Курсовая работа (т): Установки винтовых насосов для добычи нефти

Усилие сжатия золотника со стороны поршня:

 (16)

где р - рабочее давление при котором работает золотник, Па;- диаметр поршня, м.

Усилие сжатия золотника с другой стороны:

 (17)

где d1 - диаметр золотника с другого конца,

Так как центральная часть золотника имеет наименьший диаметр, в нем будут возникать наибольшие напряжения сжатия, определим их:

 (18)

где f2 - площадь сечения по внутреннему диаметру:

 (19)

Общее усилие сжатия золотника:

 (20)

Выбираем сталь марки ВСт2пс, для которой σв =330МПа.

Отсюда находим коэффициент запаса на прочность:

 (21)

Запас прочности по усталости:

 (22)

где kσ - эффективный коэффициент концентрации напряжения, (kσ = 1);

σ1 - предел выносливости при сжатии для золотника двустороннего действия:

 (23)

ε - масштабный фактор, (ε = 1,5);

Устойчивость золотника (продольный изгиб):

 (24)

где l - свободная длина золотника, м,

imin - минимальный радиус инерции штока, м:

 (25)

Подставим формулу (25) в выражение (24), получим:

 (26)

Выполняется условие: λ<105, тогда по формуле Ясинского:

σкр =335-0,6λ, (27)

σкр = 335 - 0,6×77,3 = 288,62 МПа.

При σкр = 288,62 МПа золотник потеряет устойчивость.

Запас устойчивости:

 (28)

Данный расчет показывает, что подобранный материал и размеры золотника предохранительного клапана подходят для работы в заданной среде.

        
МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ

.1      Монтаж установок скважинных винтовых электронасосов

Перед доставкой винтового электронасоса (ЭВН) на скважину необходимо тщательно проверить все оборудование в соответствии с инструкцией на эксплуатацию. Подготовка скважины к эксплуатации, монтаж установки скважинного винтового электронасоса (УЭВН) и спуск агрегата в скважину, настройка и регулировка пусковой электроаппаратуры, а также подготовка к пуску установки проводятся также как и при монтаже установки скважинного центробежного электронасоса.

Монтаж заканчивают установкой оборудования на устье скважины, которое обеспечивает подключение трубопровода для отбора газа из межтрубного (кольцевого) пространства; установкой на выкидном трубопроводе манометра, обратного клапана и задвижки, которая должна стоять по ходу жидкости перед обратным клапаном. Перед пуском установки необходимо открыть задвижку. Эксплуатация насоса при закрытой задвижке недопустима, так как это неизбежно приведет к аварии.

.2      Техническое обслуживание установок скважинных винтовых электронасосов

В процессе эксплуатации УЭВН:

-  ведут наблюдение за работой насосного агрегата;

-       не реже одного раза в месяц замеряют подачу насоса, содержание попутной воды, температуру откачиваемой жидкости, динамический уровень, буферное давление;

-       не реже одного раза в неделю замеряют напряжение и силу тока электродвигателя;

-       при снижении сопротивления изоляции ниже 0,05 МОм из скважины поднимают электродвигатель;

-       при отключении установки устройством контроля изоляции, после предварительного замера сопротивления изоляции;

-       системы кабель - двигатель, скважинный агрегат поднимают из скважины;

-       при отключении установки повторный запуск проводят после замера сопротивления изоляции системы кабель - двигатель;

-       периодически очищают аппаратуру от пыли и грязи, подтягивают ослабевшие и зачищают подгоревшие контакты, проверяют затяжку болтов на входе и выходе и перемычках трансформатора (обесточенных);

-       устраняют все неисправности аппаратуры согласно инструкции по эксплуатации.

Данные о работе установки заносят в эксплуатационный паспорт.

