Исследование работы технологического комплекса для поднятия пластового флюида с модернизацией оборудования устья скважины №1 учебно-научного нефтяного полигона-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Исследование работы технологического комплекса для поднятия пластового флюида с модернизацией оборудования устья скважины №1 учебно-научного нефтяного полигона-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
Даный дипломный проект выполненный за темой “Исследования работы технологического комплекса для поднятия пластового флюиду с модернизацией устьевого оборудования скважины №1 учебно-научного нефтегазового полигона”.
В первом разделе магистерской работы описаны основные способы добычи пластовой флюиду. Проведен анализ газлифтного и фонтанного способов добычи нефти, а также оборудования, которое используется при этом.
Во втором разделе рассмотрена работа технологического комплекса, а также приведена техническая характеристика рассматриваемого оборудования.
В третьем и четвертом разделе сделано технико-экономическое обоснование предлагаемого усовершенствования. Проведено исследование работы комплекса до и после усовершенствования. Теоретически рассчитана инерционность системы управления.
В пятому разделе описана система пневматического управления задвижками фонтанної арматуры ее строение и принцип работы.
В разделе "Расчеты работоспособности" приведен комплекс расчетов по определению работоспособности основных узлов задвижки с пневматическим управлением.
В следующих разделах приведен комплекс организационно технических, ремонтных мероприятий, а также мероприятий по технике безопасности, охране труда и охране окружающей среды.
Проведен расчет экономического эффекта от внедрения модернизируемого устьового оборудования, что показал целесообразность проведения модернизации.
ЗАДВИЖКА С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для перекрытия или открывания каналов арматуры и манифольда.
Известна задвижка [1], состоит из коруса, входного седла, шпинделя, маховика, ходовой гайки, крышки подшипников, прижимной гайки, прижимного кольца, манжет, пружины сальника, крышки, тарільчастих пружин, днища, выходного седла и шибера.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности дистанционного управления и необходимость прикладывания значительных физических усилий при ее перекрывании.
В основу полезной модели положена задача усовершенствования задвижки путем изменения конструкции привода, который может дистанционно управляться при помощи сжатого воздуха, путем перемещения пневмоцилиндра вместе со шпинделем в пневмоцилиндрах. Перекрытие канала при данной конструкции возможно и с помощью ручного управления, путем вращения маховика.
Для решения поставленной задачи в задвижке с ручным управлением, состоящий коруса, входного седла, шпинделя, маховика, ходовой гайки, крышки подшипников, прижимной гайки, прижимного кольца, манжет, пружины сальника, крышки, тарільчастих пружин, днища, выходного седла и шибера, предлагается включить нижняя крышку пневмоцилиндра, которая навинчивается на крышку защелки, к которой крепится пневмоцилиндр и верхняя крышка пневмоцилиндра. В пнвмоциліндрі с помощью винтов к шпинделю крепится поршень. В верхней крышке пневмоцилиндра в центральное отверстие вставлена планка уплотнения, которая с помощью прижимной гайки через шайбу крепится к пневмоцилиндра. В планку уплотнения с помощью винтовой передачи ввинчивается упорный винт; до которого на нижнем конце при помощи резьбы навинчивается прижимная гайка, а на верхнем – на квадрате с помощью кожуха стопорного крепится маховик.
Ввода пневмопривода в сравнении с прототипом позволило улучшить процесс управления задвижкой, возможность дистанционно управлять задвижкой, благодаря замене ручного привода на пневматический с дистанционным управлением. Збільшиласть скорость открывания – закрывания канала задвижки, позволило обеспечить повышенную безопасность при аварийной ситуации на промысле. Обеспечило использование малых физических усилий при эксплуатации, а также возможность аварийного ручного перекрытия канала арматуры или маніфольду в случае отказа пневматического управления.
