Автор: Пользователь скрыл имя, 07 Мая 2013 в 17:27, дипломная работа
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.
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
м.
Окружная скорость на входе в каналы рабочего колеса:
,
м/с.
2.5.12 Расчёт скорости входа в рабочее колесо:
м/с.
Из входного параллелограмма, полагая что с1=с1r=c0, получаем:
,
,
где β1 - входной угол:
2.5.13 Расчёт ширины лопаток:
,
где μ1 - коэффициент стеснения входного сечения кромками лопастей, μ1=0,9;
м.
2.5.14 Расчёт окружной скорости на выходе из колеса:
,
где c2r - радиальная скорость на выходе, c2r= c1r=4,94 м/с;
β2 - выходной угол, принимаем ;
м/с.
2.5.15 Расчёт диаметра выхода из рабочих лопастей, мм:
,
м.
2.5.16 Расчёт отношения диаметров входа и выхода:
,
.
2.5.17 Расчёт ширины лопасти на выходе:
,
м.
2.8.18 Расчёт количества лопаток рабочего колеса:
,
где , - углы лопасти на входе и выходе соответственно:
,
где i - угол атаки, i=0…6º, принимаем i=4º;
,
где σ - угол отставания потока, σ=3…5º, принимаем σ=4º;
,
.
Принимаем .
Вывод: расчёт основных параметров насоса показал, что выбранный насосный агрегат ИНС-220 удовлетворяет этим параметрам: подача 205 м3/ч и напор 30 м.
3 МОНТАЖ, ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ
3.1 Характеристика системы очистки бурового раствора
Система очистки бурового раствора входит в состав циркуляционной системы буровой установки 4Э с ДГУ. Общая длина циркуляционной системы на скважине колеблется в пределах 35-50 м; общей длиной желобной системы до 50 м, емкости для реагентов на 10-15 м , приемные емкости на 80-120 м .
При монтаже буровых установок применяют желоба четырехугольного профиля и полукруглые. Большая жесткость желобов полукруглого сечения позволяет приваривать к ним специальные кронштейны для настила переходных дорожек. Монтаж желобов состоит в установке под них металлических козел через каждые 10-12 м. Для уменьшения скорости течения промывочной жидкости в желоба вваривают перегородки высотой 15-18 см. Уменьшение скорости течения благоприятствует выпадению шлама из раствора. Перед каждой перегородкой на дне желоба смонтирована пара: гнездо - клапан насоса с небольшим отводным желобом из труб диаметром 325 мм для отвода шлама в амбар. Такие желоба очень удобны в монтаже и перевозке, так как не подвергаются деформациям, в зимнее время раствор не намерзает на их стенках. Опыт эксплуатации полукруглых желобов показал целесообразность их выпуска с толщиной стенки 6-8 мм.
Очистке промывочного раствора на глубоких скважинах уделяется серьезное внимание, и поэтому на буровых монтируют оборудование как для грубой, так и тонкой очистки.
Грубая очистка промывочного раствора производится виброситами, а тонкая очистка - песко- и илоотделителями. Вибросита находятся в работе во время циркуляции все время, а гидроциклоны включаются в работу только для периодической тонкой очистки раствора (через 3-5 рейсов).
3.2 Монтаж, эксплуатация и ремонт системы очистки
3.2.1 Монтаж вибросит
Монтаж и подъём вибросита осуществляется только в специальных местах. Необходимо использовать надлежащие стропы, способные выдержать вес оборудования. Необходимо убедится в отсутствии на установке образований твердых веществ или незакрепленного оборудования, которые могут осыпаться/падать при подъеме или увеличивать вес свыше указанного в руководстве по монтажу и техническому обслуживанию. Во избежание повреждений установки использовать траверсы. Поднимать оборудование в обозначенных местах и устанавливать его на опорной конструкции.
Запрещается присоединять стропы к кассете вибросита или вокруг вибродвигателей.
Перед запуском оборудования необходимо демонтировать транспортировочные скобы, их устанавливают на заводе-изготовителе, во избежание повреждения кассеты во время транспортировки.
