Станок-качалка 7СК8-3,5-4000 Скважинная Штанговая насосная установка Насос вставной 30-225-RHBM с усовершенствованием центробежного газового сепаратора-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Станок-качалка 7СК8-3,5-4000 Скважинная Штанговая насосная установка Насос вставной 30-225-RHBM с усовершенствованием центробежного газового сепаратора-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
4 ОПИСАНИЕ ТЕХНІЧОЇ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
4.1 Описание модернизированной конструкции газового сепаратора

Центробежный двухступенчатый песочногазовый сепаратор скважинного штангового насоса отличается тем, которое содержит дополнительный песочный сепаратор гравитационного типа, который выполнен в виде гусакоподобного проходного канала укреплен на натяжно-регулирующей гайке песочного центробежного сепаратора, причем канал размещен в полости центробежного песочного сепаратора, с возможностью гидравлического соединения песочного мешка с полостями песочного газового сепараторов.
Существенным недостатком известного газового сепаратора является отсутствие сепарации механических примесей (песок, порода) от газожидкостной смеси, в результате чего проходит прогрессирующее абразивный износ пары плунжера насосов, которая приводит к резкому снижению их подачи, увеличения эксплуатационных расходов на замену сработанных насосов газосепарирующая эффективность достигается в ограниченном диапазоне эксплуатационных условий работы штанговых насосов, например, при откачке насосами 10-20 м3/сут газированной жидкости. При меньшей подаче насосов газосепарирующая, способность сепаратора недостаточна, что снижает его эксплуатационные возможности. Суть предложенного изобретения заключается в том, чтобы создать такой, песочногазовой сепаратор, в котором введение новых конструктивных элементов и их взаимное размещение дало бы возможность расширить его эксплуатационные возможности, повысить надежность и эффективность его работы.
Сутью предложенного изобретения является то, что в газовом сепараторе, который содержит корпус с проходным каналом для газожидкостной смеси, размещенный между корпусом и проходным каналом цилиндрический шнек с постоянным шагом витков и размещенными между витками радиальными гидравлическими каналами, газоотводный канал с установленным в нем нормально закрытым обратным клапаном, причем газоотводный канал размещен по оси шнека и заглушен со стороны входа газожидкостной смеси, шнек центробежного газового сепаратора выполнен в виде цилиндрической пружины с круглым поперечным пересечением ее витков и с возможностью изменения шага витков путем продольного сжатия или роз тиснения пружины глухой натяжно-регулирующей гайкой, размещенной на газоотводном канале, а снаружи центробежного газового сепаратора концентрически размещен центробежный сепаратор, который, содержит корпус, установленный в нем шнек в виде цилиндрической пружины с круглым поперечным пересечением ее витков и с возможностью изменения их шага путем продольного сжатия или роз тиснения пружины натяжно-регулирующей перфорированной гайкой, размещенной на корпусе песочного центробежного сепаратора.

Рисунок 4.1 - Схема предлагаемого газового сепаратора

На черченные схематически представлен общий вид песочногазового сепаратора. Песочногазовый сепаратор содержит распределитель потоков газожидкостной песочной смеси,, на котором снизу укреплен газоотводный канал 2 с радиальными отверстиями 3 и корпус 4 газового сепаратора и корпус 5 песочного сепаратора а укрепленным на корпусе 5 песочным мешком 6.
Между газоотводным каналом 2 и корпусом 4 газового сепаратора размещен пружинный шнек 7, поперечное сечет витки которого является круглым. Снизу на газоотводном канале 2 размещена глухая натяжно-регулирующая гайка 8 для сжатия пружинного шнека 7. На выходе газоотводного канала 2 установлено нормально закрыт обратный клапан 9, который гидравлически соединяет выход газоотводного канала 2 с полостью (условно не обозначено) эксплуатационной колонны 10 скважины. Между корпусом 4 газового сепаратора и корпусом 5 песочного сепаратора размещен пружинный шнек 11, который фиксируется на корпусе перфорированной натяжно-регулирующей гайкой 12. На перфорированной гайке 12 укреплен дополнительный песочный сепаратор гравитационного типа 13, выполненный в виде гусако подобного канала прием и выход которого гидравлически соединены полостью корпуса 5 песочного сепаратора и приемом газового сепаратора и приемом шнека 7 газового сепаратора. На натяжно-регулирующей гайке 12 выполнены также сквозные откалиброваны осевые отверстия 14.
Корпус 4 газового сепаратора и корпус 5 песочного сепаратора образуют кольцевую полость 15, которая гидравлически соединена с полостью эксплуатационной колонны каналом 16, а газоотводный канал 2 гидравлически соединен с полостью эксплуатационной колонны 10 каналом 17. Кольцевая полость 18, которая образована газоотводным каналом 2 и корпусом 4 газового сепаратора, гидравлически соединенная из над сепарационной полостью (условно не обозначено) каналом 19. Сверху распределителя потоков газожидкостной песочной смеси прикреплены насосно-компрессорные трубы 20, штанговый насос 21, который включает плунжер 22 и нагнетательный клапан 23.

