Расчетная часть-Расчет скважинного клапана-отсекателя-2-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Расчетная часть-Расчет скважинного клапана-отсекателя-2: Гидравлический расчет-Определим силу, действующую на поршень клапана отсекателя при удержании его в открытом положении,Скорость течения жидкости по колонне НКТ 89,Скорость течения жидкости через клапан-отсекатель,Определим внутреннее давление, действующее на клапан-отсекатель при течении жидкости через сужающееся отверстие клапана. Используем уравнение Бернулли,Сила, действующая на закрытую «хлопушку» при ГНВП,Давление гидроудара при закрытии клапана-отсекателя, Прочностной расчет-Определим коэффициент запаса прочности корпуса клапана-отсекателя, сделанного из стали 40Х,Определим коэффициент запаса прочности поршня с учетом внутреннего избыточного давления,Расчет показателей надежности,Оценка технологичности изделия-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

5  Расчет калапана-отсекателя
5.1 Гидравлический расчет

1 Определим силу, действующую на поршень клапана отсекателя при удержании его в открытом положении:
, (5.1.1)
где: - рабочее давление клапана отсекателя;
- внешний диаметр поршня;
- внутренний диаметр поршня.
2 Скорость течения жидкости по колонне НКТ 89:
, (5.1.2)
где: - дебит жидкости;
- внутренний диаметр НКТ 89.
3 Находим число Рейнольдса, Re:
, (5.1.3)
где: - плотность жидкости;
динамическая вязкость.
Так как Re<2300, то режим течения жидкости в скважине ламинарный.
4 Вычислим коэффициент трения λ. Так как режим течения ламинарный, то:
, (5.1.4)
5 Скорость течения жидкости через клапан-отсекатель:
, (5.1.5)
где: - проходное сечение клапана-отсекателя.
6 Определим внутреннее давление, действующее на клапан-отсекатель при течении жидкости через сужающееся отверстие клапана. Используем уравнение Бернулли:
, (5.1.6)
в результате преобразований получаем:
(5.1.7)
подставим значения в полученное уравнение:

где: - начальная точка;
- расстояние до клапана-отсекателя;
- расстояние между забоем и клапаном-отсекателем;
- давление на забое.
6  Сила, действующая на закрытую «хлопушку» при ГНВП.
, (5.1.8)
где - давление у клапана-отсекателя при ГНВП;
- диаметр «хлопушки».
7 Давление гидроудара при закрытии клапана-отсекателя:
, (5.1.9)
где: - коэффициент, зависящий от времени срабатывания клапана отсекателя;
- скорость распространения деформации в жидкой среде:
, (5.1.10)
где: - модуль упругости жидкости;
- модуль упругости для стали;
- толщина стенки НКТ 89.


5.2 Прочностной расчет

1 Определим коэффициент запаса прочности корпуса клапана-отсекателя, сделанного из стали 40Х:
, (5.2.1)
Где: - предел текучести для стали 40Х;
- допустимая нагрузка на корпус клапана-отсекателя (при гидроударе будет наибольшей):
, (5.2.2)
где: - радиус наружной поверхности клапана-отсекателя;
- радиус внутренней поверхности клапана-отсекателя;
- давление гидроудара при срабатывании клапана-отсекателя.
Так как - условие прочности выполнено.
2 Определим коэффициент запаса прочности поршня с учетом внутреннего избыточного давления:
(5.2.3)
Где: - критическое давление, при котором напряжение, возникающее в теле трубы, достигает предела текучести (РД 39-0147014-0002-89);
- давление течения жидкости через клапан отсекатель.









5.3 Расчет показателей надежности

1 Определим вероятность безотказной работы P(t) клапана-отсекателя, работающего в нормальном режиме, при известной наработке t=200ч. и интенсивности отказов 1/ч
Вероятность безотказной работы P(t) определим по формуле экспоненциального закона:
(5.3.1)

2 Определим вероятность безотказной работы P(t) клапана-отсекателя после модернизации, работающего в нормальном режиме, при известной наработке t=300ч. и интенсивности отказов 1/ч
Вероятность безотказной работы P(t) определим по формуле экспоненциального закона:
(5.3.2)

Увеличение вероятности безотказной работы составляет 1,08 раза, т. е. на 7,89%.















5.4 Оценка технологичности изделия

Оценку технологичности конструкции изделия (ТКИ) проводим по методу учета масс.
Исходные данные:
Трудоёмкость, нормо-час/кг, массы изделия, Та – 1,2
Удельная материалоемкость, кг/кг изделия, g – 4,5
Удельная технологическая себестоимость, руб./т, Са -
Масса клапана-отсекателя до модернизации, кг, Mа – 18,2
Масса клапана-отсекателя после модернизации, кг, Mu - 16
Срок службы, тыс.ч. Tc - 2000
Удельная технологическая стоимость клапана отсекателя, Q - 136,8

Определим при помощи MathCAD:
Трудоёмкость:
(5.3.1)
Коэффициент материалоемкости
, (5.3.2)
Тогда


Материалоемкость аналога:

, (5.3.3)

Материалоемкость проектируемого изделия:

(5.3.4)

Удельная материалоемкость аналога, отнесенная к часовому расходу и сроку службы:

(5.3.5)


Удельная материалоемкость нового изделия при сохранении потребного расхода:

(5.3.6)

В результате оценки ТКИ удельная материалоемкость нового изделия при сохранении потребного расхода уменьшится на 13% по сравнению с удельной материалоемкости аналога отнесенной к суточной добыче и сроку службы.