Модернизация системы очистки раствора буровых установок в условия работ ООО «Буровая компания «Евразия»

Автор: Пользователь скрыл имя, 07 Мая 2013 в 17:27, дипломная работа

Описание работы

В данном дипломном проекте ставится задача тщательного анализа системы очистки бурового раствора, её отдельных элементов, в том числе вибросита и СГУ на их базе, сравнительной оценки существующих систем очистки, поиска возможных направлений повышения надежности и долговечности отдельных узлов и агрегатов, а также выбора наиболее подходящего типа оборудования для комплектации циркуляционной системы БУ 4Э с ДГУ.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1 КОНСТРУКТИВНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
1.1 Анализ существующих систем очистки бурового раствора
1.1.1 Анализ существующей системы очистки, применяемой в ООО «БКЕ»
1.1.1.1 Анализ вибросит ЛВС-1М
1.1.1.2 Анализ СГУ на базе ЛВС-1М
1.1.1.3 Недостатки существующей системы очистки бурового раствора
1.1.2 Четырёхступенчатой система очистки бурового рас¬твора
1.1.3 Блок очистки бурового раствора компании «ЛОНГБИМ Лтд»
1.1.4 Анализ системы очистки бурового раствора CОБР-1-Ц
1.1.5 Анализ блока очистки производства компании MI SWACO
1.1.5.1 Анализ вибросита Mangoose PT с каркасными сетками, c линейной и сбалансированной эллиптической вибрацией
1.1.5.2 Анализ СГУ на базе вибросита Mongoose PT
1.1.5.3 Преимущества блока 3х-ступенчатой очистки компании MI-SWACO
1.3 Патентные разработки
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Определение количества вибросит и гидроциклонов СГУ
2.1.1 Расчёт максимальной подачи буровых насосов
2.2 Расчёт основных параметров вибросита Mongoose PT
2.2.1 Расчёт амплитуды, частоты колебаний и скорости транспортирования шлама вибросита Mongoose РТ
2.2.2 Конструкция и расчет дебаланса
2.2.2.1 Расчёт максимального статического момента дебаланса
2.2.2.2 Расчёт статического момента от двух крышек с лысками
2.2.2.3 Расчёт максимального статического момента
2.2.2.4 Проверочный расчет дебаланса
2.2.3 Проверочный расчет на прочность упругих элементов вибросита Mongoose PT
2.2.3.1 Расчёт напряжений от среза
2.2.3.2 Расчёт напряжения кручения
2.2.3.3 Расчёт максимальных напряжений в сечении
2.3 Расчёт параметров гидроциклонов
2.3.1. Расчёт параметров гидроциклонов пескоотделителя
2.3.2 Расчёт параметров гидроциклонов илоотделителя
2.4 Расчет нагнетательного трубопровода от шламового насоса к гидроциклонам илоотделителя
2.5 Подбор шламового насоса для гидроциклонов илоотделителя
2.5.1 Расчёт требуемого напора насоса
2.5.2 Расчёт коэффициента быстроходности
2.5.3 Расчёт объемного КПД насоса
2.5.4 Расчёт гидравлического КПД насоса
2.5.5 Расчёт механического КПД насоса
2.5.6 Расчёт полного КПД насоса
2.5.7 Расчёт мощности на валу насоса
2.5.8 Расчёт крутящего момента на валу
2.5.9 Расчёт диаметар вала
2.5.10 Расчёт диаметра входа на рабочие лопасти
2.5.11 Расчёт длину ступицы колеса
2.5.12 Расчёт скорости входа в рабочее колесо
2.5.13 Расчёт ширины лопаток
2.5.14 Расчёт окружной скорости на выходе из колеса
2.5.15 Расчёт диаметра выхода из рабочих лопастей
2.5.16 Расчёт отношения диаметров входа и выхода
2.5.17 Расчёт ширины лопасти на выходе
2.8.18 Расчёт количества лопаток рабочего колеса
3 МОНТАЖ, ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ
3.1 Характеристика системы очистки бурового раствора
3.2 Монтаж, эксплуатация и ремонт системы очистки
3.2.1 Монтаж вибросит
3.2.2 Эксплуатация вибросита
3.2.3 Техническое обслуживание и ремонт вибросит
3.2.4 Монтаж СГУ
3.2.5 Техническое обслуживание и ремонт СГУ
3.2.6 Монтаж насосного агрегата ИНС-220
3.2.7 Техническое обслуживание и ремонт насосного агрегата
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ
4.1 Описание свариваемой конструкции
4.2 Выбор электродов
4.2.1Химический состав свариваемого материала
4.2.2 Основные механические свойства свариваемого металла
4.2.3 Выбираем электрода
4.2.4 Сравнительная характеристика металла материала и электрода
4.2.5 Вывод о правильности подбора электродов
4.3 Входной контроль электродов
4.4 Проверка сварочно-технологических свойств сварочных электродов
4.5 Выбор и расчёт режима ручной дуговой сварки
4.6 Расчет сварного соединения на прочность
4.7 Выбор сварочного оборудования
4.8 Карта технологического процесса сварки сварного соединения
4.9 Контроль качества сварного соединения
4.9.1 Визуальный и измерительный контроль
4.9.2 Ультразвуковая дефектоскопия
4.9.3 Гидравлические испытания
5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЕ ВИБРОСИТ МОДЕЛИ Mongoose PT И СГУ НА ИХ БАЗЕ
5.1 Технологический эффект
5.2 Исходные данные для расчета
5.3 Методика расчета экономического эффекта
5.3.1 Годовой экономический эффект
5.3.2 Годовой объем бурения
5.3.3 Количество скважин на установку в год
5.3.4 Коммерческая скорость бурения
5.3.5 Станко-месяцы бурения
5.3.6 Механическая скорость бурения
5.3.7 Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в проект
5.4 Расчет экономического эффекта модернизации системы очистки буровых растворов за счет внедрения вибросит модели Mongoose PT и СГУ на их базе в БУ Уралмаш 4Э с ДГУ
5.5 Технико-экономические показатели модернизации системы очистки
бурового раствора за счет внедрения вибросит MongoosePT и СГУ на их базе
6 ЭКОЛОГИЯ. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1 Экологическая защита и охрана окружающей среды
6.1.1 Общие положения
6.1.2 Характеристика твердых и высокопластичных отходов бурения
6.1.3 Методы и технологии нейтрализации и утилизации твердых отходов бурения
6.2 Охрана труда
6.2.1 Общие положения
6.2.2 Охрана труда работников
6.2.3 Анализ существующих потенциально опасных и вредных производственных факторов
6.2.4 Обеспечение спецодеждой, обувью и средствами индивидуальной защиты
6.2.5 Требования безопасности при работе с электроустановками
6.2.6 Знаки и надписи безопасности, опознавательная окраска
6.3 Промышленная безопасность
6.3.1 Обеспечение требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта
6.3.2 Профессиональная подготовка персонала
6.3.3 Производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности и охраны труда
6.3.4 План действий в аварийных и чрезвычайных ситуациях
6.4 Пожарная безопасность
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Скачать полностью (1.29 Мб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