Вибрация, передаваемая виброситом через его подвесную систему, является незначительной. Емкость для бурового раствора или опорная конструкция, на которые устанавливается вибросито, должны выдерживать максимальный вес (во влажном состоянии). Важно, чтобы при монтаже установки она была на одном уровне в обоих направлениях, что обеспечит равномерную подачу флюида в приемный бункер. Выравнивание обычно осуществляется между салазками вибросита и опорной конструкцией. После выравнивания установку нужно закрепить на опорной конструкции сваркой прихваточным швом или иными механическими средствами.
Вибросито следует устанавливать только там, где имеются пешеходные дорожки, предоставляющие к ней безопасный доступ, освещение и поручни, необходимые для замены сит и периодического технического обслуживания.
Поточная линия должна привариваться непосредственно к баку-поддону вибросита. Необходимо тщательно закрепить поточную линию на колоннах труб или иных конструкциях, так чтобы бак-поддон выдерживал статическую нагрузку не более 500 кг. Выход нижнего потока можно направлять в любую сторону от салазок путем вставки в салазки донного шибера. При необходимости можно сделать желоб, подходящий к направляющим частям дверцы.
3.2.2 Эксплуатация вибросита
Вибрационное сито использует предварительно натянутые сита. На нижней стороне все сита имеют защитную резиновую поверхность. Сита должны иметь прокладки, установленные во избежание каких-либо повреждений кассеты вибросита. Вибросито регулируется от трех градусов вверх (+3) до трех градусов вниз (-3). Регулировать можно и при работе установки. Наиболее эффективный угол наклона деки зависит от вида сита, концентрации бурового раствора и дебита. Рекомендуется, чтобы угол наклона деки был отрегулирован так, чтобы флюид покрывал 75-80% поверхности. Эксплуатация вибросита при неоправданно высоких значениях угла наклона деки может привести к преждевременному износу сита и позволит буровому шламу размываться и проходить через сито.
Для удаления и замены сита необходимо выполнить следующие операции:
1) остановить все вибродвигатели, нажав на кнопку СТОП ручного стартера;
2) дождаться полной остановки вибросита;
3) извлечь 2 клина фиксирующих сетку в уплотнении типа «Р»;
4) снять старое сито, очистить место под ситом и установить новое сито;
5) установить фиксирующие клинья на место и закрепить их;
6) запустить вибродвигатель,
нажимая кнопку «пуск» на
Необходимо устанавливать сита, соответствующие условиям бурения.
Мелкие сита, используемые на вибрационном сите, временами могут засоряться из-за налипания твердых веществ, чешуек или солей. Рекомендуется, чтобы сита на местах ежедневно прочищались высоконапорной жидкостью, удаляющей эти образования и восстанавливающей рабочие характеристики сит. Перед остановкой вибросита и использованием его для небуровых работ (перемещение, спуск обсадной колонны и т.д.) сита необходимо тщательно вычистить.
При очистке сит никогда ни в коем случае нельзя использовать проволочную щетку.
3.2.3 Техническое обслуживание и ремонт вибросит
Смазка вибродвигателя: каждый вибродвигатель имеет два подшипника, требующих смазки. При постоянной эксплуатации (приблизительно 3000 часов) каждые 90 дней подшипники вибродвигателей необходимо смазывать смазкой Kluber Isoflex TOPAS. Не наносить смазки больше, чем нужно, так как это повысит температуру подшипников и снизит срок их эксплуатации.
Смазка соединений: большинство нарезных соединений (гайки и болты) на вибросите выполнены из нержавеющей стали. Использование противозадирной смазки обеспечивает легкость демонтажа и предохраняет от стирания резьбы. Противозадирную многокомпонентную смазку для резьбы можно свободно применять к любым нарезным соединениям при замене деталей установки.
Бак-поддон необходимо тщательно очищать водой от осадка.
Раз в месяц проводить визуальную инспекцию на предмет образования трещин и разбухания. Менять контурные изоляторы нужно раз в год или по мере необходимости.
Слегка поврежденные сита можно отремонтировать, используя маслостойкий силикон. Данный метод ремонта рекомендуется лишь для сит с поврежденной площадью менее 10-15%. Если процент больше, то рекомендуется от этого сита отказаться. Сильно поврежденное сито правильно работать не будет и не обеспечит необходимой границы отделения.
