Комплекс оборудования для бурения скважины №1 Роганской площади с модернизацией конструкции гидравлического яса ГУМ 115-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Комплекс оборудования для бурения скважины №1 Роганской площади с модернизацией конструкции гидравлического яса ГУМ 115-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

Модернизация относится к области нефтяной и газовой промышленности, для бурения скважин в твердых породах. Гидравлический яс состоит из рознімно-го корпуса, снабженного седлом, подпружиненным торцевым клапаном, подпружиненным толкателем в осевом канале седла, верхнего перевідника и гайки, и снабжена стаканом с седлом в осевом канале, установленным в рознімному корпусе с образованием между ними кольцевой камеры, и подпружиненным кольцевым поршнем с полым штоком, снабженным внутренним кольцевым выступом, образующим со стаканом кольцевую камеру, гидравлически связанную радиальным отверстием с кольцевой камерой между стаканом и разъемным корпусом. Седло снабжено продольными пазами на внутренней поверхности и подпружиненным ступенчатым толкателем в осевом канале, установленным с возможностью опоры на кольцевой упор в осевом канале підпружиненного торцевого клапана, установленного с возможностью кинематического взаимодействия с кольцевым поршнем и кольцевым выступом полого штока и образованной камерой, гидравлически связана радиальным каналом с кольцевой камерой под кольцевым поршнем. Стакан снабжен клапаном, установленным в розточуванню, в месте выхода дросселя осевого канала верхнего переходника с кольцевой камерой между стаканом и разъемным корпусом. Подпружиненный торцовый клапан снабжен отверстием, выполненным с возможностью связи дренажной камеры в теле кольцевого поршня с его осевым каналом, а полый шток снабжен удлинителем с присоединительной резьбой, пропущенным в осевой канал гайки, выполнен квадратным или шестигранным. Обеспечивает повышение надежности работы устройства и эффективное разрушение горной породы.
Известные аналоги гидравлического ударного механизма, имеют ряд недостатков, а именно:
- Отсутствует передача ударной нагрузки от бойка на породоразрушающий элемент за того, что последний жестко связан с корпусом, который, в свою очередь, жестко связан с колонной бурильных труб. Это снижает эффективность ведения процесса разрушения преграды;
- Нет прямого потока рабочей жидкости, направленного на породоразрушающий инструмент для его охлаждения и очистки;
- При малом расходе и давления промывочной жидкости эффективность процесса будет резко снижена из-за возможности генерации ударного импульса малой мощности и снижение силы ударного воздействия на породу.
- Наличие промежуточной детали для передачи ударной нагрузки на долото - это потеря гидравлической мощности. При возвратно-поступательном перемещении ударника имеет место подсос пластовой (скважинной) жидкости вместе со шламом внутрь устройства через промывочные каналы с их забиванием. Это приводит к изменению их сечения и увеличение их гидравлического сопротивления, что приводит к ухудшению работы устройства.
Технический результат от внедрения модернизированной конструкции гидравлического ударного механизма ГУМ – 115 достигается благодаря установлению в составе бурильной колонны труб гидравлического яса модернизированной конструкции.
Технический результат достигается тем, что устройство снабжено стаканом с седлом в осевом канале, установленном в рознімному корпусе с образованием между ними кольцевой камеры, и подпружиненным кольцевым поршнем с полым штоком в осевом канале которого выполнен внутренний кольцевой выступ, образующим со стаканом кольцевую камеру, гидравлически связанную радиальным отверстием с кольцевой камерой, образованной стаканом и разъемным корпусом.
Седло снабжено продольными пазами на внутренней поверхности, с подпружиненным ступенчатым толкателем в осевом канале, установленным с возможностью опоры на кольцевой упор, в осевом канале підпружиненного торцевого клапана, установленного с возможностью кинематического взаимодействия с кольцевым поршнем и кольцевым выступом полого штока, с образованием камеры, гидравлически связанной радиальным каналом с кольцевой камерой под кольцевым поршнем.