На фигуре показано задвижка с пневматическим управлением.
Задвижка с пневматическим управлением состоит из корпуса 1, к которому крепится днище 2 и нижний кожух 3; входного 4 и выходного 5 седел, что с помощью тарельчатых пружин 6 прижимается к корпусу; верхней крышки защелки 7, которая с помощью уплотняющего кольца 8 герметизирует внутршній пространство задвижки; нижней крышки пневмоцилиндра 9, к которой крепится пневмоцилиндр 10 и верхняя крышка пневмоцилиндра 11. В пнвмоциліндрі с помощью винтов к шпинделю 12 крепится поршень 13. В верхней крышке пневмоцилиндра в центральное отверстие вставлена планка уплотнения 14, которая через шайбу 15 с помощью прижимной гайки 16 крепится к крышке пневмоцилиндра. В планку уплотнения с помощью винтовой передачи ввинчивается упорный винт 17 до которого на нижнем конце при помощи резьбы навинчивается прижимная гайка 18, а на верхнем – на квадрате с помощью кожуха стопорного 19 крепится маховик 20. Между шинделем и верхней крышкой задвижки набитый манжет 21, который прижимается пружиной 22. Между входным и выходным седлами седлами закреплен в шпинделе находится шибер 23. Уплотнение между нижней частью шпинделя и днищем осуществляется манжетой 24. Соединение верхней и нижней камеры пневмоцилиндра с ресивером осуществляется через повітрепроводи 25.
Устройство работает следующим образом.
Открытие задвижки осуществляется следующим образом. Воздуха через систему повітрепроводів 25, через отверстие в нижней крышке пневмоцилиндра 9 попадает в нижнюю камеру. Создается давление в камере достаточное для перемещения поршня 13. Происходит движение поршня вместе связанным с ним шпинделем 12 и шибером 23. Герметичность проходного отверстия создается плотным контактом шибера с седлами 4,5 и прижиманием тарільчастих пружин 6. Отверстие задвижки совпадает с отверстием шибера - происходит открытие задвижки. В это время верхняя полость пневмоцилиндра сообщается с окружающей средой и происходит высвобождение воздуха.
Герметичность пневмоцилиндра обеспечивается системой уплотнений между верхней, нижней крышками пневмоцилиндра и пневмоциліндром. Герметичность между верхним и нижним просторами пневмоцилиндра обеспечивается уплотнением поршня, установленного в него.
Закрытие задвижки осуществляется следующим образом. Воздуха через систему повітрепроводів 25, через отверстие в верхней крышке пневмоцилиндра 11 попадает в верхнюю камеру. Создается давление в камере достаточное для перемещения поршня 13. Происходит движение поршня вниз вместе связанным с ним шпинделем 12 и шибером 23. Отверстие задвижки совпадает с телом шибера - происходит закрытие задвижки. В это время верхняя полость пневмоцилиндра сообщается с окружающей средой и происходит высвобождение воздуха. Конструкция привода позволяет закрыть проходное отверстие задвижки при отсутствии давления воздуха в системе. Вращением маховика 20 происходит поступательное движение упорного винта 17 и гайки прижимной 18 в планке ущільнюючій 14, которая через шайбу 15 с помощью прижимной гайки 16 крепится к крышке пневмоцилиндра 11. Прижимная гайка передает движение шпинделю 12, который в это время находится в крайнем верхнем положении. Тем самым происходит движение шибера – перекрытия проходного отверстия задвижки.
Таким образом, предлагаемое устройство позволит улучшить процесс управления задвижкой, возможность дистанционно управлять задвижкой, благодаря замене ручного привода на пневматический с дистанционным управлением. Збільшиласть скорость открывания – закрывания канала задвижки, позволит обеспечить повышенную безопасность при аварийной ситуации на промысле. Обеспечит использование малых физических усилий при эксплуатации, а также возможность аварийного ручного перекрытия канала арматуры или маніфольду в случае отказа пневматического управления.

