Технологический комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием трёхплунжерного насоса 4Р-700 (Магистерская работа 12А1)-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементиро

Технологический комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием трёхплунжерного насоса 4Р-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 «Технологический комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием трьохплунжерного насоса 4Р-700» предусмотрен комплекс модернизаций, а именно, в конструкцию модернизированного насосного агрегата 4АН-700 дополнительно включена маслостанция, блок охлаждения масла, и модульный теплообменник.
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.
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).

Рисунок 4.1 – Система подогрева и охлаждения масла насоса 4Р-700.
1 – насос трех плунжерный 4Р-700;
2 – трубопровод отвода масла от насоса 4Р-700;
3 – маслонапірна станция; 4 – вал карданный; 5 – коробка отбора мощности;
6 – трубопровод подвода продуктов сгорания;
7 – трубопровод отвода продуктов сгорания; 8 – модульный теплообменник;
9 – блок охлаждения масла;
10 – трубопровод подвода масла к насосу 4Р-700;
11 – автошасси КрАЗ

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, блок охлаждения масла, и модульный теплообменник.
Система подогрева и охлаждения масла насоса 4Р-700 изображена на рисунке 4.1. Из насоса 4Р-700, позиция 1, по трубопроводу 2, движется к маслонапірної станции 3, которая оборудована радиально-поршневым насосом. Из коробки отбора мощности 5, через карданный вал 4, вращательное движение передается к радиально-поршневого насоса, маслонапірної станции 3. Зимой в случае необходимости подогрева масла, открывается запорное устройство трубопровода подвода продуктов сгорания 6, таким образом продукты горения не позволяют загустеть маслу, нагревая его, при аномально низких температурах окружающей среды. Далее продукты сгорания через трубопровод отвода продуктов сгорания 7, следуют до выхлопной трубы. В случае когда подогрев масла не нужен, запорные устройства трубопроводов 6,7 необходимо закрыть. Охлаждение масла при умеренной погоде осуществляется, через маслонапірну станцию 3, до модульного теплообменника 8, и далее через трубопровод подвода масла к насосу 4Р-700.


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

Если температура окружающей среды достигает аномально высоких значений, то масло направляется к маслонапірної станции 3, движется к блоку охлаждения масла 9 и по трубопроводу подвода смазки 10, направляется к насосу 4Р-700. Питания блока охлаждения масла 9, осуществляется от мобильного дизель-генератора (не показан).


Рисунок 4.3 – Блок охлаждения масла
1 – фланец входной; 2 – выходной фланец; 3 – корпус; 4 – крышка

Таким образом не зависимо от температуры окружающей среды, внедряемое оборудование позволяет выполнять работы по гидроразрыву пласта, с сохранением необходимой кинематической вязкости масла, а следовательно безотказной работы насоса 4Р-700
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 в блок охлаждения масла.


Рисунок 4.4 – Блок охлаждения масла
1 – вход масла; 2 – выход масла; 3 – спуск воздуха; 4 – слив масла;
5 – крыльчатка фирмы «Multi-Wing»
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.

4.1 Заключение к разделу

Таким образом, внедряемое в моей магистерской работе оборудования, позволяет не зависимо от температурного режима окружающей среды, выполнять работы по гидроразрыву пласта, с сохранением необходимой кинематической вязкости масла, а следовательно безотказной работы насоса 4Р-700.

«Технологический комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта с модернизацией и исследованием трьохплунжерного насоса 4Р-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 4Р-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, в моей магистерской работе, благодаря включению в состав насосного агрегата 4АН-700 маслостанции, блока охлаждения масла, 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 насоса 4Р-700 увеличивает его межремонтный период, улучшает показатели надежности при работе на предельных нагрузках.
Соответственно на чертежах изображено:

На (чертеже №1) Схема размещения оборудования при проведении ГРП, которая соответствует проведенным расчетам во втором разделе пояснительной записки. Позиция 2 на схеме насосный агрегат 4АН-700.
(чертеж 2) насосный агрегат 4АН-700 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. Позиция 13 это насос 4Р-700.
(чертеж 3) 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.
(чертеж 4) Схема подвода и отвода масла к насосу 4Р-700. Модернизация. Где показано направление циркуляции смазки от насоса 4Р-700 к маслостанции, а потом в зависимости от времени года к блоку охлаждения масла, или же до модульного теплообменника. Затем охлажденное (подогретое) масло движется к насосу 4Р-700.
(чертеж 5) Система подогрева и охлаждения масла насоса 4Р-700. Модернизация.
Из насоса 4Р-700, (позиции на чертеже), по трубопроводу, движется к маслонапірної станции, которая оборудована радиально-поршневым насосом. Из коробки отбора мощности через карданный вал, вращательное движение передается к радиально-поршневого насоса, маслонапірної станции. Зимой в случае необходимости подогрева масла, открывается запорное устройство трубопровода подвода продуктов сгорания, таким образом продукты горения не позволяют загустеть маслу, нагревая его, при аномально низких температурах окружающей среды. Далее продукты сгорания через трубопровод отвода продуктов сгорания, следуют до выхлопной трубы. В случае когда подогрев масла не нужен, запорные устройства трубопроводов продуктов сгорания необходимо закрыть. Охлаждение масла при умеренной погоде осуществляется, через маслонапірну станцию, до модульного теплообменника, и далее через трубопровод подвода масла к насосу 4Р-700. Если температура окружающей среды достигает аномально высоких значений, то масло направляется к маслонапірної станции, движется к блоку охлаждения масла, и по трубопроводу подвода смазки, направляется к насосу 4Р-700.
Позиция 4, 9, 20 – маслостанция, модульный теплообменник, и блок охлаждения масла, соответственно. Сборочные чертежи внедренческого оборудования изображены на следующих чертежах.
(чертеж 6) Сборочный чертеж маслостанции. В состав маслостанции входит радиально – поршневой насос НР – 125 (V=125см3), привод насоса осуществляется от 8-ми цилиндрового двигателя ЯМЗ, (мощностью 240 к.с., при 2100 об/мин) из коробки отбора мощности через карданный вал. 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 в блок охлаждения масла. Автоматическое поддержание необходимых температурных параметров осуществляется электронным регулятором. Контроллер действует на регулирующий клапан, который расположен на нагнетательном мастилопроводі от радиально – поршневого насоса НР – 125.
(чертеж 7) Сборочный чертеж модульного теплообменника (А2). Трубчатый теплообменник производства фирмы SWEP. Модуль сконструирован таким образом, что существует возможность легкого демонтажа боковых стенок, с целью дополнительного охлаждения, непосредственно на месте проведения гидроразрыва пласта агрегатом 4АН-700.
(чертеж 8) Сборочный чертеж блок охлаждения масла (техническая характеристика на чертеже). Питания блока охлаждения масла, во время работ по гидроразрыву пласта, в период аномально высоких температур осуществляется от мобильного дизель-генератора (не показан).
(чертеж 9) Деталировка внедренного оборудования (включает детали маслостанции и модульного теплообменника).
(чертеж 10) Технологический процесс изготовления фланца специального, внедряемого модульного теплообменника. Включает перечень операций, и инструмент который необходим для изготовления детали.
(чертеж 11, 12) так как модернизация системы смазки насосного агрегата 4Р-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 12).
Магистерская работа включает в себя 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 достигается за счет увеличения межремонтного цикла модернизированного насосного агрегата 4Р-700, благодаря новой конструкции системы мащення (охлаждение, нагрев масла).