Усовершенствование турбобура ЗТСШ1-172 путем использования сбалансированной роторной сборки-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Усовершенствование турбобура ЗТСШ1-172 путем использования сбалансированной роторной сборки-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-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
4 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
4.1 Турбобур с відбалансованою роторной сборкой

Известны различные типы турбобуров, состоящие из турбинных и шпинделей секций. Турбинные секции включают корпус, соединительные фартуки, вал, единичные ступени турбины, радиальные опоры и полумуфты.
К недостаткам серийных турбобуров относится очень низкий моторесурс турбинных и секции шпинделя. Выход из строя турбобура происходит за счет быстрого износа осевых и радиальных опор.
Известен также турбобур, турбинные секции которого включают корпус, соединительные переводники, вал, единичные ступени турбин, радиальные опоры, полумуфты и ряд пулевых автоматических устройств стендами, последовательно установленных на верхнем торце вала верхней секции.
К недостаткам данного турбобура следует отнести то, что применен шаровый автоматическое устройство балансировки, установленный в верхней части вала верхней секции, не выполняет своих функций по балансировке всей роторной сборки между радиальными опорами. Балансировка осуществляется только на участке вала от верхней радиальной опоры до конца верхней полумуфты.
Таким образом, единичные ступени турбин, расположенные между радиальными опорами, балансировке не поддаются, смещение центра масс системы имеет отклонение от оси вращения.
При дисбалансе роторной сборки вала возникают огромные инерционные силы. Согласно расчетам величина инерционных усилий достигает 18000-20000 кг и более. Такие высокие инерционные усилия можно сравнить с осевой нагрузкой на долоте, что негативно сказывается на моторесурсе радиальных опор, поскольку им приходится работать при высоком удельном давлении и окружных скоростях, а это вызывает нагрев радиальной опоры и выход ее из строя.
Кроме того, использование роторной сборки турбинной секции, что відбалансована, имеет смысл, когда в радиальных опорах обеспечены минимальные величины радиальных зазоров. В общем машиностроении для опор скольжения рекомендуемые величины радиальных зазоров 0,015-0,025 мм. Для радиальных опор скольжения, которые обычно используются в турбобурах, величина минимального радиального зазора составляет 0,54 мм. Наличие таких больших радиальных зазоров свидетельствует о том, что проводить балансировку роторной системы вала на резинометалічних опорах "нонсенса".

Рисунок 4.1 – Общий вид турбобура и с відбалансованою сборником

Целью предлагаемого усовершенствования является снижение инерционных усилий на радиальные опоры и повышение моторесурса турбобура в целом.
Указанная цель достигается тем, что в турбобурі, включающий корпус, соединительные переводники, вал с установленными на нем единичными ступенями турбин, радиальные опоры, шаровые автоматические устройства стендами, на валу, рядом с каждой радиальной опорой, установлены противовесы, а шаровые автоматические устройства стендами размещены в средней части пакета единичных ступеней турбин, при этом один из пулевых автоматических устройств стендами встроенный в нижний торец вала со стороны, связанной с валом нижней полумуфты, а внутри вала расположен масляный лубрикатор, в котором через разделитель сред поршень-мембрану производится выравнивание давления через отверстие в валу с полостью рабочей жидкости перед верхней единичной ступенью турбины и с внутренними полостями радиальных опор, снабженных с двух сторон узлами уплотнителей, один из которых выполнен по типу разгрузочного поршня, для создания на валу усилий, обратных по знаку гидравлическим усилием турбины.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием новых признаков и связей.
Во-первых, на валу, рядом с каждой радиальной опорой, установлены противовесы, а шаровые автоматические устройства стендами размещены в средней части пакета единичных ступеней турбин, при этом один из пулевых автоматических устройств стендами встроенный в нижний торец вала со стороны, связанной с валом нижней полумуфты, что позволяет проводить раздельное уравновешивание, между радиальными опорами, багатомасової системы, и дисбаланс устранять последовательно в каждом пакете единичных ступеней турбин, после чего окончательно уравновешивают всю роторную систему турбинной секции. При обычном уравновешении дисбаланс массы между опорами устранялся бы только в плоскостях коррекции, например, по роторах, установленных рядом с радиальными опорами, а при работе гидравлического двигателя в области критических оборотов инерционная сила вызвала бы прогиб вала, появление дополнительного смещения центра тяжести и нарушения уравновешенности системы. При последовательном балансировке этого не случится, поскольку пакет единичных ступеней турбин будет уравновешиваться в плоскости фактического расположения дисбаланса или вблизи нее (7).
Кроме того, применение шаровых автоматических устройств стендами между радиальными опорами позволяет устранять смещение центра тяжести масс при изменении режима работы турбобура.
Во-вторых, внутри вала расположен масляный лубрикатор, в котором через разделитель сред поршень-мембрану производится выравнивание давления через отверстие в валу с полостью рабочей жидкости перед верхней единичной ступенью турбины и с внутренними полостями радиальных опор, снабженных с двух сторон узлами уплотнителей, что позволяет работать радиальной опоре в масляной ванне под давлением масла, равным перепаду давления, спрацьованому на роторной сборке.
В-третьих, один из узлов уплотнителей выполнен по типу разгрузочного поршня для создания на валу усилий, обратных по знаку гидравлическим усилием турбины и это позволяет уменьшить величину гидравлической нагрузки на осевой подшипник и сделать условия его работы благоприятнее.
Таким образом, можно заключить, что рассмотренные признаки и связи удовлетворяют условиям новизны.
На чертеже представлен турбобур с відбалансованою роторной сборкой, (турбинная секция).
Турбинная секция содержит корпус 1, верхний соединительный переводник 2 и нижний соединительный переводник 3. На валу 4 установлены единичные ступени турбин 5, радиальные опоры 6, противовеса 7, шаровые автоматические устройства стендами 8 (ШАБУ), верхняя полумуфта 9 и нижняя полумуфта 10. Внутри вала 4 размещен лубрикатор 11 с поршнем-мембраной 12. Кроме того, одно пулевое балансировки устройства 8 встроено в нижний торец вала 4 со стороны нижней полумуфты 10.
Полость лубрикатора А заполнена маслом и через радиальные отверстия 13 в валу 4 соединена с внутренней полостью Б радиальной опоры 6. С другой стороны поршня-мембраны 12 расположена полость С. Радиальная опора 6 снабжена уплотнением 14 и 15, причем уплотнение 15 установлен на разгрузочном поршне 16. Ориентирована сборник единичных турбинных ступеней 5, противовесов 7 и ШАБУ 8 обеспечивается шпонкой 17. В нижнем конце вала 4 установлена пробка 18. Радиальная опора 6 снабжена клапаном 19.