ЛИТЕРАТУРА
1. Шульга В.Г., Бухаленко Е.И. Устьове оборудование нефтяных и газовых свердлдовин. Справочная книга, М., «Недра», 1978. 235 с.



Заявитель: Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка

Проректор по научной работе В.П. Дубіщев


















Задвижка с пневматическим управлением

Фигура
Реферат

Запроонована полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для перекрытия или открывания каналов арматуры и манифольда.
В основу полезной модели положена задача усовершенствования задвижки с ручным управлением путем изменения конструкции привода, который может дистанционно управляться при помощи сжатого воздуха, путем перемещения пневмоцилиндра вместе со шпинделем в пневмоцилиндрах. Перекрытие канала при данной конструкции возможно и с помощью ручного управления, путем вращения маховика.
Для решения поставленной задачи в задвижке предлагается включить пневмоцилиндр с поршнем в нем. В верхней части пневмоцилиндра расположен упорный винт с маховиком, который непосредственно вгвинчений в уплотняющую планку, что крепится на верххній крышке пневмоцилиндра с помощью прижимной гайки.
Таким образом, предлагаемое устройство позволит улучшить процесс управления задвижкой, даст возможность дистанционно управлять ею. Увеличилась скорость открывания–закрывания канала задвижки, что позволит обеспечить повышенную безопасность при аварийной ситуации на промысле. Обеспечит использование малых физических усилий при эксплуатации, а также возможность аварийного ручного перекрытия канала арматуры или маніфольду в случае отказа пневматического управления.



Заявитель: Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка

Проректор по научной работе В.П. Дубіщев

Формула

Задвижка с пневматическим управлением, состоящая коруса, входного седла, шпинделя, маховика, ходовой гайки, крышки подшипников, прижимной гайки, прижимного кольца, манжет, пружины сальника, крышки, тарільчастих пружин, днища, выходного седла и шибера, отличающаяся тем, что дополнительно вводится исполнительный механизм в виде пневмоцилиндра с поршнем в нем. В верхней части пневмоцилиндра дополнительно расположен упорный винт с маховиком, который непосредственно вгвинчений в уплотняющую планку, что крепится на верххній крышке пневмоцилиндра с помощью прижимной гайки.
5 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
5.1 Система пнематичного управления фонтанной арматуры

Любая система пневматического управления состоит из агрегатов повітрезабезпечення, исполнительных механизмов, регулирующих устройств, контрольно-измерительных и предохранительных приборов, соединенных сетью воздуховоду. Так предлагаемая система (рисунок 5.1) имеет прямоточную систему питания исполнительного механизма. В такой системе при включении пневмоцилиндра, система постоянно сочетаются с повітрозбірником, поэтому давление в работающем цилиндре, равное давлению в воздушной магистрали. Контролировать это давление можно по манометру, установленному на повітрепроводі перед распределительным узлом.
Система работает таким образом. Сжатый воздух через фильтр 1 попадает в копресорної станции 2, где оно сжимается и направляется через систему повітрепроводів к повітрезбірника (ресивера) 6.
Компрессорная станция соединена общим воздухопроводом с воздушным резервуаром.
Между компрессором и резервуаром установлен обратный клапан 3, который свободно пропускает воздух из цилиндров компрессора в резервуар и который перекрывает проход воздуха в обратном направлении.
Воздушный резервуар предназначены для выравнивания давления в системе пневматического управления. А также является аккумулятором энергии, благодаря чему компрессор часть времени не работает. Компрессор включаются после того, как давление в системе упадет до наименьшего допустимого уровня.
На воздушном резервуаре установлен предохранительный клапан 7, манометр и спусковой вентиль, размещенный под повітрезбірником, для выпускания накопившегося конденсата. Из резервуара прежде чем попасть к исполняющих органов воздух предварительно отделяется от влаги и осушается в установке осушки газа 11.


Рисунок 5.1 – Схема пневматического управления задвижками фонтанной арматуры:
1 – фильтр, 2 – компрессорная станция, 3 – обратный клапан, 4 – расходомер, 5 – задвижка маніфольду, 6 – ресивер, 7 – заапобіжний клапан, 8 – трехходовой кран, 9 – манометр, 10 – фильтр, 11 – установка осушки газа, 12 – тройник, 13 – распределительный узел, 14 – задвижка с пневматическим управлением, 15 – крестовина, 16 – задвижка, 17 – перевідник трубной головки, 18 – пакер, 19 – трубная головка

