Технологический комплекс для бурения скважин с модернизацией и исследованием работы компенсатора пульсаций бурового насоса (Магистерская работа 12А1 насос УНБ-600)-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Технологический комплекс для бурения скважин с модернизацией и исследованием работы компенсатора пульсаций бурового насоса (Магистерская работа 12А1 насос УНБ-600)-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
В моей магистерской работе на тему «Технологический комплекс для бурения скважин с модернизацией и исследованием работы компенсатора пульсаций бурового насоса» анализируя работу рассматриваемого бурового насоса УНБ-600 и степень колебаний давления бурового раствора, который нагнетается этим насосом я пришел к выводу о необходимости модернизации существующей конструкции компенсатора пульсаций бурового насоса (пневмокомпенсатора), который устанавливается на этом буровом насосе.
Пневмокомпенсатор бурового насоса предназначен для регулирования давления, что образуется в процессе перекачивания жидкости при несинхронній работе поршней бурового насоса.
Пневмокомпенсатор – это герметичный сосуд, наполненный сжатым воздухом, газом или азотом. В момент транспортировки жидкости, исходный объем газа снижается, что приводит к выравниванию рабочего давления насоса и газа остался. Относительно распределения раствора агрегатом за один двойной ход, показатели объема в период эксплуатации постоянно изменяются.
При нормальной работе пневмокомпенсатора давление стабилизируется и происходит урегулирование скорости поступления жидкости в буровую колонну. Во время бурения не исключается утечка газа или его частичное растворение в жидкости, что подается, поэтому устройство поставляют разделителем. Разделители бывают диафрагменного или поршневого типа.
Диафрагменный пневмокомпенсатор изготовлен из прочного металлического корпуса сферической формы, крышки, штуцера для подачи жидкости и пластической диафрагмы. Корпус компенсатора для удобства транспортировки оборудован провушинами, которые необходимы в процессе эксплуатации и ремонта.
Диафрагма предназначена отделять газ от жидкости, которая непрерывно подается через штуцер. Она, так же как и конструкция, изготавливается в форме сферы с дополнительной горловиной, которая фиксируется в прорезях корпуса и крышки. Изготавливается диафрагма только из высокопрочных прорезиненных материалов, так как при разреженности компенсатора и низких температурах другие материалы не возвращаются в исходную форму.


Рисунок 4.1 – Пневмокомпенсатор ПК – 70 – 250 (аналог)
1 – стабилизатор; 2 – диафрагма Д – 70; 3 – крышка; 4 – колпак; 5 – переход;
6 – вентиль; 7 – манометр; 8 – корпус; 9 – седло; 10 – фланец

Для зарядки компенсатора используют газ, который подается нагнетателем высокого давления, или азот, доставлен в баллонах. В конструкции для этого специально предусмотрен угловой вентиль. Давление газа должно быть под постоянным контролем, поэтому на компенсаторы установлен манометр. При работе агрегата он отключается вентилем. Вентиль на манометре крайне необходим, так как при высоком давлении в пневмокамері усиливается вибрация, и прибор может выйти из строя.
Крепится компенсатор к фланцу насоса шпильками, фиксирующими также штуцер для подачи жидкости. Другие модификации компенсатора аналогичные в работе и различаются в основном формой, весом и размером.
Конструкция пневмокомпенсатора ПК – 70 – 250 (аналог), приведена на рисунке 4.1. Воздушный колпак с промежуточной диафрагмой достаточно успешно снижает уровень колебаний бурового раствора на выходе из насоса, однако его конструкция является очень металоємною и имеет значительные габариты. Отрицательной чертой этого компенсатора является также и недостаточная долговечность работы резиновой диафрагмы.


Рисунок 4.2 – Компенсатор пульсации давления поршневой
1 – корпус; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – кольцо уплотнительное; 5 – пружина;
6 – винт - пробка; 7 – рукав гумовотканинний; 8 – уплотнение кольцевое;
9 – крышка; 10 – кольцо жесткости; 11 – переход 159х10-57х10;
12 – водо-масляная эмульсия

Модернизация относится к области буровых работ, а именно к устройствам, которые предназначены для уменьшения колебаний давления бурового раствора, которые возникают через неравномерные скорости поршней в буровых насосах.
Задача модернизации – внедрение компенсатора пульсации давления новой конструкции, а именно: гидравлического чотирьохциліндрового компенсатора пульсации давления (рисунок 4.2), благодаря прогрессивной конструкции увеличивается межремонтный период, а это в свою очередь даст возможность уменьшить трудоемкость работ по обслуживанию компенсатора пульсации давления.
В состав этого компенсатору входит упругий гумовотканинний рукав 7, стенки этого рукава рассчитаны на несколько миллиардов повторных циклов на растяжение и возвращение в исходное положение. Дополнительно к конструкции компенсатора включено внешний корпус 1, и четыре цилиндра 2, в которых расположены четыре подпружиненные поршни 3. Между внешним корпусом и поршнями и резиновым рукавом находится водо-масляная эмульсия 12.
В основу модернизации поставлено техническую задачу оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров компенсаторов и ухода от значительных габаритных размеров и металлоемкости.
Работа компенсатора происходит следующим образом. Буровой раствор продвигается резиновым рукавом к напорному трубопроводу. За счет периодических возвратно-поступательных движений поршней бурового насоса давление в трубопроводе периодически возрастает. Для выравнивания его уровня на выходе из компенсатора он настроен таким образом, что во время роста давления часть раствора накапливается в компенсаторе за счет деформации рукава. Это достигается тем, что рукав растягиваясь передает через водо-масляную эмульсию на поршне компенсатора усилия. Поршни перемещаются сжимая пружины. В то время, когда давление в компенсаторе снижается, поршни возвращаются пружинами в исходное положение, отдавая накопленную часть раствора в напорную магистраль. Этим и достигается выравнивание давления.
Преимуществами компенсатора именно такой конструкции значительно меньшие габариты, меньшая металлоемкость, высшее качество работы. Все это в сумме облегчает эксплуатацию компенсатора и снижает затраты, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием.
4.1 Заключение к разделу

При применении поршневого компенсатора пульсации давления прогрессивной конструкции в конструкции бурового насоса, ожидается увеличение межремонтного цикла, а следовательно внедрения на производстве модернизированного компенсатора пульсации давления экономически обоснованно, так как возможно получить положительный результат благодаря увеличению межремонтного периода.
В модернизированной конструкции компенсатора пульсаций бурового насоса, отпадает необходимость установки специального углового вентиля для зарядки газом от компрессора высокого давления.
Преимуществами компенсатора именно такой конструкции значительно меньшие габариты, меньшая металлоемкость, высшее качество работы. Все это в сумме облегчает эксплуатацию компенсатора и снижает затраты, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием.

«Технологический комплекс для бурения скважин с модернизацией и исследованием работы компенсатора пульсаций бурового насоса»

