Пескоилоотделитель-Модернизация трубопроводной обвязки гидроциклона-Установка предохранительного клапана-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Пескоилоотделитель-Модернизация трубопроводной обвязки гидроциклона-Установка предохранительного клапана-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
Сибирский федеральный университет
Институт нефти и газа
кафедра машины и оборудование нефтяного и газового промыслов
курсовой проект по дисциплине "Техника и технология бурения нефтяных и газовых промыслов" на тему "Гидроциклон пескоотделитель"
Наиболее эффективную очистку промывочной жидкости из известных технических средств могут обеспечить гидроциклонные установки, основой которых являются центробежные циклонные аппараты — гидроциклоны. Очистка промывочной жидкости в гидроциклоне представляет собой разделение частиц по плотности и крупности в водной среде под действием центробежных и гравитационных сил.
Состав: Узел, в котором установлен гидроциклон (ВО), клапан пропускной (СБ), патентный поиск клапанов (ВО), Спкцификация на клапан, Деталировка поршень, фиксатор седла, втулка и фланец,, ПЗ  Язык документа

Софт: КОМПАС-3D V13
Техническое предложение

Предохранительный клапан сглаживания волн давления в жидкости.
Клапан устанавливается в трубопроводе, предназначенном для транспортировки жидкой рабочей среды.
При любом изменении расхода жидкости в трубопроводах возникают волны давления. При быстром характере изменения волновых давлений скачки давления могут оказаться весьма опасными и привести к полному разрушению трубопровода. Скачки давления обычно возникают при следующих обстоятельствах:
 Закрытие автоматических клапанов аварийной остановки системы.
 Быстрое закрытие или открытие задвижек с ручным или механическим приводом.
 Быстрое закрытие обратных клапанов.
 Запуск или остановка насосов.
Амплитуда волн давления жидкостей может меняться от незначительных до очень больших размеров, способных привести к катастрофическим последствиям.
Основные проблемы, возникающие в трубопроводах, не имеющих достаточной защиты от волн давления, связаны с осевым разъединением фланцевых соединений, усталостным разрушением труб, приводящим к нарушению целостности сварных швов или образованию продольных трещин в трубах, нарушением соосности насосов, серьезным повреждением трубопроводов и их подвесок, а также повреждением других компонентов трубопроводов, таких, как наливные рукава, шланги, фильтры, сильфоны и т.п.
Для защиты трубопроводов от разрушительного воздействия волн давления были разработан предохранительный клапан сглаживания волн давления.
Рисунок 11 - Схема типичного изменения давления в жидкостных системах
Предохранительные клапаны сглаживания давления жидкости должны обладать быстрой реакцией, но в то же время работать весьма ровно. Они должны мгновенно открыться для сброса первоначального скачка давления, а затем закрываться в точном соответствии с процессом затухания волны давления в системе. При открытии предохранительного клапана поток жидкости обычно сбрасывается в резервуары-сборники, а затем возвращается назад в систему трубопровода.
Предохранительные клапаны сглаживания давления жидкости предназначены для контроля резкого изменения давления в жидкостных системах. При повышении давления в таких системах они быстро открываются, а затем постепенно закрываются.
Скорость реакции этих клапанов характеризуется способностью одного или группы таких клапанов снизить давление потока жидкости в определенный период времени, заданный в соответствии с расчетом волнового процесса. Время срабатывания данных клапанов зависит от конкретных условий их использования и, как правило, составляет не более 120 миллисекунд.
Принцип действия.


Рисунок 12 – Предохранительный клапан DANFLO
 
Принцип работы предохранительных клапанов довольно прост. В данных клапанах внутренняя полость, расположенная за плунжером клапана, заполнена газообразным азотом, что обеспечивает регулировку требуемого давления для срабатывания клапана. Давление, образуемое в данной полости и действующее на плунжер, обычно выше давления рабочей жидкости в верхней части клапана, что обеспечивает его закрытое положение.
Клапан остается в закрытом положении до тех пор, пока волновое давление жидкости в трубопроводе не превысит давление за плунжером (установочное давление). При повышении давления, для предотвращения пагубных воздействий волны давления, клапан быстро открывается. Цикл закрытия предохранительного клапана непосредственно связывается со скоростью затухания волны давления жидкости перед клапаном.
В силу достаточного резерва пропускной способности клапанов DANFLO, их эксплуатация, в рамках рекомендуемых компанией установочных давлений, позволяет обеспечивать защиту трубопроводов от волн давления, по величине, намного превышающих расчетные. Особенности конструкции клапанов компании M&J Valve, особенно отсутствие трубных втулок, встречающихся в конструкциях клапанов других фирм, исключает такие проблемы, как утечку азота через сальниковые уплотнения, разрыв втулок и их деформацию, что обычно приводит к выходу из строя клапанов.