Стакан снабжен клапаном, который установлен в розточуваня на торцевой поверхности, в месте выполнения дросселя, с его частичным перекрытием. Дроссель выполнен с возможностью связи осевого канала переходника с кольцевой камерой между стаканом и разъемным корпусом. Подпружиненный торцовый клапан снабжен отверстием, выполненным с возможностью связи дренажной камеры, в теле кольцевого поршня, с его осевым каналом. Полый шток снабжен удлинителем с присоединительной резьбой и поверхностью (в виде квадрата или шестиугольника), аналогичного сечения отверстия гайки.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой модернизации:
- Возможность генерации ударных импульсов, достаточных для разрушения горной породы, при малом расходе рабочей жидкости и малых диаметральных размерах устройства;
- Возможность одновременно передачи крутящего момента на породоразрушающий инструмент;
- Повышение надежности работы устройства за счет принудительной передачи давления рабочей жидкости на механизм разрушения и ее подачи с максимальным расходом на породоразрушающий инструмент.
Гидравлический яс состоит из разъемного корпуса 1, с верхним переходником 2 и нижней гайкой 3. Внутри разъемного корпуса 1 установлен стакан 4, с образованием между ними кольцевой камеры 5, гидравлически связанной дросселем 6, с осевым каналом 7 переходника 2. Внутри стакана 4 установлен кольцевой поршень 8, связанный жестко с полым штоком 9, пропущенным через осевой канал гайки 10, связанной со стаканом 4.

Рисунок 5.1 – Конструкция ГУМ – 115 в разрезе, в исходном положении деталей
Кольцевой поршень 8 с полым штоком 9 образуют с телом стакана 4 кольцевую камеру 11, связанную через радиальное отверстие 12 с кольцевой камерой 5, и опираются на пружину 13.
В осевом канале стакана 4 установлено седло 14. В осевом канале полого штока 9 выполнен внутренний кольцевой выступ 15 и установлен ступенчатый торцовый клапан 16, поджимаемый к седлу 14 пружиной 17.
Ступенчатый торцовый клапан 16 в месте перехода образует камеру 18, гидравлически связанную радиальным каналом 19 с кольцевой камерой 11 под кольцевым поршнем 8. В месте посадки ступенчатого торцевого клапана 16 на седло 14 последний образует с кольцевым поршнем 8 дренажную камеру 20, гидравлически связанную через отверстие 21 в теле ступенчатого торцевого клапана 16, с его осевым каналом, в котором установлено опорное кольцо 23. В осевой канал седла 14 и ступенчатого торцевого клапана 16 пропущен толкатель 22, с опорой на опорное кольцо 23, подпружиненный пружиной 24 относительно седла 14.
В месте взаимодействия седла 14 с поверхностью толкателя 22, на ее внутренней поверхности, выполнен ряд продольных пазов 25 для передачи давления рабочей жидкости на ступенчатый торцовый клапан 16 со стороны осевого канала 7 переходника 2. В месте расположения дросселя 6, в теле седла 14, выполнена кольцевая проточка 26, в которой установлен клапан 27, который частично перекрывает площадь сечения дросселя 6.
К нижнему концу полого штока 9 присоединен удлинитель 28, пропущен в осевой канал, квадратного сечения, нижней гайки 3. На наружной поверхности удлинителя 28 установлена гайка регулировочная 29, которая опирается на пружину 30. Внутри тела удлинителя 28 выполнена присоединительная резьба 31 для установки породоразрушающего инструмента, например долот.
Кольцевой зазор между стаканом 4 и внутренней поверхностью разъемного корпуса 1 перекрыт уплотнительными кольцами 32. Кольцевой зазор между кольцевым поршнем 8 и внутренней поверхностью стакана 4 перекрыт уплотнительными кольцами 33.

Рисунок 5.2 – Конструкция ГУМ – 115 в положении открытия торцевого клапана и подачи давления рабочей жидкости на кольцевой поршень

Рисунок 5.3 – Конструкция ГУМ – 115, в положении деталей в момент нанесения удара, при наличии гидравлической связи осевого канала бурильной колонны труб с полостью скважины.
Дренажная камера 20 изолирована уплотнительными кольцами 34 и 35. Кольцевой зазор между толкателем 22 и внутренней поверхностью ступенчатого торцевого клапана 16 перекрыт уплотнительным кольцом 36.
Кольцевой зазор между полым штоком 9 и гайкой 10 перекрыт уплотнительными кольцами 37.
