Илоотделитель ИГ-45М

Спецификация ИГ-45М.doc

Манометр ДМР 100-М-Ш2-06 МПа-25-У2-02 ТУ4212-101-00227471-2003
Заглушка 125-60 ГОСТ 12836-67
Прокладка ПРП-40.К-125.300 ГОСТ 19177-81
Прокладка ПРП-40.К-10.300 ГОСТ 19177-81
Болт М10-8g×35.66.029 ГОСТ 7798-70
Болт М14-8g×30.66.029 ГОСТ 7798-70
Болт М18-8g×65.66.029 ГОСТ 7798-70
Шайба 12.02 ВСт3.029 ГОСТ 1371-78
Шайба 16.02 ВСт3.029 ГОСТ 1371-78
Шайба 20.02 ВСт3.029 ГОСТ 1371-78
Гайка М10-6Н.5 ГОСТ 5915-70
Гайка М14-6Н.5 ГОСТ 5915-70
Гайка М18-6Н.5 ГОСТ 5915-70
Хомут ХФ-80 ГОСТ 24137-80

гайка.dwg

Гидроциклон_на печать.dwg

Испытать при давлении
превышающим рабочее в 1.5-2 раза.
Неуказанные предельные отклонения

Цилиндр Илоотделителя.dwg

Сталь 15Х ГОСТ 1050-88
*Размер для справок.
Неуказанные скругления 0.5-1.0мм.
Неуказанные допускаемые отклонения размеров отливки по 5 кл.
точночти ГОСТ 2009-55.
Внутреннюю поверхность гумировать резиновой смесью ТУ 38 105 1082-86 до получения
требуемых конструктивных размеров и
Неуказанные отклонения размеров H12