Рисунок 13 – Схема установки клапана DANFLO
Основные особенности.
Высокие коэффициенты расхода клапанов означают, что для обеспечения защиты трубопровода от волн давления потребуются меньшие размеры и (или) меньшее число таких клапанов. Этим обеспечивается снижение расходов на установку и снижение веса систем защиты трубопроводов.
Быстродействие — быстрое открытие и плавное закрытие клапанов позволяют своевременное реагирование на изменение давления в системе жидкости.
Дополнительный резерв по пропускной способности клапанов позволяет справляться с непредвиденными, более высокими, чем расчетные, скачками давления систем.
Предохранительный клапан оснащён системой подачи азота.
Система подачи азота должна обеспечивать подачу азота во внутреннюю полость клапана для создания давления за поршнем клапана заданной велечины. В состав данной системы входит 6 баллонов со сжатым азотом, стойка для баллонов и шкаф управления подачи азота.
Редукторы давления, расположенные на панели подаваемого азота от баллонов до требуемой величины, которую необходимо создать внутри полости клапана.
Шкаф управления подачей азота соответствует всем требованиям электротехнической промышленности. Все приборы размещены внутри шкафа. Шкаф устанавливается на единой сварной раме вместе со стойкой для баллонов отдельным блоком.
Исполнение шкафа управления подачей азотом обеспечивает возможность его эксплуатации при низких температурах без необходимости дополнительного обогрева. В состав шкафа входят все необходимые компоненты для понижения давления азота до требуемой величины, его контроля и подачи непосредственно к клапану. Шкаф управления обеспечивает поддержание давления настройки за поршнем клапана с учетом температурных колебаний в течении суток.
Шкаф управления подачей азота включает:
Редукторы
Два регулируемых редуктора давления изготовленные из нержавеющей стали. Данные редуктора позволяют понизить давление азота, подаваемого от баллонов, до необходимой величины. Система спроектирована так чтобы два этих редуктора работали независимо друг от друга. До и после каждого редуктора установлены запорные вентили и манометры с тем, чтобы обеспечить дублирование на случай выхода из строя одного из подключенных в данный момент к линии подачи азота.
Манометры
Система оснащена манометрами для визуального контроля: давления азота, подаваемого к редуктору от азотных баллонов, давления настроечного внутри полости клапана и величины давления азота, при котором осуществляется сброс азота из системы подачи. Манометры имеют шкалу с двойной градуировкой, корпус манометра заполнен глицерином.
Предохранительный клапан
Система оснащена пружинным предохранительным клапаном для предотвращения избыточного высокого давления азота в линии подачи газа к клапану в случае выхода из строя одного из редукторов давления.
Датчики давления
В состав шкафа управления подачей азота входят два одноступенчатых датчика давления для обнаружения понижения давления подаваемого азота от баллонов по одной из двух линий до недопустимо низкого уровня. Двуступенчатый датчик давления используется для сигнализации либо недопустимо высокого давления в полости клапана, либо недопустимо малого. Датчики обоих типов относятся к датчикам взрывобезопасного исполнения.
Шкаф управления подачей азота изготовлен из нержавеющей стали, обеспечивает прямой доступ к настройке и обслуживанию всех приборов, лицевая дверь шкафа запирается на замок, все трубки и фитинги оснащены запорными вентильными блоками и манометрами.

Задание

Выбрать тип буровой установки с комплектом бурового оборудования, из существующего ряда, для бурения скважин глубиной 3000м. Провести модернизацию гидроциклона.
Конструкция скважины:
Направление – 426мм, глубина 50м- цемент до устья;
Кондуктор – 324мм, глубина 650м – цемент до устья;
Промежуточная колонна – 245мм глубина 2500м-цемент до устья;
Эксплуатационная колонна – 178мм глубина 3000м- цемент до устья
Градиент пластового давления – 0,1мПа на метр
Градиент гидроразрыва пород – (0,15—0,18)мПа на метр
Примечание для проектировщика:
Для данной конструкции скважины определить наружные диаметры обсадных колонн.
Просчитать каждую конструкцию обсадной колонны, удовлетворяющей условиям прочности, в соответствии с заданными градиентами давлений и выбранными Вами параметрами цементных растворов под каждую обсадную колонну.
Конструкцию обсадной колонны свести в таблицу, согласно данных Вам проектов.
Рассчитать конструкцию бурильной колонны, диаметры УБТ, длины УБТ, удовлетворяющей условиям прочности при роторном способе бурения.
Расчет конструкций обсадных и бурильных колонн вести согласно Методики расчета Куйбышевского ВНИИТнефть.
Тип буровой установки выбирать согласно максимальных весов обсадных и бурильных колонн.
В соответствии с выбранным типом буровой установки и соответствующим буровым насосов просчитать гидравлическую программу бурения с шагом просчета в 100м. Результатом просчета гидравлики должно быть: диаметр втулки насоса, число двойных ходов насоса, число применяемых насосов, расход бурового раствора, перепад давления на выкиде насоса и в составляющих элементах циркуляционной системы. Результаты расчетов свести в таблицу согласно проекта.
Перечень графики:
Патентный поиск
Общее расположение бурового оборудования с характеристиками оборудования: вес каждого вида оборудования
Общий вид рассматриваемого Вами оборудования
Детализация

Заключение

В ходе проведенной работы мною была представлена разрушающая сила такого явления как гидроудар. При любом изменении расхода жидкости в трубопроводах возникаю волны давления. При быстром характере изменения волновых давлений скачки давления могут оказаться весьма опасными и привести к полному разрушению оборудования.
В нефтяной промышленности используется оборудование с применением хрупких, но износостойких к абразивной среде, материалов, такие как металлокерамические гильзы. Такие дорогостоящие гильзы устанавливаются в гидроциклонах для отделения песка в системе поддержания пластового давления. При стабильном режиме работы гидроциклона, замена гильз может понадобиться через 2,5-3 года. Однако, в процессе эксплуатации могут возникнуть аварийные ситуации:
 Резкое уменьшение, а затем увеличение давления в водоводе, как следствие гидроудар.
 Быстрое открытие секущей задвижки по входу в гидроциклон, как следствие гидроудар.
 Механическое воздействие (мусор, камни, куски металла).
Всё это негативно влияет на гидроциклон и приводит к разрушению гильз. В таком случае замена гильз требуется постоянно, после каждого сбоя в режиме.
Для защиты гидроциклонов и другого оборудования с применением металлокерамики от разрушительного воздействия волн давления были разработаны системы сглаживания волн давления и защиты от гидроудара.
Принцип работы предохранительных клапанов довольно прост. В данных клапанах внутренняя полость, расположенная за плунжером клапана, заполнена газообразным азотом, что обеспечивает регулировку требуемого давления для срабатывания клапана. Давление, образуемое в данной полости и действующее на плунжер, обычно выше давления рабочей жидкости в верхней части клапана, что обеспечивает его закрытое положение.
Клапан остается в закрытом положении до тех пор, пока волновое давление жидкости в трубопроводе не превысит давление за плунжером (установочное давление). При повышении давления, для предотвращения пагубных воздействий волны давления, клапан быстро открывается. Цикл закрытия предохранительного клапана непосредственно связывается со скоростью затухания волны давления жидкости перед клапаном.
Проведенный патентно-информационный обзор позволяет сделать выбор в пользу конкретного технического решения. В наше случае – это предохранительный клапан сглаживания волн давления компании M&J Valve.
Суть модернизации заключается в том, что в трубопроводную обвязку гидроциклона, устанавливается предохранительный клапан, представленные в данном патенте, что позволяет:
- повысить надежность и долговечность работы гидроциклона;
- снизить вероятность выноса гильз;
- увеличить межремонтный период.