Управление агрегатами осуществляется кранами на распределительном узле. Из кранов воздух попадает в исполнительные механизмы – цилиндры. Работа пневмоцилиндров происходит раздельно.
При прямоточном питании воздушная камера включенного пневмоцилиндра непосредственно соединена с магистралью сжатого воздуха. В зависимости от подачи воздуха в одну из камер цилиндра, другая – соединена с атмосферой. Все части системы пневматического управления в этой схеме находятся под постоянным давлением.
Устройства для очистки и осушения воздуха. Маслоотделитель устанавливают в воздуховоде, что идет от компрессора к воздушному резервуару. Он предназначен для очистки воздуха от компрессорного масла и влаги. Маслоотделитель состоит из корпуса, крышки, двух решеток, между которыми находятся штампованные металлические цилиндрики. Верхние решетки лежат на гильзе. Между корпусом и крышкой поставлена картонная прокладка уплотнителя. В нижней части корпуса установлен сливной кран. Частицы масла, проходя с потоком воздуха через маслоотделитель, прилипают к цилиндриков наполнения фильтрующего и, скапливаясь, стекают вниз, откуда удаляются через спусковой кран.
Конденсатор служит для удаления из системы пневматического управления избыточной влаги. Он является цилиндрической сварной сосудом с внутренней вертикальной перегородкой и отверстием под сливной кран. Частицы влаги, попадающие с током воздуха в конденсатор через один из штуцеров, ударяются о перегородку и оседают на дно сосуда, откуда удаляются через сливной кран.
В воздуховоде устанавливается устройство для осушения воздуха, что является комплексом из щелевых, циклонных или винтовых систем и сосудов с адсорбентом. Как адсорбент используется в основном силикогель, способен поглощать пары воды, не вступая с ними в химическую реакцию. Фильтр в воздуховоде помещается перед краном машиниста. Фильтр состоит из корпуса и крышки, образующих полость, набитую слегка промасленной набивкой. Набивка фильтра помещенное между сетками. При проходе воздуха через фильтр частицы пыли и грязи прилипают к промасленной набивки. Фильтр необходимо систематически промывать, поскольку если он сильно засорен, то создается препятствие проходу воздуха в пневмоцилиндр и замедляется их действие.
Давление в системе фиксируется манометрами 9.
Воздушным резервуаром является сварной горизонтальный цилиндрический баллон с приваренными к нему кронштейнами, которыми он опирается на раму-салазки. Для улучшения конденсации влаги баллон разделен на две части перегородкой с отверстиями для прохода воздуха. Одно из отверстий в нижней части перегородки служит для стока конденсата. Баллон в нижней части снабжен краном, через который периодически спускают влагу, которая накапливается. Воздухозаборник обеспечивается манометром и предохранительным пружинным клапаном.

5.2 Устройство и принцип работы задвижки с пневматическим управлением

Важным элементом в работе комплекса НГП является скорость срабатывания управляющих элементов. При этих условиях спроектировано фонтанную арматуру с пневматическим дистанционным управлением. Данная фонтанная арматура отличается от аналога только дополнительно введенными задвижками с пневматическим управлением
Фонтанная арматура (рисунок 5.2) имеет две стволовые задвижки, одна из которых имеет ручное управление 7, а другая – пневматическое 2, и крестовину 5, к которому подсоединяются рабочие струны с задвижками 2 и штуцерами 3. По проекту оборудуем ее 3 – мя задвижками с пневматическим управлением, которые оборудованы пневмоциліндрами, заменяя две боковые и стволовую с ручным управлением и с помощью повітрепроводів соединены с ресивером.
Открывания соответствующей задвижки на распределительном узле происходит при помощи соответствующего рычага, который ставится в положение “Открыто”. В это время воздух через систему повітрепроводів 25 (рисунок 5.1), через отверстие в нижней крышке пневмоцилиндра 9 попадает в нижнюю камеру. Создается давление в камере достаточное для перемещения поршня 13. Происходит движение поршня вместе связанным с ним шпинделем 12 и шибером 23. Отверстие задвижки совпадает с отверстием шибера – происходит открытие задвижки. Давление в підпоршневому пространстве остается на уровне закачанного Воздуха из надпоршневого просторная сочетается с воздухом.


