 6 и открытый обратный клапан 7 поступает в поршевую полость пневмоцилиндра 9. Пневмоцилиндр 9 выдвинут под действием пружины 15 на расстояние соответствующее задвинутому положению гидроцилиндра 11 во время работы машины. При движении штока рабочего гидроцилиндра 11 в обратном направлении, посредством взаимодействия стойки 12 со штоком пневмоцилиндра 9, происходит сжатие газовой фазы в поршневой полости пневмоцилиндра. Одновременно с этим происходит закрытие обратного клапана 7 ,что препятствует проникновению газовой фазы обратно в гидробак 1, и открытие обратного клапана 8, через который происходит удаление газовой фазы из пневмоциндра в атмосферу.
Тем самым, в гидроприводах самоходных машинах, характеризующихся интенсивной работой гидроцилиндров гидропривода, достигается требуемая эффективность дегазации рабочей жидкости