ПЗ_ИГ-45М.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РТ
Кафедра нефтегазового оборудования
«Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин»
ИЛООТДЕЛИТЕЛЬ ИГ45-М
КРАТКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ..5
1 Илоотделители отечественного производства . 6
2 Илоотделители зарубежного производства . 11
3 Сравнительный анализ 13
НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВЫБРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ 19
2 Конструкция и принцип действия выбранного оборудования 20
МОНТАЖ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ 22
2 Техническое обслуживание и ремонт 23
3 Характерные неисправности и методы их устранения 24
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ..254.1 Техника безопасности при монтаже эксплуатации наладке и ремонте проектируемого объекта ..27
1 Расчёт конструктивных параметров гидроциклона 29
2 Расчёт основных параметров гидроциклона 31
3 Проверка турбулентного режима ..32
4 Гидравлический расчет промывки скважин .34
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 40
Буровой раствор - смесь глины воды и химических соединений закачиваемая как правило на забой по бурильной колонне во время бурения для смазки и охлаждения забойного инструмента очистки забоя от выбуренной породы поддержания необходимо давления и сообщения забойному двигателю гидравлической энергии.
От качества очистки бурового раствора зависит не только скорость бурения и ресурс бурового оборудования но и глинизация стенок скважины. Именно поэтому повышение степени очистки бурового раствора является важнейшей задачей. Очистное оборудование должно обладать высокой надёжностью т.к. технология бурения не допускает прекращения циркуляции бурового раствора во время бурения.
Циркуляционные системы современных буровых установок имеют в своём составе блок очистки состоящий из резервуаров для сбора отстаивания и разделения бурового раствора шламовых насосов вибросит пескоотделителей илоотделителей центрифуг желобной и трубопроводной систем запорной и регулирующей арматуры и т.д.
В данной работе рассмотрены современные илоотделители - оборудование третьей ступени очистки бурового раствора.
КРАТКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
Илоотделитель является ключевой частью оборудования в любой системе по контролю содержания твердой фазы (частиц ила в буровом растворе). Илоотделитель эффективно удаляет большие количества выбуренной породы (бурового шлама) из неутяжеленных буровых растворов. Когда илоотделитель используется в сочетании с пескоотделителями глиноотделителями и центрифугами он значительно “облегчает” создаваемую твердой фазой нагрузку на оборудование которое расположено вслед за ним по потоку таким образом улучшая производительность этого оборудования и сокращая расходы связанные с его эксплуатацией.
Илоотделитель представляет собой батарею гидроциклонов (6-16 шт.) соединённых параллельно с общей питающей и выкидной линиями.
Основной рабочий орган – гидроциклон. Он представляет собой сосуд состоящий из верхней короткой цилиндрической и нижней удлинненой конической частей с входным и 2-мя выходними патрубками. Буровой раствор после очистки на виброситах подаётся под небольшим давлением по трубопроводу через сужающийся тангенциально установленный входной (питающий) патрубок во внутреннюю цилиндрическую полость.
1 Илоотделители отечественного производства
Рисунок 1.1. Илоотделитель ИГ-45 ВНИИнефтемаш
Техническая характеристика илоотделителя ИГ-45 представлена в таблице 1.1.
Таблица1.1 - Технические характеристики ИГ-45
Пропускная способность лс
Внутренний диаметр гидроциклонов мм
Рабочее давление перед гидроциклонами МПа
Количество гидроциклонов
Габаритные размеры мм не более:
Рисунок 1.2 - Илоотделитель ИГ45-М
Техническая характеристика илоотделителя ИГ45-М представлена в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Технические характеристики ИГ45-М
Наименьший размер частиц плотностью 2600 кгм3 удаляемых на 95% и более при работе на буровом растворе плотностью 1200 кгм3 мм
Диапазон регулирования диаметра илового отверстия мм
Илоотделитель тонкой очистки ИГ4575-К является аналогом серийного ИГ 4575. Круговое размещение гидроциклонов позволяет получить равномерное распределение бурового раствора между гидроциклонами что обеспечивает эффективную работу илоотделителя ИГ 4575-К.
Рисунок 1.3 - Илоотделитель а) ИГ-4575; б) ИГ-4575К
Технические характеристики илоотделителей ИГ-4575 ИГ-4575К представлены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Технические характеристики ИГ-4575 ИГ-4575К
Наименьший размер частиц плотностью 26 х 103 кгм3 удаляемых на 95% и более при работе на буровом растворе плотностью (11х103 - 12х103) кгм3 мм
Предназначен для очистки неутяжеленного бурового раствора от частиц выбуренной породы размером менее 08 мм. Параллельное расположение гидроциклонов уменьшенная длина блока коллекторов увеличенная высота шламосборника с откидными бортами другие конструктивные изменения обеспечивают эффективную и безопасную работу илоотделителя.
Рисунок 1.4 – Илоотделитель ИГ-45М-2
Техническая характеристика илоотделителя ИГ-45М-2 представлена в таблице 1.4.
Таблица 1.4 - Технические характеристики ИГ-45М-2
