Модернизация вибросита ЛВС – 1М. Курсовая работа. Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Модернизация вибросита ЛВС – 1М-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
Процесс разделения суспензий по фракционному составу путем просеивания через вибрирующие сетки применяется в различных отраслях промышленности. Очистка бурового раствора от шлама с помощью вибрационных сит является механическим процессом, в котором происходит отделение частиц определенного размера с помощью просеивающего устройства.
Главными факторами, определяющими глубину очистки и пропускную способность вибросита, являются размер ячеек сетки и просеивающая поверхность. Основными элементами вибросита (см. рисунок 2.1) основание 1, поддон для сбора очищенного раствора 7, приемник с распределителем потока 2, вибрирующая рама 5 с сеткой 4, вибратор 3, амортизаторы 6. Вибрирующие рамы располагают как в горизонтальной, так и в наклонной плоскости, а их движение может быть возвратно-поступательным по прямой, эллипсообразным, круговым и комбинированным. Длительный производственный опыт показал, что оптимальное соотношение между длиной и шириной просеивающих устройств составляет 2: 1, а размеры сетки не должны превышать: длина 2,6 м, ширина 1,3 м.
Вибросито, представленное на рисунке 2.2, является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более 10-20% грубодисперсной выбуренной породы.
ПеРВ. ПРИМЕН.  
Вибросито, представленное на рисунке 2.2, является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более 10-20% грубодисперсной выбуренной породы.

Рисунок 2.2 – Общий вид вибрационного сита
Очистная и пропускная способность вибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовой кассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных вибросит практически идентичны, т.е. их технологические характеристики близки. Так, вибросито СВ-1ЛМ по своим техническим и технологическим показателям соответствует виброситу фирмы «Свако» (виброускорение – 5,5g, площадь ситовой поверхности – 2,6 м2). Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы 400 часов и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации. Известны экземпляры, простоявшие 700-1000 часов.
Определяющими для выбора вибросита являются, как правило, ценовые характеристики, надежность и конструктивные параметры. Последний фактор весьма важен при оснащении действующих установок. Так, например, вибросито ЛВС-1М может заменять ранее выпускавшееся вибросито ВС-1, и перепланировка оборудования при замене не требуется.
Наибольшая производительность вибросита в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшая – когда шлам представлен вязкими глинами.
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        47
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
В зависимости от типа и дисперсного состава шлама производительность вибросита может существенно изменяться. Опыт применения вибросит для очистки бурового раствора показал, что эффективность очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке. Этого можно достичь: увеличением длины сетки, уменьшением скорости потока, уменьшением угла наклона сетки, изменением направления перемещения частиц, уменьшением амплитуды колебаний сетки, одновременным использованием двух последовательных или параллельных сеток. Эффективность работы вибросита (пропускная способность, глубина и степень очистки) зависит, прежде всего, от типа и рабочего состояния вибрирующей сетки. В настоящее время в отечественном бурении для очистки бурового раствора используют нержавеющую сетку с размером ячейки 0,7x2,3; 1x2,3; 1x5; 0,16x0,16; 6,2x0,2; 0,25x0,25; 0,4x0,4; 0,9x0,9; 1,6x1,6; 2x2 и 4x4 мм. В распоряжении буровиков США и Канады имеется более 30 типоразмеров сеток для вибросит: от 12 до 80 отв/см, причем процент открытой поверхности у разных сеток отличается незначительно (таблица 2.1).
Таблица 2.1 – Параметры размеров вибросит

Число отверстий
на 1 см. длины и
ширины Диаметр
проволоки, мм Сторона
отверстия, мм Открытая
поверхность, %
12x12 0,33 0,518 38,0
20x20 — 0,280 30,3
24x24 0,19 0,234 30,5
24x16 0,22 0,2X0,4 31
28x12 0,19 0,18 40,3
32x16 0,13 0,140 33,0
32x32 0,14 0,178 31,4
40x40   
56x56   
80x80  0,074 34,1

СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        48
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
Для очистки бурового раствора используются сетки с переплетениями проволок четырех типов: квадратным, прямоугольным, диагональным и двойным голландским. Наиболее часто используется квадратное переплетение, затем — прямоугольное, реже — диагональное и очень редко — голландское. При прочих равных условиях с помощью сеток с квадратным переплетением удаляют больше шлама, чем сетки с прямоугольным переплетением. Но при прямоугольном переплетении появляется возможность плести сетку из более толстой проволоки, поэтому такие сетки более долговечны.
Все сетки для очистки бурового раствора в настоящее время изготавливают, как правило, в виде кассет с боковым обрамлением. Такое изготовление позволяет осуществлять равномерное поперечное натяжение сетки при установке ее на вибросите. Состояние натяжения сетки — важный технологический фактор, влияющий на эффективность работы вибросита. Поэтому натяжению сетки необходимо уделять большое внимание. Обычно поперечное натяжение каждой сетки на вибросите осуществляется посредством шести болтов. Развиваемое при этом суммарное усилие натяжения достигает 5 тс на каждую сетку.
Считают, что только правильно установленная и нормально эксплуатируемая вибрирующая сетка позволяет использовать все технологические возможности вибросита. Плохо натянутые сетки в несколько раз менее долговечны. Сухие сетки изнашиваются быстрее, чем влажные. Ускоряют износ сеток слишком жесткие опоры. Большое внимание уделяется даже схеме натяжения сетки. Вначале рекомендуется натягивать среднюю часть сетки с помощью центральных болтов, приложив к головке болта крутящий момент 34,5 Н·м. Затем надо затянуть крайние болты с таким же усилием и лишь после этого постепенно увеличить крутящий момент при затягивании болтов до 48 Н·м, начиная натяжение опять же от центра сетки. Важную роль играет чистота сеток. Когда сетка забивается шламом, ее очищают струей воздуха. Если такая очистка неэффективна, сетку снимают и чистят проволочной щеткой.
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        49
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
Основные размеры зарубежных сеток с квадратным переплетением 12x12, 20x20, 24x24, 32x32, 48x48 и 80x80 отв/см, основные размеры сеток с прямоугольными переплетениями 24x16 и 28x12 отв/см. Сетки диагонального переплетения применяют только размером 32x16 отв/см. Выполнены они из проволоки диаметром 0,18 мм и имеют сторону ячейки размером 140 мкм.

Рисунок 2.3 – Вибрационное сито СВ-2
С обратной стороны. Во время перерывов, между циркуляциями, сетку промывают и закрывают предохранительной крышкой, чтобы исключить ее случайное механическое повреждение.
Засорить сетку могут соль, ангидрид, гипс, смазки, нефтепродукты. В таких случаях для промывания применяют пресную воду, 10 %-ный раствор уксусной или соляной кислоты. Налипшие продукты нефти удаляют керосином или дизельным топливом. Такое внимательное отношение к выбору типоразмера сетки и ее рабочему состоянию объясняется тем, что именно эти факторы определяют в первую очередь эффективность очистки бурового раствора от шлама на вибрационных ситах
На средства грубой очистки, т. е. вибросита, приходится большая часть очистки бурового раствора от шлама, поэтому именно им следует уделять наибольшее внимание. Для утяжеленных буровых растворов это, в сущности, единственный высокоэффективный аппарат.
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        50
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
В практике отечественного бурения широко используются одноярусные сдвоенные вибросита СВ-2 и СВ-2Б, одноярусные двухсеточные вибросита ВС-1. Вибрационное сдвоенное вибросито СВ-2 предназначено для очисткибурового раствора от шлама при бурении глубоких скважин в любых типах пород. Оно состоит (рисунок 2.3) из рамы 1, распределительного желоба 2, двух электродвигателей 3, ограждения 4, вибрирующей рамы 5, амортизаторов 6 и барабанов для натяжения сетки 7. Боковые стенки, приваренные к полозьям опорной рамы, образуют ванну, в которую поступает очищенный буровой раствор. Па опорной раме установлены распределительный желоб и две вибрирующие рамы. Распределительный желоб устроен таким образом, что обеспечивает прием бурового раствора с трех сторон и подачу его на сетку вибрирующей рамы через два сливных лотка. Выравниватели сливных лотков обеспечивают равномерное распределение раствора по ширине сетки. Выравниватели могут полностью перекрыть сливные лотки желоба.
В центре распределительного желоба устроено окно, с помощью которого желоб соединяется с ванной вибросита. Поэтому при закрытых выравнивателями лотках и поднятом вверх угловом шибере раствор будет поступать непосредственно в ванну, минуя сетку. Перекрывается окно угловым шибером.
Колебательные движения сеткам сообщают вибраторы, приводимые в движение двумя электродвигателями. Каждая вибрирующая рама опирается на четыре резиновых амортизатора, а имеет вибратор с эксцентриковым валом. На концах вибрирующей рамы установлены два барабана с храповыми механизмами. Между барабанами натягивается рабочая часть сетки, а запасная ее часть, вдвое большая рабочей, наматывается на верхний барабан вибрирующей рамы. По мере износа
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        51
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
сетки, последнюю перематывают на нижний барабан до полного износа по всей длине. Вибросито СВ-2 в состоянии пропустить до 60 л/с бурового раствора при сетке с размером ячейки 1x5 мм. Рабочая часть сетки имеет длину 1,2 м и ширину 0,9 м. Общая длина устанавливаемой на вибросито сетки 4,5 м. Сетка колеблется с частотой 1600 или 2000 колебаний в 1 мин. Наклон сетки к горизонту 12-18°. Масса вибросита 1380 кг.
Вибрационное сито СВ-2Б является модернизированным вариантом сита СВ-2. Оно рассчитано для установки непосредственно над емкостью ЦС и поэтому не имеет ванны для приема очищенного раствора. Кроме того, к корпусной стенке распределительной коробки приварены патрубки диаметрами 325 и 60 мм. К 325-мм патрубку присоединяют растворопровод, идущий от устья скважины; 60-мм патрубок с фланцем через задвижку соединяется с вспомогательным нагнетательным трубопроводом блока очистки.
Конструкция вибрирующих рам, барабанов с сеткой и приводов вибраторов аналогична конструкции этих узлов на сите типа СВ-2. Технологические характеристики этих вибросит одинаковые.

Рисунок 2.4 – Вибрационное сито ВС-1
Вибрационное сито ВС-1 значительно сложнее описанных выше, но более эффективно, особенно при очистке утяжеленных буровых растворов. Оно состоит (см. рисунок 2.4) из станины для крепления вибросита на блоке очистки ЦС (станина является также сборником и распределителем
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        52
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
очищенного раствора) и вибрирующей рамы 2, предназначенной для непосредственной очистки бурового раствора путем процеживания его через сменные вибрирующие сетки и сброса шлама в отвал.
Станина представляет собой пространственную конструкцию, выполненную из профильного проката. Полозья-сани соединены между собой двумя трубами 3 и листом-поддоном. На полозьях устанавливается приемная емкость 4 для поступающего из скважины бурового раствора. В верхней части приемной емкости смонтированы поворотные распределители потока 5, с помощью которых обеспечивается равномерная подача раствора на сетку. Распределители могут фиксироваться под любым углом к потоку. Если необходимо подавать раствор, минуя сетку, приемная емкость имеет клиновый шибер 6, степень открытия которого регулируется вручную и фиксируется цепью. По бокам, полозьев-саней имеются отверстия, позволяющие выпускать очищенный раствор. Закрываются отверстия плоскими шиберами 7.
На полозьях усыновлены четыре тумбы 8 для монтажа вибрирующей рамы. Связь между станиной и вибрирующей рамой осуществляется при помощи четырех витых цилиндрических пружин 9.
Под козырьком приемной емкости расположена ручная станция для периодической смазки подшипников вибратора.
Вибрирующая рама по конструкции представляет собой закрепленное между боковинами основание для крепления сетки. Кроме основания сетки боковины скрепляются стяжной трубой, корпусом вибратора и рамой привода. В корпусе вибратора 10 размещен вал, на обоих концах которого установлены дисбалансы, создающие необходимую амплитуду колебаний. На раме привода установлен электродвигатель 11, обеспечивающий нужную частоту колебаний, а на противоположном конце расположены грузы, уравновешивающие привод. Передача движения от двигателя к вибратору осуществляется двумя клиновыми ремнями. Вибросито ВС-1 оснащается двумя заделанными в кассеты сетками. Используются сетки с размером ячейки 0,16x0,16; 0,2x0,2; 0,25x0,25; 0,4x0,4 и 0,9x0,9 мм.
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        53
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  


ПеРВ. ПРИМЕН.  
Первая сетка устанавливается горизонтально, а вторая с наклоном около 5° к горизонту. Поперечное натяжение каждой сетки осуществляется подпружиненными болтами с усилием до 5 тс. Траектория колебаний сеток эллиптическая. Наибольшая двойная амплитуда 8 мм, частота колебаний ИЗО и 1040 в 1 мин. Рабочая поверхность сетки 2,7м .
Вибросито ЛВС-1М способно пропустить через сетку с ячейкой 0,16x0,16 мм 40 л/с воды и не менее 10 л/с бурового раствора. При использовании сетки 0,9x0,9 мм пропускная способность вибросита превышает 100 л/с. Масса вибросита 1600 кг, длина 3 м, ширина 1,85 м, высота 1,64 м.
В зарубежной практике механическим средствам грубой очистки уделяют большое внимание. Несколько фирм США выпускают вибросита самых разнообразных конструкции. Одинарные, сдвоенные и строенные, одно, двух и трехъярусные, комбинированные двухступенчатые и. т. д. Наиболее совершенными признаны вибросита фирм «Брандт», «Свако» и «Бароид», которые позволяют полностью удалять из раствора частицы шлама размером более 180 мкм. В таблице 1.2 показаны характеристики вибросит.
Весьма просты и достаточно эффективны для большинства районов бурения скважин вибросита фирмы «Брандт». (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Вибрационные сита фирмы «Брандт»