4.2 Работа турбинной секции турбобура

При сборке вала производится балансировка роторной системы с целью получения минимальных инерционных усилий на радиальную опору. Причем балансировка роторной системы может происходить без статоров, а их установку можно провести после завершения балансировки или в специальном устройстве со всей сборкой статора. Роторная система турбинной секции (шпинделем), в собранном виде, заправляется маслом через пробку 18. Для выхода воздуха в радиальных опорах 6 предусмотрены клапана 19. При заправке системы маслом поршень-мембрана 12 перемещается в верхнее положение с таким расчетом, чтобы осталось место для масла при его расширении, порядке (8-12%) от его общего объема. После заправки маслом и проверки на герметичность узлов уплотнений 14 и 15 роторная сборка устанавливается в корпус 1 турбинной секции, и система статора крепится соединительными переводниками 2 и 3.
При спуске турбобура на забой давление внутри и снаружи лубрикатора 11 выравнивается поршнем-мембраной 12.
Когда начинается движение жидкости через турбину давление в полостях А, б и С поднимается и автоматически поддерживается одинаковым, то есть внутри радиальной опоры 6, в полости Б, масло имеет такое же давление, как и перед первой ступенью турбины в полости С. При срабатывании части перепада давления в пакете единичных ступеней турбин с наружной стороны радиальной опоры 6 давление ниже, чем внутри нее. Разница давления снаружи и внутри радиальной опоры 6, умноженная на площадь разгрузочного поршня, дает величину усилия гидравлического разгрузки вала. Чем больше разница в давлении, тем больше величина усилия гидравлического разгрузки вала. Максимальное ее значение достигается на нижней радиальной опоре.
Следует обратить внимание, что при повороте радиальной опоры 6 на 180° на вал 4 будет действовать дополнительное гидравлическое усилие. Этот эффект можно использовать для создания дополнительной осевой нагрузки на долото, например, при наклонно-направленном бурении, где имеет место проблема осевого усилия.
Предлагаемый турбобур с відбалансованою роторной системой, обладает целым рядом существенных преимуществ в сравнении с серийным турбобуром.
Во-первых, ориентированная сборка позволяет неоднократно проводить сборку и разборку роторной системы без нарушения ее балансировки.
Во-вторых, роторная сборка вала, позволяет обеспечить меньший радиальный зазор в единичных ступенях и значительно сократить величину утечки. Это положительно отразится на кед единичном степени и величине момента, который вращается.
В-третьих, роторная сборка обеспечивает существенное уменьшение инерционных усилий на радиальные опоры, что позволяет ей работать в более благоприятных условиях и более длительный срок.
В-четвертых, применение полого вала, единичных ступеней с уменьшенной осевой высотой и осевым люфтом уменьшает массу роторной сборки, а сокращение расстояния между радиальными опорами повышает жесткость системы и снижает величину эксцентриситета центра масс.
В-пятых, узлы уплотнений радиальных опор работают в благоприятных условиях, когда отсутствуют большие радиальные колебания роторной системы.
В-шестых, применение шарового автоматического сбалансированного устройства в пакете единичных ступеней позволяет автоматически отслеживать смещение центра масс, возникающие между радиальными опорами на разных режимах работы турбобура, и оперативно устранять что оказались дисбаланс.