Площадь сечения торцового клапана 16 со стороны дренажной камеры 20 принята равной площади сечения торцового клапана 16 со стороны осевого канала 7 переходника 2.
Частичное перекрытие сечения дросселя 6 клапаном 27 позволяет, с расчетным расходом, подавать рабочую жидкость внутрь кольцевой камеры 5. Верхний переходник 2 снабжен внутренней резьбой 37 для присоединения к нижнему концу бурильной колонны труб.
Гідроударник работает следующим образом.
К нижнему концу удлинителя 28 с помощью резьбы 31 присоединяется породоразрушающий инструмент.
Устройство в сборе, резьбой 37 на перевіднику 2, подсоединяется к нижнему концу бурильной колонны труб и вводится в скважину. Подсоединяют насосный агрегат и осуществляют вращательное движение. При подаче рабочей жидкости в осевой канал 7 переходника 2 она через дроссель 6 поступает в кольцевую камеру 5 и через радиальное отверстие 12 подается в кольцевую камеру 11. Из кольцевой камеры 11 рабочая жидкость через радиальный канал 19 подается в камеру 18 под ступенчатым торцевым клапаном 16.
При подъеме давления в осевом канале 7 переходника 2 давление воспринимается ступенчатым торцевым клапаном 16, который поджимается к седлу 14 пружиной 17.
Площадь восприятия перепада давления, что действует на ступенчатый торцовый клапан 16 сверху, равна площади сечения со стороны камеры 18.
Перепад давления рабочей жидкости в осевом канале 7 переходника 2 воспринимается площадью сечения толкателя 22, который перемещается вниз относительно седла 14, и входит в торцовый контакт с опорным кольцом 23, жестко связанным с торцевым клапаном 16, со сжатием пружины 24. При определенном осевом усилии торцовый клапан 16 выходит из взаимодействия с седлом 14 и избыточным давлением рабочей жидкости, действующим на всю площадь поперечного сечения, резко перемещается вниз относительно кольцевого поршня 8.
Избыточное давление рабочей жидкости действует на всю площадь поперечного сечения кольцевого поршня 8, который резко перемещается вниз вместе с полым штоком 9 и удлинителем 28, с влиянием породоруйнувального элемента на горную породу.

Теоретические основы исследования работы гидравлического ясу ГУМ – 115

Известные аналоги гидравлического ударного механизма, имеют ряд недостатков, а именно:
- Отсутствует передача ударной нагрузки от бойка на породоразрушающий элемент за того, что последний жестко связан с корпусом, который, в свою очередь, жестко связан с колонной бурильных труб. Это снижает эффективность ведения процесса разрушения преграды;
- Нет прямого потока рабочей жидкости, направленного на породоразрушающий инструмент для его охлаждения и очистки;
- При малом расходе и давления промывочной жидкости эффективность процесса будет резко снижена из-за возможности генерации ударного импульса малой мощности и снижение силы ударного воздействия на породу.
- Наличие промежуточной детали для передачи ударной нагрузки на долото - это потеря гидравлической мощности. При возвратно-поступательном перемещении ударника имеет место подсос пластовой (скважинной) жидкости вместе со шламом внутрь устройства через промывочные каналы с их забиванием. Это приводит к изменению их сечения и увеличение их гидравлического сопротивления, что приводит к ухудшению работы устройства.
Технический результат от внедрения модернизированной конструкции гидравлического ударного механизма ГУМ – 115 достигается благодаря установлению в составе бурильной колонны труб гидравлического яса модернизированной конструкции.
Технический результат достигается тем, что устройство снабжено стаканом с седлом в осевом канале, установленном в рознімному корпусе с образованием между ними кольцевой камеры, и подпружиненным кольцевым поршнем с полым штоком в осевом канале которого выполнен внутренний кольцевой выступ, образующим со стаканом кольцевую камеру, гидравлически связанную радиальным отверстием с кольцевой камерой, образованной стаканом и разъемным корпусом.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой модернизации:
- Возможность генерации ударных импульсов, достаточных для разрушения горной породы, при малом расходе рабочей жидкости и малых диаметральных размерах устройства;
- Возможность одновременно передачи крутящего момента на породоразрушающий инструмент;
- Повышение надежности работы устройства за счет принудительной передачи давления рабочей жидкости на механизм разрушения и ее подачи с максимальным расходом на породоразрушающий инструмент.