Рисунок 5.2 – схема модернизированной фонтанной арматуры:
1 – манометр; 2 – задвижка с пневматическим управлением; 3 – дроссель регулируемый; 4 – трубная головка; 5 – крестовина; 6 – перевідник трубной головки; 7 – задвижка

Закрывание происходит с помощью того же рычага, который ставится в положение “Закрыто”. Підпоршневий пространство пневмоцилиндра сообщается с окружающей средой и происходит высвобождение воздуха, а надпоршневий сочетается с помощью повітрепровода с ресивером – давление в надпоршневому пространстве увеличивается, происходит закрытие задвижки.
Падению давления в системе пневмоцилиндра противодействует обратный клапан, который препятствует выходу воздуха в сторону ресивера, но обеспечивает свободное течение от ресивера.
При отсутствии давления в пневмосистемі, или выхода из строя одного из элементов основного пнемонесучого оборудование, конструкция привода позволяет закрыть проходное отверстие задвижки вручную (рисунок 5.3).



Рисунок 5.3 – Механизм аварийного перекрывания задвижки пневмопривідної
1 – стопорный кожух,2 – маховик, 3 – попрний винт, 4 – планка уплотнения, 5 – пртискна гайка, 6 – шайба, 7 – верхняя крышка пневмоцилиндра, 8 – повітрепровід, 9 – пневмо цилиндр, 10 – нижняя крышка пневмоцилиндра, 11 – поршень, 12 – упорная гайка, 13 – шпиндель, 14 – 20 – уплотнение
В отверстие верхней крышки 7 пневмоцилиндра 9 установлена планка уплотнения 4, которая через шайбу 6 с помощью прижимной гайки 5 крепится к ней. Планка уплотнения имеет прорези для уплотнения 17,18 в нижней ее части а также резь в верхней ее части В нее ввинчивается упорный винт 3. К винту на квадрат сажается маховик 2 и прижимается стопорным кожухом 1.
Уплотнение винта происходит за счет упорнї гайки 12 в верхнем ее положении .С помощью нее происходит непосредственное пртискання винта до шпинделя.
Вращением маховика происходит поступательное движение винта упорного. Прижимная гайка передает движение шпинделю, который в это время находится в крайнем верхнем положении. Тем самым происходит движение шибера – перекрытия проходного отверстия задвижки.
Герметичность пневмоцилиндра обеспечивается системой уплотнений между верхней, нижней крышками пневмоцилиндра и пневмоциліндром. Герметичность между верхним и нижним просторами пневмоцилиндра обеспечивается уплотнением поршня, установленного в него.

ВЫВОДЫ

В данной магистерской работе были проведены исследования комплекса для поднятия пластового флюида.
Описаны основные способы добычи пластового флюида. Проведен анализ газлифтной и фонтанного способов добычи нефти, а также оборудование, которое используется при этом.
Проведено описание технологического оборудования, приведена его техническая характеристика. Проанализирован возможный путь усовершенствования оборудования.
Разработана схема пневматического управления задвижками. Спроектировано задвижку с пневматическим управлением.
Сделано технико-экономическое обоснование предлагаемого совершенствования. Проведено исследование работы комплекса до и после усовершенствования. Теоретически рассчитано инерционность системы управления.
В расчетной части проведены расчеты работоспособности усовершенствованного оборудования. Приведенный комплекс расчетов по определению працеспроможності основных узлов задвижки с пневматическим управлением, подтвердил правильность проектируемого устройства.
Было описано процесс изготовления винта упорного. Выполнен расчет припусков на механическую обработку детали, а также проведены вычисления режимов резания.
Выявлены опасные факторы, которые могут возникнуть при эксплуатации усовершенствованного оборудования, которые могут повлечь травмвтизм работников имеют вредное влияние на окружающую среду.
Оценка технического уровня предложения показывает, что предложенное усовершенствование соответствует техническому уровню, о чем свидетельствует коэффициент технического уровня. Обгрунтоавно соответствие оборудования данного типа оборудования.
В экономической части произведен расчет экономического эффекта от внедрения новой конструкции оборудования, что подтвердил целесообразность внедрения усовершенствованного оборудования.
Внедрение усовершенствованной конструкции привода защелки повышает не только технические показатели комплекса, но и обеспечивает повышенную безопасность при возможной аварийной ситуации на скважине.