Возможные неисправности при работе вибросит, причины и способы их устранения представлены в таблице 3.1
Таблица 3.1 - Неисправности вибросит, причины и способы их устранения
Неисправность |
Возможная причина |
Способ устранения |
1.Ослаблен клин виброкассеты
|
а) Неправильно установлен клин б) Твердые отложения под виброкассетой или клином |
Проверить, полностью ли вставлен клин |
2. Скоба клина на корзине не держит клин |
Клин загнали слишком далеко |
Вернуть скобу на корзине обратно в нормальное положение |
3. Шлам накапливается на одной стороне корзины или не просеивается как необходимо |
а) Не работает один вибродвигатель б) Один вибродвигатель вращается в противоположном направлении в) Установка не выравнена |
Проверите вибродвигатель и панель управления Сменить направление вращения
Выравняйте установку |
4. Вибросито издает необычный громкий звук
|
а) Клин или клинья имеют свободный ход б) Износились подшипники вибратора в) Неверный клиренс между корзиной и рамой основания г) Ослаблены фиксаторы или крепления |
Проверить и повторно установить клинья Замените двигатель
Выяснить причину и устранить ее Найти и закрепить их |
5. Вибратор перегревается (на 70 градусов выше окружающей температуры) |
а) В подшипниках отсутствует смазка б) Износились подшипники |
Смазать подшипники
Заменить двигатель |
6. На сите накапливается раствор или вокруг выкидной линии слишком много разливов |
Слишком маленький размер ячеек сита |
Отрегулировать угол наклона сита, или установить сито с большим размером ячеек |
3.2.4 Монтаж СГУ
Вибросито-гидроциклонная установка для тонкой очистки бурового раствора обычно монтируется над амбаром для бурового шлама. Установка должна монтироваться как можно более вровень для сварки и крепления болтами установки к ёмкости, так как отклонения будут менять отдельные свойства сит.
Насосы, осуществляющие подачу раствора к гидроциклона песко- и илоотделителя, лучше всего работают при полном всасывании. При возможности необходимо устанавливать насосы ниже обычного нормального уровня раствора в ёмкостях. В ином случае необходимо держать всасывающую трубу поднятой как можно меньше и использовать обратный в нижнем конце всасывающей трубы.
СГУ так же должна быть снабжена соединением входной линии, размещённым на илоотделителе и соединением байпасной линии, размещённой на раме установки. Входная линия позволит потоку направляться к ситам, если на илоотделителе активируется байпас. Соединение входной линии обеспечивается входным фланцевым соединением диаметром 254 мм. Соединение байпасной линии используется только при обходе вибросит.
Гидроциклоны песко- и илоотделитель состоят из батарей гидроциклонов разного диаметра, специально сконструированных для удаления частиц соответствующих размеров из буровых растворов. Входные коллекторы гидроциклонов питается от центробежных шламовых насосов, расположенного вниз по потоку от вибрационного сита. Для обвязки используется манифольд диаметром 152 мм, что соответствует размеру входных коллекторов. Гидроциклоны разделяет буровой раствор на два жидкостных потока. "Нижний поток" представляет собой довольно сухую суспензию (пульпу), выходящую из нижней части гидроциклонов, а также некоторое количество остаточного бурового раствора. "Верхний поток" состоит из бурового раствора и мелкой выбуренной породы (бурового шлама), выходящих из верхней части гидроциклонов. «Нижний поток» направляется на осушающее вибросито, а «верхний поток» в ёмкость песко- и илоотделителя.
Гидроциклоны должны обеспечивать свою пропускную способность при рабочем давлении 0,31 МПа: для пескоотделителя - 113,5 м \ч, для илоотделителя 17,5 м \ч.
3.2.5 Техническое обслуживание и ремонт СГУ
При эксплуатации СГУ необходимо следить за правильностью работы гидроциклонов, то есть «нижний поток» на выходе из гидроциклона должен быть в виде «зонтика». Так же необходимо следить за герметичностью работы манифольда, не допускаются утечки через фланцевые и муфтовые соединения.
Рабочее давление подачи
на входных коллекторах