Комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием работы системы смазки насосных агрегатов 4АН-700 (Магистерская работа 12А1)-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цемент

Комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием работы системы смазки насосных агрегатов 4АН-700 (Магистерская работа 12А1)-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования 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
В моей магистерской работе на тему «Комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием работы системы смазки насосных агрегатов 4АН-700» предусмотрен комплекс модернизаций, а именно, в конструкцию модернизированного насосного агрегата 4АН-700 дополнительно включена маслостанция, и модульный теплообменник.
Заменено шасси насосного агрегата 4АН-700, на большую современную конструкцию грузового автомобиля, до модернизации использовался КрАЗ – 257Б1А, после КрАЗ-250.
Новый КрАЗ-250 отличается от хорошо известных грузовиков этой марки не только внешним видом (полностью другими кабиной, оперением, капотом двигателя) - у него целый ряд новых и усовершенствованных узлов и систем. Он комфортабельнее. Что касается нововведений по системам двигателя, то надо отметить более долговечный трубчато-ленточный радиатор охлаждения, применен вместо бывшего трубчато-пластинчатого.
Основная часть конструктивных изменений приходится на узлы шасси. Так, в приводе сцепления применено гидропневматическое устройство для его выключения и пневматический усилитель. В результате усилие на педали сцепления уменьшено вчетверо.
Шасси КрАЗ-250, как и предыдущее КрАЗ-257Б1А, рассчитано на дороги, допускающие нагрузку 18 тонн на сдвоенные оси, и может работать при температурах от 40 ° тепла до 40 ° мороза.
Насос 4Р-700 входит в комплект передвижного агрегата 4АН-700, предназначенного для нагнетания жидкостно-песчаных смесей в скважину при гидравлическом разрыве пластов, гідропіскоструминевій перфорации и других работах. Он развивает давление до 70 МПа при подаче 6,3 л/с или обеспечивает наибольшую подачу 22 л/с при давлении 20,7 МПа. Ход его плунжера 200 мм, наибольшее количество двойных ходов 192 в минуту.

Рисунок 4.1 – Насосный агрегат 4АН-700 (модернизированная конструкция)
1 – шасси автомобиля КрАЗ-250; 2 – силовая установка; 3 – пульт реле-регулятора;
4 – вал промежуточный КЗП; 5 – кабина оператора; 6 – рабочее место оператора;
7 – прожектор осветительный; 8 – система пневмокерування установкой;
9 – вал ведомый КЗП; 10 – ограждение приводной части 4Р-700;
11 – модульный теплообменник; 12 – маслостанция

Насос 4Р-700 - горизонтальный приводной трехцилиндровый плунжерный одинарного действия. В станине размещен приводной механизм, включающий трансмиссионный и коренной валы, три шатуна с крейцкопф, подшипники и другие детали. Цельный трансмиссионный вал, расположенный в верхней части станины, имеет две зубчатые шестерни с косым зубом (m=10 мм), что приводит в действие зубчатые колеса коренного эксцентрикового вала. Вал вращается в двух роликовых подшипниках, расположенных по его краям.
Смазка деталей механизма - жидкое, смазка уплотнений плунжеров - консистентная. К станине на шпильках прикреплена коробка, в которой находятся три плунжера с уплотнениями, шесть клапанов и другие детали.
В зимнее время не редки случаи, благодаря воздействию низких температур запустения смазки, что в свою очередь негативно влияет на работу механизма насоса 4Р-700, и вызывает преждевременный износ деталей. В свою очередь под влиянием аномально высоких температур летом, масло не соответствует требованиям Госта 17479.1-85 по кинематической вязкости, которая не должна быть ниже 7,0 мм2/с (сСт).
С целью улучшения кинематической вязкости масла, во время аномально низких и аномально высоких температур окружающей среды, а следовательно, и предотвращению преждевременного выхода из строя составляющих частей насоса 4Р-700, в состав насосного агрегата дополнительно включены маслостанция, и модульный теплообменник.

Рисунок 4.2 – Маслостанция
1 – бак; 2 – фильтр; 3 – насос радиально-поршневой;
4 – мерный щуп; 5 – нагнетательный трубопровод; 6 – трубопровод

В состав маслостанции входит радиально – поршневой насос НР – 125 (V=125см3), привод насоса 8-ми цилиндровый двигатель ЯМЗ, мощностью 240 к.с., при 2100 об/мин. Маслостанция включает бак объемом 1,3 м3, объем рабочей жидкости 300 л. Радиально – поршневой насос НР – 125 обеспечивает циркуляцию теплоносителя, в зависимости от времени года, до модульного теплообменника, в случае аномально высоких температур до радиатора, производства фирмы TRANTER, при аномально низких до теплообменника , производства фирмы SWEP. Управление насосом осуществляется в автоматическом режиме от контроллера. Автоматическое поддержание необходимых температурных параметров осуществляется электронным регулятором. Контроллер действует на регулирующий клапан, который расположен на нагнетательном мастилопроводі от радиально – поршневого насоса НР – 125.

Рисунок 4.2 – Модульный теплообменник
1 – радиатор производства фирмы TRANTER;
2 – теплообменник производства фирмы SWEP; 3 – фланец;
4 – пробка; 5 – отвод на расширяющий бачок

Модульный теплообменник включает в конструкцию две секции: радиатор производства фирмы TRANTER, и трубчатый теплообменник производства фирмы SWEP. В летнее время циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется от маслостанции к радиатору и далее к насосу 4Р-700. Модуль сконструирован таким образом, что существует возможность легкого демонтажа боковых стенок, с целью дополнительного охлаждения, непосредственно на месте проведения гидроразрыва пласта агрегатом 4АН-700.
Зимой циркуляция теплоносителя осуществляется от маслостанции до трубчатого теплообменника, при необходимости дополнительно термоізолюють. От теплообменника теплоноситель попадает к насосу 4Р-700.
Вывод:
Таким образом, внедряемое в моей магистерской работе оборудования, позволяет не зависимо от температурного режима окружающей среды, выполнять работы по гидроразрыву пласта агрегатом 4АН-700, с сохранением необходимой кинематической вязкости масла, а следовательно безотказной работе насоса 4Р-700.

«Комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием работы системы смазки насосных агрегатов 4АН-700»

Представленная магистерская работа соответствует тематике, а именно модернизация и исследование оборудования для повышения производительности скважин путем проведения гидравлического разрыва пласта. Данная тематика является актуальной потому что истощенных скважин, с целью дальнейшей эксплуатации требуют интенсификации пласта, все больше и больше.
Модернизация оборудования проводится в связи с модернизацией и исследованием работы системы смазки насосных агрегатов 4АН-700.
Данная система имеет определенные недостатки, а именно: ухудшение качества смазывании, под влиянием аномально высоких и аномально низких температурах. При ухудшении работы системы смазки, происходит:
- в зимнее время под воздействием аномально низких температур, не редки случаи загустения масла, что в свою очередь негативно влияет на работу механизма насоса 4Р-700, и вызывает преждевременный износ деталей.
- в летнее время под воздействием аномально высоких температур, масло не соответствует требованиям Госта 17479.1-85 по кинематической вязкости, которая не должна быть ниже 7,0 мм2/с (сСт).
Данные недостатки устраняются благодаря включению в состав насосного агрегата 4АН-700 маслостанции, и модульного теплообменника. Это дает возможность улучшения кинематической вязкости масла при аномально низких и аномально высоких температурах окружающей среды, а следовательно предотвращению преждевременного выхода из строя составных частей 4Р-700 (насоса).
Повышение надежности работы насосного агрегата увеличивает его межремонтный период, и улучшает его показатели надежности при работе на предельных нагрузках.
Соответственно на чертежах изображено:

На (чертеже №1) Схема размещения оборудования при проведении ГРП, согласно проведенных расчетов, на схеме поз. 1 (чертеж 2) общий Вид насосного агрегата АЧФ-700Б.
(чертеж 3) поз. На схеме 4 автоцестерна нефтедобывающая.
(чертеж 4) насосный агрегат 4АН-700 (аналог) предназначен для гидравлического разрыва пласта и гідропіскострумної перфорации, смонтированный на грузовом автомобиле КрАЗ – 257. Насосные агрегаты с помощью швидкоз'ємних гибких соединений из труб подключаются к блоку манифольда, который, в свою очередь, соединяют с арматурой устья.
(чертеж 5) насосный агрегат 4АН-700 (модернизация), смонтированный на автомобиле КрАЗ – 250. Что касается нововведений по системам двигателя, то надо отметить более долговечный трубчато-ленточный радиатор охлаждения, применен вместо бывшего трубчато-пластинчатого.
В конструкцию модернизированного насосного агрегата 4АН-700 дополнительно включена маслостанция, и модульный теплообменник. (поз. 25; 26).
(чертеж 6) Насос 4Р-700 входит в комплект передвижного агрегата 4АН-700, предназначенного для нагнетания жидкостно-песчаных смесей в скважину при гидравлическом разрыве пластов, гідропіскоструминевій перфорации и других работах. Он развивает давление до 70 МПа при подаче 6,3 л/с или обеспечивает наибольшую подачу 22 л/с при давлении 20,7 МПа. Ход его плунжера 200 мм, наибольшее количество двойных ходов 192 в минуту.
С целью улучшения кинематической вязкости масла, во время аномально низких и аномально высоких температур окружающей среды, а следовательно, и предотвращению преждевременного выхода из строя составляющих частей насоса 4Р-700, в состав насосного агрегата дополнительно включены маслостанция, и модульный теплообменник. (чертеж 7, 8) Маслостанция,модульный теплообменник.
В состав маслостанции входит радиально – поршневой насос НР – 125 (V=125см3), привод насоса 8-ми цилиндровый двигатель ЯМЗ, мощностью 240 к.с., при 2100 об/мин. Маслостанция включает бак объемом 1,3 м3, объем рабочей жидкости 300 л. Радиально – поршневой насос НР – 125 обеспечивает циркуляцию теплоносителя, в зависимости от времени года, до модульного теплообменника, в случае аномально высоких температур до радиатора, производства фирмы TRANTER, при аномально низких до теплообменника , производства фирмы SWEP. Управление насосом осуществляется в автоматическом режиме от контроллера. Автоматическое поддержание необходимых температурных параметров осуществляется электронным регулятором. Контроллер действует на регулирующий клапан, который расположен на нагнетательном мастилопроводі от радиально – поршневого насоса НР – 125.
Модульный теплообменник включает в конструкцию две секции: радиатор производства фирмы TRANTER, и трубчатый теплообменник производства фирмы SWEP. В летнее время циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется от маслостанции к радиатору и далее к насосу 4Р-700. Модуль сконструирован таким образом, что существует возможность легкого демонтажа боковых стенок, с целью дополнительного охлаждения, непосредственно на месте проведения гидроразрыва пласта агрегатом 4АН-700.
Зимой циркуляция теплоносителя осуществляется от маслостанции до трубчатого теплообменника, при необходимости дополнительно термоізолюють. От теплообменника теплоноситель попадает к насосу 4Р-700.
Таким образом, внедряемое в моей магистерской работе оборудования, позволяет не зависимо от температурного режима окружающей среды, выполнять работы по гидроразрыву пласта агрегатом 4АН-700, с сохранением необходимой кинематической вязкости масла, а следовательно безотказной работе насоса 4Р-700.
Следующее (чертежи 9) включает принципиальную схему усовершенствованной системы смазки насосного агрегата 4АН-700 (в состав входит внедряемое оборудование маслостанция, и модульный теплообменник). А также деталировка (крышку верхнюю маслостанции).
Чертежи 10 деталировка, включающая детали масло станции и модульного теплообменника.
Чертежи 11 Технологический процесс изготовления фланца внедряемой маслостанции. Включает перечень операций, и инструмент который необходим для изготовления детали.
Чертежи 12 так как модернизация системы смазки насосного агрегата 4АН-700, моей магистерской работы предусматривает внедрение маслостанция с гидравлическим насосом НР-125, рассмотрим стенд для испытания гидравлических насосов.
Стенд предназначен для испытания гидравлических насосов путем воспроизведения частоты вращения приводного вала, температуры и давления рабочей жидкости (масла), измерения указанных параметров, а также цикловой подачи, расхода рабочей жидкости, подаваемого на объект испытания.
Стенд используется при техническом обслуживании и ремонте гидравлических насосов. На стенде можно проводить испытание и регулировку гидравлических насосов, путем контроля следующих параметров и характеристик:
а) величины и равномерности подачи смазки; б) частоты вращения вала гидравлических насосов в момент прекращения подачи рабочей жидкости; в) давления открытия нагнетательных клапанов.
Несмотря на то, что стенд предназначен для испытания гидравлических насосов путем воспроизведения частоты вращения приводного вала, с целью определения величины и равномерности подачи смазки, целесообразным было проведение расчет зависимости подачи смазки, от частоты вращения приводного вала испытательного стенда, для разных типоразмеров насосов марки НР. Результаты исследований изображены на графике (Чертеж 13).
Магистерская работа включает разделы
Эксплуатация и ремонт оборудования
Организационно – технические мероприятия по монтажу оборудования
Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях
Охрана окружающей среды
Целесообразность внедрения предлагаемой модернизации подтверждено экономическими расчетами (экономический эффект составит более 914 тыс. грн., достигается за счет увеличения межремонтного цикла модернизированного насосного агрегата 4АН-700, благодаря новой конструкции системы мащення (охлаждение, нагрев масла).