ВЕСЬ ДИПЛОМ.doc

— 5.42 Мб (Скачать)

  ,                                                                                         (2.31)

где  

;

- максимальная поперечная сила,

,                                                                                            (2.32)             

где - вес колеблющихся частей вибросита при нагрузке бурового раствора, =8700 Н;

,        (2.33)

Тогда P = 8700+0,864•(188,4) • sin 45° = 30385 Н;

 

МПа.

 

В случае непрерывной  работы пружин в условиях переменных нагрузок, прочностные характеристики материала пружин снижаются до ,

                                                                                                               (2.34)

МПа

Так как  , то

Вывод: условие прочности пружин опор выполняется

 

2.3 Расчёт параметров гидроциклонов

 

Для расчета пропускной способности  гидроциклонов пескоотделителя  и илоотделителя наиболее приемлема эмпирическая формула М.Ш. Вартапетова:

                                                                                            (2.35)

 

2.3.1. Расчёт параметров гидроциклонов  пескоотделителя

 

  ,

где - пропускная способность гидроциклона л/с;

- опытный коэффициент, =0,04;

 -давление на входе в гидроциклон, =0,31МПа;

=304 мм - фирмы MI-SWACO;

- диаметры питающего патрубка  и сливной насадки, соответственно, см;

Диаметры шламовой насадки питающего  и сливного патрубков определяется из следующих соотношений:

  Диаметр питающего патрубка:

 ,                                                                                   (2.36)

мм,

 Возьмём среднее  значение

мм.