Седло снабжено продольными пазами на внутренней поверхности, с подпружиненным ступенчатым толкателем в осевом канале, установленным с возможностью опоры на кольцевой упор, в осевом канале підпружиненного торцевого клапана, установленного с возможностью кинематического взаимодействия с кольцевым поршнем и кольцевым выступом полого штока, с образованием камеры, гидравлически связанной радиальным каналом с кольцевой камерой под кольцевым поршнем.
Стакан снабжен клапаном, который установлен в розточуваня на торцевой поверхности, в месте выполнения дросселя, с его частичным перекрытием. Дроссель выполнен с возможностью связи осевого канала переходника с кольцевой камерой между стаканом и разъемным корпусом. Подпружиненный торцовый клапан снабжен отверстием, выполненным с возможностью связи дренажной камеры, в теле кольцевого поршня, с его осевым каналом. Полый шток снабжен удлинителем с присоединительной резьбой и поверхностью (в виде квадрата или шестиугольника), аналогичного сечения отверстия гайки.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой модернизации:
- Возможность генерации ударных импульсов, достаточных для разрушения горной породы, при малом расходе рабочей жидкости и малых диаметральных размерах устройства;
- Возможность одновременно передачи крутящего момента на породоразрушающий инструмент;
- Повышение надежности работы устройства за счет принудительной передачи давления рабочей жидкости на механизм разрушения и ее подачи с максимальным расходом на породоразрушающий инструмент.
Гидравлическое ударное устройство, состоящее из разъемного корпуса, снабженного седлом, подпружиненным торцевым клапаном, подпружиненным толкателем в осевом канале седла, верхнего переводника и гайки, отличающийся тем, что устройство снабжено стаканом с седлом в осевом канале, установленным в рознімному корпусе с образованием между ними кольцевой камеры, и подпружиненным кольцевым поршнем с полым штоком, снабженным внутренним кольцевым выступом, образующим со стаканом кольцевую камеру, гидравлически связанную радиальным отверстием с кольцевой камерой между стаканом и разъемным корпусом; седло снабжено продольными пазами на внутренней поверхности и подпружиненным ступенчатым толкателем в осевом канале, установленным с возможностью опоры на кольцевой упор в осевом канале підпружиненного торцевого клапана, установленного с возможностью кинематического взаимодействия с кольцевым поршнем и кольцевым выступом полого штока и камеры, гидравлически связанной радиальным каналом с кольцевой камерой под кольцевым поршнем, причем стакан снабжен клапаном, установленным в расточку, в месте выхода дросселя осевого канала верхнего переходника с кольцевой камерой между стаканом и разъемным корпусом.
Гидравлический яс (рисунок 5.1 – Конструкция ГУМ – 115 в разрезе, в исходном положении деталей) состоит из разъемного корпуса 1, с верхним переходником 2 и нижней гайкой 3. Внутри разъемного корпуса 1 установлен стакан 4, с образованием между ними кольцевой камеры 5, гидравлически связанной дросселем 6, с осевым каналом 7 переходника 2. Внутри стакана 4 установлен кольцевой поршень 8, связанный жестко с полым штоком 9, пропущенным через осевой канал гайки 10, связанной со стаканом 4.
Кольцевой поршень 8 с полым штоком 9 образуют с телом стакана 4 кольцевую камеру 11, связанную через радиальное отверстие 12 с кольцевой камерой 5, и опираются на пружину 13.
В осевом канале стакана 4 установлено седло 14. В осевом канале полого штока 9 выполнен внутренний кольцевой выступ 15 и установлен ступенчатый торцовый клапан 16, поджимаемый к седлу 14 пружиной 17.
Ступенчатый торцовый клапан 16 в месте перехода образует камеру 18, гидравлически связанную радиальным каналом 19 с кольцевой камерой 11 под кольцевым поршнем 8. В месте посадки ступенчатого торцевого клапана 16 на седло 14 последний образует с кольцевым поршнем 8 дренажную камеру 20, гидравлически связанную через отверстие 21 в теле ступенчатого торцевого клапана 16, с его осевым каналом, в котором установлено опорное кольцо 23. В осевой канал седла 14 и ступенчатого торцевого клапана 16 пропущен толкатель 22, с опорой на опорное кольцо 23, подпружиненный пружиной 24 относительно седла 14.
В месте взаимодействия седла 14 с поверхностью толкателя 22, на ее внутренней поверхности, выполнен ряд продольных пазов 25 для передачи давления рабочей жидкости на ступенчатый торцовый клапан 16 со стороны осевого канала 7 переходника 2. В месте расположения дросселя 6, в теле седла 14, выполнена кольцевая проточка 26, в которой установлен клапан 27, который частично перекрывает площадь сечения дросселя 6.
К нижнему концу полого штока 9 присоединен удлинитель 28, пропущен в осевой канал, квадратного сечения, нижней гайки 3. На наружной поверхности удлинителя 28 установлена гайка регулировочная 29, которая опирается на пружину 30. Внутри тела удлинителя 28 выполнена присоединительная резьба 31 для установки породоразрушающего инструмента, например долот.
Кольцевой зазор между стаканом 4 и внутренней поверхностью разъемного корпуса 1 перекрыт уплотнительными кольцами 32. Кольцевой зазор между кольцевым поршнем 8 и внутренней поверхностью стакана 4 перекрыт уплотнительными кольцами 33.
Дренажная камера 20 изолирована уплотнительными кольцами 34 и 35. Кольцевой зазор между толкателем 22 и внутренней поверхностью ступенчатого торцевого клапана 16 перекрыт уплотнительным кольцом 36.
Кольцевой зазор между полым штоком 9 и гайкой 10 перекрыт уплотнительными кольцами 37.
Площадь сечения торцового клапана 16 со стороны дренажной камеры 20 принята равной площади сечения торцового клапана 16 со стороны осевого канала 7 переходника 2.
Частичное перекрытие сечения дросселя 6 клапаном 27 позволяет, с расчетным расходом, подавать рабочую жидкость внутрь кольцевой камеры 5. Верхний переходник 2 снабжен внутренней резьбой 37 для присоединения к нижнему концу бурильной колонны труб.
Гідроударник работает следующим образом.
К нижнему концу удлинителя 28 с помощью резьбы 31 присоединяется породоразрушающий инструмент.
Устройство в сборе, резьбой 37 на перевіднику 2, подсоединяется к нижнему концу бурильной колонны труб и вводится в скважину. Подсоединяют насосный агрегат и осуществляют вращательное движение. При подаче рабочей жидкости в осевой канал 7 переходника 2 она через дроссель 6 поступает в кольцевую камеру 5 и через радиальное отверстие 12 подается в кольцевую камеру 11. Из кольцевой камеры 11 рабочая жидкость через радиальный канал 19 подается в камеру 18 под ступенчатым торцевым клапаном 16.
При подъеме давления в осевом канале 7 переходника 2 давление воспринимается ступенчатым торцевым клапаном 16, который поджимается к седлу 14 пружиной 17.
Площадь восприятия перепада давления, что действует на ступенчатый торцовый клапан 16 сверху, равна площади сечения со стороны камеры 18.
Перепад давления рабочей жидкости в осевом канале 7 переходника 2 воспринимается площадью сечения толкателя 22, который перемещается вниз относительно седла 14, и входит в торцовый контакт с опорным кольцом 23, жестко связанным с торцевым клапаном 16, со сжатием пружины 24. При определенном осевом усилии торцовый клапан 16 выходит из взаимодействия с седлом 14 и избыточным давлением рабочей жидкости, действующим на всю площадь поперечного сечения, резко перемещается вниз относительно кольцевого поршня 8.
Избыточное давление рабочей жидкости действует на всю площадь поперечного сечения кольцевого поршня 8, который резко перемещается вниз вместе с полым штоком 9 и удлинителем 28, с влиянием породоруйнувального элемента на горную породу.
При открытии торцевого клапана 16 рабочая жидкость поступает в дренажную камеру 20, откуда через отверстие 21 поступает в осевой канал 22 и далее через осевой канал в удлинители 28 подается через промывочные отверстия в долоте в полость скважины.