3.3    Подъем и демонтаж установок скважинных винтовых электронасосов

Для того чтобы выполнить подъем и демонтаж следует выключить установку, затем выключить рубильник - предохранитель; отсоединить кабель, питающий двигатель. От станции управления проверить сопротивление изоляции системы кабель - двигатель, установить и отцентрировать мачту подъемного механизма, при необходимости заглушить скважину, применяя для этой цели только обратную промывку, демонтировать устьевую арматуру, слить жидкость из НКТ через сливной клапан, сбросив в колонну НКТ ломик диаметром 53 мм, ввернуть в муфту колонны НКТ патрубок длиной 0,5-1 м с муфтой на другом конце, установить на патрубке элеватор и приподнять колонну труб. Разобрать уплотнение кабеля в планшайбе или колонной головке, установить на фланец колонной головки пьедестал и поднимать скважинный агрегат со скоростью 0,25 м/с.

При подъеме труб кабель освобождают от поясов, не допуская падения их в скважину. Трубы поднимают с одновременным наматыванием кабеля на барабан. Необходимо кабель наматывать равномерно и не касаться земли. Не допускаются его перегибы и удары по броне. Кабель из скважины должен поступать на верхнюю часть барабана. После подъема агрегата снимают кожухи плоского кабеля.

Агрегат разбирают на секции и проверяют наличие масла и герметичность двигателя и гидрозащиты, легкость вращения валов, а так же выявляют наличие внешних дефектов. Демонтаж агрегата осуществляется в последовательности, обратной монтажу. В электродвигателе измеряют сопротивление изоляции и затем токоввод закрывают специальной крышкой. После отсоединения кабельной муфты от электродвигателя замеряют сопротивление изоляции кабельной линии.

По окончании демонтажа результаты внешнего осмотра, результаты замеров сопротивления изоляции кабеля, электродвигателя, герметичности двигателя, результаты проверки вращения валов заносятся в эксплуатационный паспорт.

.4      Ремонт установок скважинных винтовых электронасосов

Все работы по ремонту УЭВН выполняет специализированная ремонтная бригада БПО (ЦБПО). Также ремонт может осуществляться сервисными организациями, имеющими соответствующую лицензию.

Технология ремонта винтового насоса предусматривает следующие работы.

1) Наружная очистка от грязи, эксплуатационной среды, парафина, солей.

2)      Разборка на специальном верстаке, оборудованном струбцинами. При разборке насосов необходимо помнить, что все вращающиеся детали (винты, валы, эксцентриковые муфты) имеют левые резьбы, а корпусные детали и обоймы - правые. Разборка сначала ведется на сборочные единицы, а затем производится разборка сборочных единиц.

)        Мойка деталей.

)        Дефектация деталей на годные, подлежащие ремонту и подлежащие списанию. Детали признаются негодными для дальнейшего использования при следующих дефектах:

)        На резиновых обоймах имеются раковины, газовые пузырьки и другие недопустимые дефекты, оговоренные в нормативно-технической документации;

)        На винтах имеются смятия пазов, сколы хрома на рабочих поверхностях, трещины или отклонения от первоначальной формы;

)        На эксцентриковых муфтах имеются смятые или сломанные ролики, трещины и смятые пазы под ролики;

)        На ведущей полумуфте имеются трещины, вмятины и износ, сломана пружина;

)        Износ подшипников скольжения в опоре превышает 0,25-0,3 мм, а на пятах из силицированного графита имеются сколы, трещины или другие дефекты или их износ превышает 1 мм.

10) Ремонт деталей, восстановление поверхностей которых возможно в цехах БПО (ЦБПО). Отремонтированные детали должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации.

11)    Комплектация деталей для сборки насоса.

)        Сборка насоса. Перед сборкой все детали должны быть смазаны консервационной смазкой. Сначала собирают основные сборочные единицы, затем собирают насос в целом. При сборке рабочих органов (винтов) необходимо произвести их балансировку в насосе. Балансировка достигается путем смещения при сборке осей правого и левого винтов в диаметрально противоположные стороны от оси насоса. Балансировка производится с помощью специальной скобы, поставляемой вместе с насосом.