Диаметр сливной насадки:

  ,                                                                                      (2.37)

мм,

Возьмём среднее значение

мм.

Диаметр шламовой насадки:

,                                                                                      (2.38)

мм,

Возьмём среднее значение

мм.

Высота цилиндрической части гидроциклона:

,                                                                                            (2.39)

мм,

Возьмём среднее значение

 мм.

Высота конической части гидроциклона:

,                                                                                                    (2.40)

где - угол конуса, =15….200 ,

мм,

 л/с.

 

 

Определим необходимое  количество гидроциклонов

  ,                                                                                                         (2.41)

где - пропускная способность гидроциклонов пескоотделителя,

- максимальная подача буровых насосов, л/с.

. Принимаем количество гидроциклонов

 

2.3.2 Расчёт параметров  гидроциклонов илоотделителя

 

 

где - пропускная способность гидроциклона л/с;

- опытный коэффициент, =0,04;

-давление на входе в гидроциклон,  =0,31МПа;

=102 мм – фирмы MI-SWACO;

- диаметры питающего патрубка  и сливной насадки, соответственно, см;

 

  Диаметр питающего патрубка:

мм,

 Возьмём среднее  значение

мм.

Диаметр сливной насадки:

мм,

Возьмём среднее значение

мм.

Диаметр шламовой насадки:

мм,

Возьмём среднее значение

мм.

Высота цилиндрической части гидроциклона:

мм,

Возьмём среднее значение

 мм.

Высота конической части  гидроциклона:

мм,

л/с.

Определим необходимое  количество гидроциклонов

. Принимаем количество гидроциклонов

 

           Вывод: расчёт гидроциклона показал,  что для функционирования установки необходимо 2 гидроциклона пескоотделителя с пропускной способностью 32,3 л/с каждый и 12 гидроциклонов илоотделителя с пропускной способностью 4,77 л/с каждый. Выбранная модель пескоотделителя 212 и модель илоотделителя 6Т4 в ситогидроциклонной установке [п.2.1] соответствует данным параметрам.

 

2.4 Расчет нагнетательного  трубопровода от шламового насоса  к гидроциклонам илоотделителя.

 

Рабочая среда в трубопроводе: буровой раствор с мелкими  частицами шлама.

Исходные данные приведены  в таблице 2.1

 

Таблица 2.1 – Исходные данные для расчета

Параметр

Единица измерения

Значение

Расчетное давление

МПа

0,36

Расчетная температура

ºС

50

Плотнсть раствора

кг/м3

1,15

Расход раствора

м3/ч

205

Материал трубопровода

-

сталь 35Г2

Допустимый перепад давления

Па

2000

Расчетная длина трубопровода

м

5,1

Кинематическая вязкость

м2/с

1,005


Определим предварительное  значение внутреннего диаметра трубопровода по формуле:

,         (2.42)

где ρ – плотность раствора, кг/м3;

Q0 - расход жидкости при нормальных условиях, м3/ч;

A - коэффициент, зависящий от давления газа в сети, для расчетного давления сети р=0,33МПа, А=0,12;

B, m1, m - коэффициенты, материала трубопровода, для материала сталь 35Г2 B=0,024, m1=7 ,m=2.

- удельные потери давления, МПа:

,          (2.43)

где - допустимый перепад давления, МПа,

Па/м.

мм.

Принимаем м.

Потери давления в трубопроводе определяются по формуле:

,                            (2.44)

где l - расчетная длина трубопровода постоянного сечения, м;

dв - внутренний диаметр трубопровода, 0,14 м;

λ - коэффициент потерь по длине, определяемый в зависимости от числа Рейнольдса:

,                             (2.45)

где υ - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;

При Re=41836>10000, тогда ,                 (2.46)

,

Па.