1.На первом листе графической части изображен комплекс оборудования для бурения скважин БУ "Уралмаш 5000-ДГУ", который расчетным путем подобран в 2 разделе расчетно-пояснительной записки. Предназначен для бурения эксплуатационных скважин вращательным методом. Поз. 29 это Буровой насос УНБ-600 общий вид которого изображен на следующем чертеже.
2. Буровой насос УНБ-600 общий Вид.
Буровые насосы предназначены для нагнетания в скважину промывочной жидкости с целью очистки забоя и ствола от выбуренной породы (шлама) и выноса ее на дневную поверхность; охлаждения и смазки долота; создания гидромониторного эффекта при бурении струйными долотами; приведения в действие забойных гидравлических двигателей.
3. Буровой насос УНБ-600 Сборочный чертеж.
Гидравлический блок и станина насоса установлены на сварной раме санного типа. Две стальные литые гідрокоробки соединены с приемным и нагнетательным коллекторами и станиной булавками. В гідрокоробці установлено по два входные и выходные клапаны.
Входные клапаны расположены с внешних сторон осей цилиндров, что облегчает их осмотр и ремонт. Жидкость к ним подводится по коллектору, что имеет входной колпак; коллектор выполняет роль подставки для гидроблока. Поз. 38 – Гидравлическая часть насоса общий вид которой вынесено на следующее рисования(№5). Поз. 8 – пневмокомпенсатор сборочный чертеж которого изображен на листе №5.
4. Гидравлическая часть бурового насоса. Назначение - передача энергии от поршней бурового насоса к бурового раствора.
5 Пневмокомпенсатор ПК-70-250 (Аналог) Назначение - регулирование давления бурового раствора, в процессе перекачки, при несинхронній работе поршней бурового насоса.
Диафрагменный пневмокомпенсатор изготовлен из прочного металлического корпуса сферической формы, крышки, штуцера для подачи жидкости и пластической диафрагмы. Корпус компенсатора для удобства транспортировки оборудован провушинами, которые необходимы в процессе эксплуатации и ремонта.
Диафрагма предназначена отделять газ от жидкости, которая непрерывно подается через штуцер. Она, так же как и конструкция, изготавливается в форме сферы с дополнительной горловиной, которая фиксируется в прорезях корпуса и крышки. Изготавливается диафрагма только из высокопрочных прорезиненных материалов, так как при разреженности компенсатора и низких температурах другие материалы не возвращаются в исходную форму. Воздушный колпак с промежуточной диафрагмой достаточно успешно снижает уровень колебаний бурового раствора на выходе из насоса, однако его конструкция является очень металоємною и имеет значительные габариты. Отрицательной чертой этого компенсатора является также и недостаточная долговечность работы резиновой диафрагмы.
6. Компенсатор пульсации давления поршневой (Модернизация) Задача модернизации – внедрение компенсатора пульсации давления новой конструкции, а именно: гидравлического чотирьохциліндрового компенсатора пульсации давления, благодаря прогрессивной конструкции увеличивается межремонтный период, а это в свою очередь даст возможность уменьшить трудоемкость работ по обслуживанию компенсатора пульсации давления.
В состав этого компенсатору входит упругий гумовотканинний рукав 7, стенки этого рукава рассчитаны на несколько миллиардов повторных циклов на растяжение и возвращение в исходное положение. Дополнительно к конструкции компенсатора включено внешний корпус 1, и четыре цилиндра 2, в которых расположены четыре подпружиненные поршни 3. Между внешним корпусом и поршнями и резиновым рукавом находится водо-масляная эмульсия.
В основу модернизации поставлено техническую задачу оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров компенсаторов и ухода от значительных габаритных размеров и металлоемкости.
Работа компенсатора происходит следующим образом. Буровой раствор продвигается резиновым рукавом к напорному трубопроводу. За счет периодических возвратно-поступательных движений поршней бурового насоса давление в трубопроводе периодически возрастает. Для выравнивания его уровня на выходе из компенсатора он настроен таким образом, что во время роста давления часть раствора накапливается в компенсаторе за счет деформации рукава. Это достигается тем, что рукав растягиваясь передает через водо-масляную эмульсию на поршне компенсатора усилия. Поршни перемещаются сжимая пружины. В то время, когда давление в компенсаторе снижается, поршни возвращаются пружинами в исходное положение, отдавая накопленную часть раствора в напорную магистраль. Этим и достигается выравнивание давления.
В модернизированной конструкции компенсатора пульсаций бурового насоса, отпадает необходимость установки специального углового вентиля для зарядки газом от компрессора высокого давления.
Преимуществами компенсатора именно такой конструкции значительно меньшие габариты, меньшая металлоемкость, высшее качество работы. Все это в сумме облегчает эксплуатацию компенсатора и снижает затраты, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием.
7,8,9 Деталировки. Следующее содержит чертежи детали бурового насоса, аналога (пневмокомпенсатора) и модернизированного компенсатора пульсаций бурового насоса (компенсатор пульсации давления поршневой).
10. Следующее чертеж технологический процесс изготовления крышки модернизированного компенсатора пульсаций бурового насоса. На чертеже приведены основные операции, необходимые для изготовления детали.
11. Стенд для испытания пневмокомпенсаторів
Назначение стенда - испытание на герметичность прочность и плотность материала и сварных швов компенсаторов пульсации давления бурового раствора.
12. Графики ОКР. На последнем чертеже изображены результаты исследования зависимости необходимого объема пневмокомпенсатора от диаметра поршня и максимального давления в гидросистеме бурового насоса УНБ-600.
Согласно результатов проведенного исследования можно сделать вывод что необходимый объем модернизированного компенсатора пульсации бурового насоса, в среднем в два раза меньше чем пневмокомпенсатора к модернизации (аналога).