)        Испытание насоса. Цель испытаний - проверить соответствие паспортных данных фактическим. Испытания следует проводить на трансформаторном масле с температурой 25-30 °С и вязкостью 10-5 - 2 10-5 м2/с. При этом насосы обычного исполнения должны иметь параметры, соответствующие номинальным, а насосы, предназначенные для работы в условиях повышенной температуры или вязкости, должны иметь показатели на 25-30 % меньше номинальных. Во время испытаний насосы обкатываются на стенде под нагрузкой в течение 20-30 мин. Снижение подачи после восстановления допускается до 12 %.

)        Проверка креплений насоса и их герметичности, пайка и лужение швов и установка упаковочных крышек.

Ремонт электродвигателя и гидрозащиты выполняется аналогично ремонту электродвигателя и гидрозащиты скважинных центробежных электронасосов [5].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Винтовые насосы для добычи нефти являются наиболее перспективным оборудованием в нашей стране и за рубежом. Простота конструкции, способность откачивать эмульсии и жидкости высокой вязкости с промышленным содержанием примесей, газа, низкое электропотребление, возможность использования в наклонных и горизонтальных скважинах без потери эффективности, широкий выбор рабочих давлений - все эти и другие достоинства данного вида насосов позволяют им быть конкурентоспособными в своей области и являться лидерами среди других типов данного оборудования.

Системы винтовых насосов обладают рядом отличительных особенностей, которые могут сделать их более предпочтительными для механизированной добычи по сравнению с другими имеющимися техническими средствами. Вот наиболее значимые из этих особенностей:

-  КПД систем винтовых насосов составляет 50-70 %;

-       низкие капитальные затраты и расходы на электроэнергию;

-       возможность перекачивания жидкостей с высоким уровнем вязкости, большим содержанием твердых частиц и свободного газа;

-       низкие значения внутренних градиентов скорости сдвига, ограничивающие эмульгирование жидкости;

-       отсутствие клапанов или деталей с возвратно-поступательным движением позволяет предотвратить закупоривания, газовые пробки или быстрый износ узлов;

-       несложный монтаж и эксплуатация, минимальный объем необходимого обслуживания;

Системы винтовых насосов имеют ряд определенных ограничений по условиям применения. Основными из этих ограничений являются производительность (1-800 м3/день), высота подъема жидкости (3000 м), температура (до 150 0С) и совместимость резиновых деталей с откачиваемыми жидкостями, воздействие некоторых жидкостей приводит к разбуханию и порче эластомерного материала [7].

Использование усовершенствованного оборудования и материалов позволяет существенно расширить диапазон применения винтовых насосов новых моделей.

Во многих случаях, винтовые насосы являются не только единственно возможным вариантом механизированной эксплуатации, но и могут стать весьма эффективными (с экономической точки зрения) при оптимальной конфигурации и правильной эксплуатации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1)      Агроводком. Промышелнные и бытовые насосы. Электродвигатели. Системы очистки стоков. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: <http://www.agrovodcom.ru/pogruz_pump.php>.

2)      Tanelli. Industrial equipment. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: <http://tanelli.ru/jekspluatacija-vintovyh-nasosov.html>.

3)      Tanelli. Industrial equipment. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: <http://tanelli.ru/vintovoj-nasos-dlja-skvazhin.html>.

)        Нефтегаз развитие. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: <http://ng-razvitie.ru/vintovyie-nasosyi.html>.

)        Балденко Д.Ф., Бидман М.Г., Калишевский В.Л. и др. Винтовые насосы. М., Машиностроение, 1981. - 445 с.

)        Балденко Д.Ф. Винтовые гидравлические машины. Машины и нефтяное оборудование. М., ВНИИОЭНГ, 1979, №9.

)        Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д. Перспективы создания гидроприводных винтовых насосных установок для добычи нефти. Нефтяное хозяйство, 2002, №3.

)        Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А. и др. Скважинные насосные установки для добычи нефти. - М: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. - 824 с.