1030<1800 – условие выполняется.

Принимаем трубы с  внутренним диаметром  м, материал стали 35Г2

Минимальная толщина  стенки трубопровода:

,         (2.47)

где γ - коэффициент перегрузки давления, γ=1,1;

p - рабочее давление, МПа;

dв - внутренний диаметр трубопровода, м;

R - расчетное сопротивление материала труб, МПа:

,          (2.48)

где σТ - предел текучести материала, для стали 35Г2 σТ=365МПа;

γt - поправочный коэффициент надежности, при расчетной температуре 50ºС и материале труб сталь 35Г2 γt=1,108;

γm - коэффициент надежности по материалу,  для стали 35Г2 γm=1,15;

 МПа.

 м.

Наружный диаметр труб:

,         (2.49)

 м. Принимаем

Вывод: для нагнетательного  трубопровода длиной 5,1 от шламового  насоса к гидроциклонам илоотделителя  принимаем трубы наружным диаметром 152 мм с толщиной стенки 6 мм, изготовленные  из стали 35Г2.

 

 

 

2.5 Подбор шламового  насоса для гидроциклонов илоотделителя

 

Таблица 2.2 – Исходные данные для расчета

Параметр

Единица измерения

Значение

Расход

м3/ч

205

Расчетная температура

ºС

50

Расчетное давление на входе

МПа

0,1

Расчетное давление на выходе

МПа

0,36

Диаметр трубопровода

мм

140


 

2.5.1 Расчёт требуемого напора насоса:

,                   (2.50)

где р1 - давление на входе, МПа;

р2 - давление на выходе, МПа;

ρ - плотность среды, для бурового раствора ρ=1150кг/м3;

g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2;

м.

По напору (23 м) и подаче (205 м3/ч) выбираем агрегат насосный ИНС-220.

Таблица 2.3 - Параметры агрегата насосного ИНС-220

Параметр

Единица измерения

Значение

Максимальная подача насоса

м3/ч

295

Напор насоса при номинальной подаче

м

30

Частота вращения вала насоса

об/мин

3000

Температура рабочей среды

ºС

4…50


 

2.5.2 Расчёт коэффициента быстроходности:

,           (2.51)

где Q - подача насоса, м3/ч;

z - число потоков, z=1;

i - число ступеней давления насоса, i=1,

Для ns=288 тип рабочего колеса - нормальное колесо

Рисунок 2.5 – Схема нормального  колеса

 

2.5.3 Расчёт объемного КПД насоса:

,         (2.52)

где a - коэффициент зависящий от отношения между диаметрами входа и выхода, a=0,68;

 

2.5.4 Расчёт гидравлического КПД насоса:

,        (2.53)

где D1п - условный диаметр живого сечения входа в рабочее колесо, мм:

,            (2.54)

мм = 0,133 м,

.

 

2.5.5 Расчёт механического КПД насоса:

,            (2.55)

.

2.5.6 Расчёт полного КПД насоса:

 

,                      (2.56)

 

2.5.7 Расчёт мощности на валу насоса:

 

                                                                                                      (2.57)

Вт=18 кВт.

 

2.5.8 Расчёт крутящего момента на валу:

 

,                                                                                                          (2.58)

Н·м.

 

2.5.9 Расчёт диаметра вала:

,                                                                                                    (2.59)

где τдоп - допустимое напряжение кручения, τдоп=1,5·107 Н/м2;

м.

 

2.5.10 Расчёт диаметра входа на рабочие лопасти:

 

,                                                                                                   (2.60)

где - диаметр входа в колесо:

,            (2.61)

где - диаметр ступицы колеса:

, принимаем ,                                                     (2.62)

 м.

м.

м.

 

2.5.11 Расчёт длины ступицы колеса:

 

, принимаем  ,                                                        (2.63)

Информация о работе Модернизация системы очистки раствора буровых установок в условия работ ООО «Буровая компания «Евразия»