ТЕМА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

22.04.02.01 Усовершенствование турбобура ЗТСШ1 путем использования сбалансированной роторной зборки

СОДЕРЖАНИЕ
ВСТУПЛЕНИЕ

1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР
1.1 Бурение с помощью забойных двигателей
1.2 Бурение с помощью винтового двигателя
1.2.1 Основные параметры винтовых двигателей
1.3 Турбинно-винтовые убойные двигатели
1.4 Бурение с помощью турбобура
1.5 Основные особенности опор турбобуров
1.5.1 Основные положения теории трения катания относительно опор турбобуров
1.6 Перспективы развития многосекционных турбобуров

2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

4 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
4.1 Турбобур из відбалансованою роторным сборником
4.2 Работа турбинной секции турбобура

5 РАСЧЕТ ПРЦЕЗДАТНОСТІ
5.1 Подбор и расчет основных параметров работы турбобура
5.2 Условие запуска турбобура

6 РЕМОНТ
6.1 Система ППР
6.2 Метод ремонта детали оборудования
6.3 Структура ремонтного цикла оборудования
6.4 Назначение, конструкция и возможные неисправности в работе турбобура
6.5 Розборка турбобура
6.6 Дефектовка деталей турбобура
6.7 Зборка и налаживание турбобура
6.8 Содержание и объем ремонта турбобура
6.9 Расчет допущений на механическую обработку
6.10 Расчет режимов резания

7 ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
7.1 Оргаізація работ из переревірки турбобура на буровой перед его спуском в скважину
7.2 Организация работ из монтажа турбобура и спуска его в скважину
7.3 Расчет численности рабочих занятих на монтаже турбобура и спуска его в скважину

8 ОХРАНА ТРУДА
8.1. Анализ и оценка опасностей при выполнении работ, связанных с бурением скважин
8.2 Технические средства и мероприятия по технике безопасности
8.3 Инженерные расчеты из техники безопасности
8.4 Техника безопасности при есплуатації оборудование

9 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
9.1 Характеристика отходов бурения
9.2 Пути решения проблемы
9.3 Технологические решения по ликвидации нафтошламів
9.3.1 Очистка кладовых с высоким содержанием нефти на поверхности
9.3.2 Очистка кладовых с большим содержанием эмульгированных и отсутствием пленочных нафтовуглеводнів
9.3.3 Обезвреживание бурового шлама

10 ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ

11 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
11.1.1 Расчет себестоимости турбобура базовой конструкции
11.1.2 Расчет скорректированной себестоимости аналогичной техники
11.1.3 Определение расчетной себестоимости новой техники
11.1.4 Расчет оптовой цены новой техники
11.2 Определение величины транспортно-заготовительных и монтувально-
наладочных расходов
11.3 Определение сопутствующих капитальных вложений предприятия
11.3.1 Определение сопутствующих капитальных вложений, связанных с приобретением техники
11.4 Расчет стоимости строительства скважины и ее структуры при использовании базовой и новой техники
11.4.1 Вычисление стоимости материалов
11.4.2 Расчет заработной платы с начислениями
11.4.3 Определение величины расходов, топливо и смазочные материалы
11.4.4 Расходы на содержание оборудования
11.4.5 Определение других расходов, которые включаются в стоимость бурения
11.4.6 Расчет стоимости подготовительных работ
11.4.7 Определение величины дополнительных расходов во время выполнения работ в зимнее время
11.4.8 Расчет величины транспортных расходов
11.5 Расчет стоимости процесса при использовании новой техники
11.6 Определение экономической эффективности

ВЫВОД
ЛИТЕРАТУРА
ДОПОЛНЕНИЯ

ЧЕРТЕЖ:
1 Технологический комплекс БУ5000. Схема технологическая(А1)
2 Кинематическая схема силового повода буровой установки БУ 5000-320ЄУК-Я(А1)
3 Монтажное схема буровой установки БУ5000(А1)
4.1 Схема проверки осевого люфта турбобура(А2)
4.2 Схемы турбобуров(А2)
5 Турбобур ЗТСШ1-172. Вид общий(А1)
6 Секция шпиндельная. Сборочный чертеж(А1)
7 Секция турбинная. Сборочный чертеж(А1)
8 Стенд правки вала турбобура(А1)
9 Технологический процесс изготовления ниппеля(А1)

ПРИМЕЧАНИЯ: