Комплекс оборудования для бурения скважины с совершенствованием конструкции бурового насоса УНБ-750-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Комплекс оборудования для бурения скважины с совершенствованием конструкции бурового насоса УНБ-750-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

Объектом разработки в данном дипломном проекте есть модернизация методом изменения конструкции клапана насоса высокого давления. Целью работы есть разработка мероприятий из повышения надежности насоса высокого давления передвижного насосного агрегата.
Была разработана новая конструкция клапана насоса высокого давления. Целесообразность разработки подтверждена экономическими расчетами.
Новая конструкция клапана разрешит повысить надежность насоса высокого давления.
В дипломном проекте был рассмотрен вопрос относительно ремонта, монтажа, рациональной эксплуатации и техники безопасности цементирование скважины посчитан экономический эффект от внедрения на предприятии данного узла и рассмотрен вопрос техники безопасности при эксплуатации насосного агрегата.

4 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Изобретение относится к гидромашиностроению и предназначено для использования в поршневых насосах, применяемых при бурении и при эксплуатации нефтяных скважин. Клапанная группа бурового поршневого насоса состоит из седла с конической уплотнительной поверхностью и клапана с упругим диском. На клапане ниже уплотняющей конической поверхности выполнен цилиндрический поясок-плунжер высотой 3-5 мм Цилиндрический поясок имеет в нижней части острую відсічну кромку. Верхняя часть отверстия седла обработана с высокой точностью для обеспечения гарантированного диаметрального зазора между цилиндрическим пояском и отверстием седла в
пределах 5<0,2 мм
Изобретение направлено на увеличение ресурса работы насоса с двухфазной средой за счет защиты от разрушения упругого диска клапана действием высокоскоростных струй жидкости и снижения интенсивности разрушения конических уплотнительных поверхностей седла и клапана.
Известны буровые поршневые насосы, гидравлическая часть которых содержит две клапанные группы - напорную и всасывая, состоящие из седла, органа запора - клапана и предназначены для обеспечения процессов нагнетания и всасывания.
При работе таких насосов на двухфазных сред типа "жидкость - твердый компонент" – в виде кварцевого песка мелкого помола и специального порошка-пропандта происходит интенсивное разрушение кольцевых посадочных поверхностей седла, клапана и разрушения упругого резинового диска.
Ближайшим техническим устройством к изобретению является клапан насоса. Клапан состоит из органа запора и седла, имеют кольцевые конические посадочные поверхности. На органе запора установлен упругий диск-манжета. На нижнем торце органы запора и на верхнем торце седла выполнены кольцевые выступы, создавая вместе с щелью демпфирующую полость.
Главной причиной разрушения кольцевых посадочных поверхностей органа запора и седла и разрушения упругого диска-манжеты являются удары органа запора в седло.
Основной целью данного технического решения является повышение надежности и долговечности клапанов путем мягкой посадки элемента запора на седло", что обеспечивается выполнением указанных выше кольцевых выступов 7 и 8 и образованием демпферной полости 9.
Однако анализ реальной картины состояния указанных выше элементов - кольцевых посадочных поверхностей органа запора - клапана, седла и подпружиненного диска на буровых насосах показывает, что их разрушение происходит в результате действия других причин. Прежде всего следует отметить, что конструктивно уплотняющую поверхность упругого диска выполняют так, чтобы она выступала за контур конической уплотняющей поверхности органа запора - клапана. Иначе упругий диск не может выполнять функции элемента уплотнения.
Во время работы насоса при подъеме клапана и при его опускании наименьший зазор щели образуется между поверхностью уплотнителя седла и поверхностью упругого диска клапана. Такое сужение щели начинает работать как дросселируется элемент, для которого характерны высокие скорости истечения. В результате воздействия высокоскоростных струй жидкости, содержащего твердый компонент, происходит интенсивное разрушение рабочей поверхности упругого диска и отдельных участков уплотнительных поверхностей клапана и седла.
Одновременно с указанным при опускании клапана до момента полного перекрытия зазора между упругим диском и поверхностью уплотнителя седла в щель между клапаном и седлом проникают твердые частицы, имеющие размеры, меньшие зазор на входном участке щели. Поскольку твердые частицы не могут пройти через сужение щели в районе упругого диска, они задерживаются и зажимаются между клапаном и седлом. В результате клапанная группа насоса теряет свойства уплотнителей и выходит из строя. По данным эксплуатации ресурс таких клапанных групп буровых насосов не превышает 10-15 часов, после чего следует ремонт бурового насоса и замена клапанных групп на новые.
Известный технический прибор не предназначен для устранения причин разрушения, рассмотренных выше - устранение высокоскоростных струй жидкости в районе уплотняющей поверхности упругого диска и устранения защемления твердых круглых частиц в щели между седлом и клапаном.
Совокупность всех признаков известного устройства направлена только на устранение ударов органа запора в седло. Более того, наличие верхнего кольцевого выступа 8 ухудшает условия работы упругого диска, поскольку образование дроссельного сужение щели и появление высокоскоростных струй жидкости наступает раньше и при больших значениях подъема клапана, чем для существующих клапанных групп. При этом раньше начинается заполнение щели между седлом и клапаном и твердыми частицами, поскольку их не пропускает сужение щели, что образовалась.
Более тщательный анализ работы известного устройства показывает, что на начальном этапе демпфирования должны одновременно прикрываться дроссельные сужение на входном и на выходном участках щели между седлом и клапаном. В этом случае твердые частицы, попавшие в щель полностью зажимаются, а за счет динамического (ударного) повышение давления в скважине возможно прямое механическое разрушение (разрыв) уплотняющей поверхности упругого диска как менее прочного элемента. Цель изобретения - устранение возможности разрушения рабочей поверхности упругого диска клапана действием высокоскоростных струй жидкости и уменьшение интенсивности разрушения уплотнительных поверхностей седла и клапана за счет устранения защемления крупных твердых частиц между ними. Указанная цель достигается тем, что на клапане ниже коническую уплотняющую поверхность выполняют цилиндрический поясок-плунжер высотой 3-5 мм, имеющий в нижней части острую відсічну кромку, а верхнюю часть седла клапана обрабатывают с высокой точностью для обеспечения гарантированного диаметрального зазора между цилиндрическим пояском клапана. Высота цилиндрического пояса-плунжера 3-5 мм определяется с двух противоположных требований: с одной стороны - технологические трудности точной обработки цилиндрической поверхности высотой менее 3-х мм, и с другой - необходимостью ограничения максимальной высоты подъема клапана.
Величина диаметрального зазора 5 между цилиндрическим пояском и отверстием седла определяется из условия исключения зажима клапана при деформации тарелки, нагруженной максимальным перепадом давления.
По принципу работы пары "цилиндрический поясок - отверстие седла" является элементом органа запора золотникового типа.
На (рис.4.1) показана упрощенная конструктивная схема предлагаемой клапанной группы бурового поршневого насоса. Работа предлагаемого устройства показана на (рис.1). При подъеме клапана 2 течение жидкости по щели между уплотняющими поверхностями 5 и 6 седла и клапана начинается только после появления зазора hK между отсечной кромкой 8 цилиндрового пояску 7 и поверхностью 6 седла. При полностью открытой щели в районе упругого диска за счет поворота потока под действием отсечной кромки 8 пояску клапана струи жидкости движутся вдоль конической поверхности уплотнителя 6 седла, смывая твердые частицы, и проходят район упругого диска 3 при меньших скоростях, чем скорость жидкости в районе отсечной кромки 8. Работа предлагаемого устройства показана на (рис.4.1). При подъеме клапана 2 течение жидкости по щели между уплотняющими поверхностями 5 и 6 седла и клапана начинается только после появления зазора hK между отсечной кромкой 8 цилиндрового пояску 7 и поверхностью 6 седла. При полностью открытой щели в районе упругого диска за счет поворота потока под действием отсечной кромки 8 пояску клапана струи жидкости движутся вдоль конической поверхности уплотнителя 6 седла, смывая твердые частицы, и проходят район упругого диска 3 при меньших скоростях, чем скорость жидкости в районе отсечной кромки 8.


Рисунок 4.1 - Узел клапанный
1-клапанная тарелка; 2-болт; 3-пружина; 4-шайба; 5-уплотнение; 6-седло клапана;
7 - поясок-плунжера
В результате окончательная посадка клапана на седло происходит при отсутствии потока жидкости по щели между ними и при отсутствии твердых частиц в щели. Таким образом, в результате введения в конструкцию клапанной группы бурового поршневого насоса новых элементов - цилиндрового пояску определенной высоты, имеющий в нижней части острую відсічну кромку, и выполнение определенного зазора между цилиндрическим пояском и отверстием седла, обеспечивается уменьшение интенсивности разрушения упругого элемента уплотнителя клапана и исключается зажатие крупных твердых частиц в щели между клапаном и седлом, что приводит к увеличению ресурса клапанной группы.
Клапанная группа бурового поршневого насоса, состоящий из седла с конической уплотнительной поверхностью и клапана с упругим диском, отличающаяся тем, что на клапане ниже уплотнительной конической поверхности выполнен цилиндрический поясок-плунжер высотой 3-5 мм, имеющий в нижней части острую відсічну кромку, а верхняя часть отверстия седла обработана с высокой точностью для обеспечения гарантированного диаметрального зазора между цилиндрическим пояском
и отверстием седла в пределах 5<0,2 мм