ПеРВ. ПРИМЕН.  
4 Основные параметры и техническое предложение по модернизации вибросита
4.1 Техническое предложение
На основании эксплуатации вибросита ЛВС–1М, буровыми предприятиями, можно сделать вывод, что одним из основных дефектов является быстрый выход из строя ситовых кассет. Средний срок службы кассеты составляет 7 - 10 дней. Причина такой короткой службы кассеты является достаточно большая амплитуда 3,7 мм при частоте 1130 об./мин, кроме того амплитуда изменяется в зависимости от количества поступаемого шлама из скважины.
Следует также отметить, что в настоящее время крепление и натяжение сетки вибрационного сита требует больших трудозатрат, что существенно увеличивает время замены ситовых кассет, а следовательно и простой технологического оборудования в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.
В данной работе предлагается вместо существующих габаритных разъемных (болтовых) соединений использовать быстросъемные устройства, с помощью которых производится нормативное натяжение сетки и крепление ее на раме вибросита. Сущность этих устройств заключается в следующем: с помощью пальцев, представляющих собой цилиндрический стержень, на концах которых имеются фиксаторы для поворота их на 90°, а на противоположных концах резьбовое соединение, позволяющее с помощью гайки и пружинной шайбы выполнить быструю затяжку фиксирующего устройства. Натяжение сетки производится с помощью прижимных планок (см. графическую часть проекта).
Такая конструкция позволяет производить смену изношенных кассет с минимальными затратами времени, что не требует комплексной остановки технологического процесса.
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        78
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
4.2 Характеристики вибросита ЛВС-1М
Вибросито ЛВС-1М предназначено для очистки глинистого раствора, от выбуренной пароды при бурении нефтяных и газовых скважин. Вибросито применяется как составная часть циркуляционного комплекса. Данное сито может работать во всех климатических условия на суше.
Вибросито имеет следующие технические данные:
- максимальная пропускная способность при установленных кассетах с
ячейкой сетки 0,16 мм составляет, м3/с 0,038
- рабочая поверхность при ширине сетки 1300 мм, м2 2,67
- рабочая поверхность при ширине сетки 1000 мм, м2 1,8
- минимальный размер удаляемых частиц, мм 0,16
- мощность электродвигателя, кВт 2
-частота колебаний при амплитуде 3,7 мм 1400
(при уменьшении частоты вращения амплитуда увеличивается)
Прежде чем направить поток глинистого раствора необходимо поверхность сита смочить водой для предотвращения забивания ячеек. При остановке вибросита более чем на 15 минут, необходимо сетку вибросита смо¬чить водой.
Сетка вибросита является наиболее изнашиваемой частью вибросита. Не допускается давление на сетку, ее перегибы. Все эти действия приводят к износу кассеты. При работе вибросита амплитуда возникает за счет вращения вибрационного вала вибросита. В результате бурения скважины, при прохождении менее твердых пород количество разбуренной породы увеличивается из-за увеличения ско¬рости бурения. В результате высокой амплитуды и разного количества поро¬ды на кассете возникают различного характера нагрузки, которые вызывают износ вибросита.
СПРаВ. №  
  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ДУБЛ.  
ВЗАМ. ИНВ. №  
ПОДПИСЬ И ДАТА  
ИНВ. № ПОДП.  
       СФУ ИНГ ДП-130602.65 052060 ПЗ ЛИСТ
        79
  ИЗМ ЛИСТ № ДОКУМ ПОДПИСЬ ДАТА  



ПеРВ. ПРИМЕН.  
Особенностью современных вибрационных сит является изменение угла наклона ситовой кассеты (зачастую вместе с виброрамой), что значительно улучшает свойства бурового раствора при выходе его из кольцевого пространства скважины с выбуренной породой.
Так, при прохождении разных горизонтов при бурении скважины, компонентный состав выбуренной породы значительно варьируется, поэтому при прохождении его через систему очистки, а особенно при грубой очистке на вибрационных ситах, частично мелкие фракции не удаляются из бурового раствора и попадают на последующие уровни очистки, что приводит к его неэффективному использованию, а следовательно дополнительным финансовым затратам.
Угол наклона ситовой кассеты меняется механическим устройством вручную обслуживающим персоналом. Поэтому в данной работе предлагается использовать два гидроцилиндра, которые устанавливаются с боковых сторон виброрамы, крепление цилиндра осуществляется к стойке виброрамы, а шток крепится к основанию рамы. При работе цилиндра, изменяется его линейный размер (за счет выдвижения или втягивания штока), меняется жесткость пружины и угол наклона ситовой кассеты, что приводит к более эффективной очистке бурового раствора.
Поэтому в следующем разделе необходимо произвести прочностной расчет проушин крепления гидроцилиндра и произвести выбор соответствующего гидроцилиндра (геометрические параметры). При выполнении расчетов необходимо учесть массу виброрамы, вибрационную составляющую, объем поступаемого бурового раствора на вибросито. Также следует учесть и оптимально выбрать рабочую жидкость для гидравлической системы, с учетом агрессивности окружающей среды, низкотемпературных условий эксплуатации и т.д.