4.2 Принцип работы сепаратора

Работа двухступенчатого песочногазового сепаратора осуществляется следующим образом. При поступи плунжера 22 с нагнетательным клапаном 23 штангового насоса (такт всасывания жидкости в насос) в общей полости, корпуса 5 песочного сепаратора давление газожидкостной смеси становится меньшим давлению в полости эксплуатационной колонны 10, в результате чего газожидкостная смесь с песком или породой пласта поступает через канал 16 на пружинный шнек 11, При этом направление движения газожидкостной смеси в канале .16 изменяется на 180, в связи с чем более легкая газовая фаза, храня вертикальное направление движения, частично проходит канал 17, что обеспечивает частичную сепарацию газа. При входе в канал 16 газожидкостной смеси с песком за счет изменения ее движения на 18 0С под действием гравитационной силы проходит также частичная сепарация песка, как более тяжелой фазы сравнительно с газожидкостной фазой. При дальнейшем движении смешанной фазы в шнеке 11 она принимает оборотное движение, в результате чего песочная фаза, как более тяжелая, под действием центробежной силы скапливается на внутренней стенке корпуса 5 песочного сепаратора, а при выходе из шнека 11 под действием инерционной силы направленного движения оседал на дно песочного мешка 6 (показано пунктирными стрелками), частичная сепарация газа и песка при входе в канал 16 и частичная сепарация песка на шнеке 11 является первой отупению сепарации газа И песка в песочно-газовом сепараторе.
Частично отсепарирована от песка смесь дальше поступает в гусакоподобный канал 13. При выходе из канала 13 газожидкостная песочная смесь изменяет направление своего движения на 180, направляясь к шнеку 7 газового сепаратора, в результате чего песочная фаза, как более более тяжелая от газожидкостной смеси, оседает на натяжно-регулирующую гайку 12, из дальше через калибровочные отверстия 14 она поступает на дно песочного кармана 6.
Сепарация песка в гусакоподобному канале 13 является второй отупению сепарации песка в песочно газовом сепараторе. После второй степени сепарации песка он полностью отсутствует в газожидкостной смеси, которая обеспечивает повышение надежности работы пары плунжера насоса и его подачу.
Отсепарированная от песка газожидкостная смесь после выхода из гусакоподобного канала 13 поступает в шнек 7 газового сепаратора, где она принимает оборотное движение. При этом жидкость, как более более тяжелая сравнительно с газом фаза, накапливается ближе к внутренней стенке корпуса 4 газового сепаратора, а более легкая газовая фаза скапливается ближе к оси газового сепаратора 1, имея соответствующую подъемную силу, открывает нормально закрыт обратный клапан 9 и через канал 17 направляется в полость, эксплуатационной колонны 10, не поступая в штанговый насос 21. Сепарация газа в газовом сепараторе есть второй ступенью сепарации газа в песочно газовому сепараторе.

Рисунок 4.2 - Конструкция базового сепаратора СГ
1 – переходник нижний; 2 - муфта; 3 - камера; 4 - патрубок; 5 - корпус; 6 - патрубок подводной; 7 - муфта; 8 - переходник верхний

Благодаря круглому сечет поперечный перерез витков шнеков газового и песочного, сепараторов их межвитковые циркуляционные каналы в поперечном сечет являются переменными, то есть по центру витков они являются минимальными, а по границы диаметров витков - максимальными, причем изменение формы поперечного, перереза межвиткового канала является плавным.

Рисунок 4.3 - Конструкция модернизированного сепаратора
1 – переходник нижний; 2 - муфта; 3 - камера; 4 - патрубок; 5 - корпус; 6 - патрубок подводной; 7 - муфта; 8 - переходник верхний; 9 - пружина первой секции; 10 - пружина второй секции

При такой форме межвитковых каналов, разделенные фазы газопесочножидкостной смеси (газ, жидкость, песок) более эффективно удерживаются в своих диапазонах, потому что они разделены кривыми поверхностями витков шнековых пружин. Последнее повышает сепарационную способность центробежного песочногазового сепаратора.
Согласно описанной схемы мы изменяем конструкцию базового сепаратора типа СГ (рисунок4.2). Для этого в нижнем переводнике сверлим 12 отверстий, увеличиваем длину патрубка 4 и сверлим выпускные отверстия для отсепарированного газа в верхнем переводнике 8 и отверстия в подводному патрубке 6 (рисунок 4.3). Также согласно схемы 4.1 в конструкцию сепаратора добавляем два шнека функции которых выполняют две пружины разносторонней навивки.

ТЕМА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
23.04.01.01 Скважинная Штанговая насосная установка Насос вставной 30-225-RHBM с усовершенствованием центробежного газового сепаратора

СОДЕРЖАНИЕ
ВСТУПЛЕНИЕ

1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР
1.1 Анализ существующего оборудования для добычи нефти
1.1.1 Эксплуатация скважин фонтанным и газлифтным способом
1.1.2 Добыча с помощью гидродропоршневих установок
1.1.3 Добычи пластовой флюиду с помощью центробежных и винтовых электронасосных установок
1.1.4 Добыча с помощью винтовых электронасосов
1.1.5 Добыча с помощью скважинных штанговых насосных установок
1.2 Описание строения наземного оборудования
1.2.1 Станок-качалка и его основные элементы
1.2.2 Описание строения устьевого оборудования скважинных штанговых насосных установок
1.3 Описание строения подземного оборудования
1.3.1 Штанговые скважинные насосы
1.3.2 Насосные штанги
1.3.3 Насосно-компрессорные трубы
1.3.4 Фильтры защитные
1.3.5 Автосцепи

2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1 Подбор основного оборудования
2.2 Описание технологического оборудования

3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

4 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
4.1 Описание модернизированной конструкции газового сепаратора
4.2 Принцип работы сепаратора

5 РАСЧЕТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 Расчет ступенчатых колонн насосных штанг
5.2 Расчет и подбор необходимой мощности приводного электродвигателя
5.3 Расчет клиноременной передачи станка-качалки
5.4 Определение долговечности работы основных составных частей
5.5 Определение необходимости применения обвешенного низа колонны штанг
5.5.1 Определение скорости движения жидкости через клапан
5.5.2 Расчет режима движения жидкости
5.5.3 Определение необходимости обвеса колонны штанг
5.6 Определение коэффициента подачи насосной установки

6 РЕМОНТ
6.1 Ремот штанговых насосных установок
6.2 Короткое описание ремонтных работ основных узлов станка-качалки
6.3 Ремонт скважинных насосов
6.4 Расчет допущен и межоперационных размеров
6.5 Расчет режимов резания

7 ОРГАНИЗАЦИОННО - ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
7.1 Организационно-технические мероприятия по монтажу наземного оборудования СШНУ
7.1.1 Организационно-технические мероприятия по подготовке и монтажу фундамента станка-скалки
7.1.2 Организация монтажных работ станка-качалки 7СК8-3,5-4000
7.1.3 Пуск в работу смонтированного станка-качалки
7.2 Организация работ из монтажа подземного оборудования
7.2.1 Транспортировка и подготовка оборудования к работе
7.2.2 Порядок сборки (компоновка) насосной установки при спуске в скважину
7.2.3 Организация работ из спуска насоса

8 ОХРАНА ТРУДА
8.1. Анализ и оценка опасностей при выполнении работ, связанных с обслуживанием и эксплуатацией скважин, оборудованных СШНУ
8.2 Технические мероприятия предусмотрены в проекте
8.3 Расчет фундаментов на динамические нагрузки
8.4 Техника безопасности при эксплуатации

9 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
9.1 Характеристика и анализ возможных источников загрязнения при добыче нефти с помощью СШНУ
9.2 Мероприятия по охране окружающей среды
9.2.1 Методы очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов
9.2.2 Механическая очистка
9.2.3 Песколовки
9.2.4 Динамический отстойник
9.3 Новые технологии очистки от нефтяных загрязнений
9.4 Мероприятия по охране окружающей среды
9.5 Оценка эффективности принятых проектных решений

10 ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ

11 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
11.1 Методическое обоснование расчета экономического эффекта
11.2 Расчет годового экономического эффекта от внедрения двухступенчатого центробежного газового сепаратора

ВЫВОД
ЛИТЕРАТУРА
ДОПОЛНЕНИЯ

ЧЕРТЕЖ:

1 Скважинная штанговая насосная установка. Вид общий (А1)
2 Скважинная штанговая насосная установка. Вид общий, лист 2 (А1)
3 Станок-качалка 7СК8-3,5-4000. Сборочный чертеж (А1)
4 Насос вставной 30-225-RHBM. Сборочный чертеж (А1)
5 Стенд испытания шариковых клапанов. Вид общий (А1)
6.1 Сепаратор газовый модернизированный. Сборочный чертеж (А1)
6.2 Якорь газовый из шламоуловителем ЯГП 73-114. Сборочный чертеж (А2)
7 Фундамент станка осколки 7СК8-3, 5-4000. Монтажная схема (А1)
8 Технологическая схема изготовления переходника (А1)
9.1 Держатель седла клапана (А3)
9.2 Камера (А3)
9.3 Направляющая штока (А3)
9.4 Ниппель анкерный (А4)
9.5 Патрубок централен (А4)
10.1 Патрубок переводной (А3)
10.2 Переходник штока (А3)
10.3 Корпус (А4)
10.4 Переходник нижний (А4)
10.5 Переходник верхний (А4)
10.6 Седло клапана (А4)
11.1 Схема компоновки глубинного оборудования (А2)

ПРИМЕЧАНИЯ:
В наличии также спецификации, маршрутная карта, ведомость проекта.