2 Илоотделители зарубежного производства
Сводная характеристика илоотделителей фирмы “Svako” (США) представлена в таблице 1.5.
Таблица 1.5 - Илоотделители фирмы “Svako” (США)
Диаметр гидроциклона
Давление перед гидроциклоном МПа
Размер удаляемых частиц при 95%-ном извлечении мкм
Сводная характеристика илоотделителей фирмы “Pioneer Centrifuging” (США) представлена в таблице 1.6.
Таблица 1.6 - Илоотделители фирмы “Pioneer Centrifuging” (США)
Сводная характеристика илоотделителей фирмы “Baroid” (США) представлена в таблице 1.7.
Таблица1.7 - Илоотделители фирмы “Baroid” (США)
3 Сравнительный анализ
Гидроциклоны типа ГЦР РИФ и ГЦК РИФ с эвольвентным вводом питания
Гидроциклоны предназначены для классификации и обогащения в водной среде тонкоизмельченных материалов по гидравлической крупности для сгущения и дешламации продуктов обогащения.
Конструкция гидроциклонов предусматривает их использование в различных операциях классификации с учетом особенности минерального сырья.
В зависимости от цикла классификации: футеровки цилиндрической и конической частей гидроциклонов изготавливается из различных износостойких эластомерных материалов (резины полиуретана и др.) - гидроциклоны типа ГЦР; футеровки цилиндрических частей гидроциклона (корпус и вставки) изготавливаются из износостойкой резины конические части - из карбида кремния - гидроциклоны типа ГЦК.
Оба типа гидроциклонов комплектуются песковыми насадками изготавливаемыми из карбида кремния и других керамических материалов.
Отличительной особенностью гидроциклонов являются: эвольвентный ввод питания и наличие легкосъемных вставок футерованных износостойкой резиной которые позволяют изменить высоту цилиндрической части гидроциклона. Вставки входят в комплект изделия и их количество согласовывается с Заказчиком.
Рисунок 1.5 - Гидроциклон с песковой насадкой
Сравнительный анализ гидроциклонов типа ГЦР РИФ и ГЦК РИФ представлен в таблице 1.8.
Таблица 1.8 - Сравнительный анализ гидроциклонов
Диаметр гидроциклона мм
Диаметр эквивалентного отверстия мм
Диаметр сливного отверстия мм
Диаметр пескового отверстия мм
Производительность по питанию при давлении 01 МПа м3ч
Габаритные размеры мм не более
Для получения тонкого слива требуется применение гидроциклонов небольшого размера имеющих сравнительно небольшую производительность. Увеличение производительности обеспечивается в результате объединения гидроциклонов в батареи имеющие общее питание разгрузку слива и песков. На базе гидроциклонов типа ГЦК и ГЦР разработаны батарейные установки на различную производительность по питанию. Установка включает в себя емкость слива емкость для песков и распределительную коробку из которой поступает питание на все гидроциклоны. Питание в каждый гидроциклон осуществляется по патрубкам которые снабжены шланговыми клапанами с помощью которых можно регулировать как в ручном так и в автоматическом режиме подачу питания и производительность батарейной установки.
Рисунок 1.6 - Батарейная установка гидроциклонов
Конструкция гидроциклонов позволяет:
добиться практически идеальной геометрии проточной части
увеличить эффективность классификации и снизить величину граничного зерна разделения
снизить затраты при эксплуатации
повысить стабильность и надежность работы оборудованиякачество ведения смежных технологических процессов
Гидроциклон типа Х45-3
Рисунок 1.7 - Гидроциклон типа Х45-3
Гидроциклоны типа Х45-3 предназначены для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) от механических примесей с объемной массой частиц более 2 гсм3 и размером не более 2 мм в шлифовальных хонинговальных и др. станках рабочим инструментом которых является абразивный материал.
Гидроциклон очищает водные эмульсии минеральных масел масляные и синтетические СОЖ и другие жидкости вязкость которых до 8 мм2с в диапазоне температур 10 - 55 °С при температуре окружающей среды 1 — 40 °С. Загрязненность СОЖ на входе в гидроциклон не должна превышать 35 гл.
Гидроциклоны типа Х45-3 не рассчитаны для работы в следующих условиях:
в среде содержащей едкие газы пары или растворы едких веществ в концентрациях разрушающих материалы из которых изготовлены гидроциклоны;
во взрывоопасной среде.
Климатическое исполнение и категория размещения гидроциклонов предназначенных для стран с умеренным климатом — УХЛ4 для стран с тропическим климатом - 04.1.
Пример условного обозначения гидроциклона с номинальным расходом 50 лмин климатического исполнения УХЛ категории 4 — Гидроциклон Х45-ЗЗУХЛ4
Сравнительный анализ гидроциклонов типа типа Х45-3 представлен в таблице 1.9.
Таблица 1.9 – Сравнительный анализ гидроциклонов типа Х45-3
Номинальный расход лмин
Давление на входе в гидроциклоне МПа номинальное
Перепад давлений при номинальном расходе МПа:
Номинальная тонкость очистки мм
Степень очистки % не менее
Габаритные размеры мм
График зависимости расхода от вязкости при перепаде давлений Ар=02МПа приведен на рис. 1.
Основные габаритные и присоединительные размеры гидроциклонов приведены на рис. 2.
Гидроциклон Х45-3 (1 шт.)
Паспорт (в один упаковочный ящик) *
Для гидроциклонов Х45-32 и Х45-33:
Наконечник Х45-33.10.00СБ (2 шт)
Кольцо 042-048-36-24 (1; 2)
Конус X45-33.0Q.02 (1 шт)
Для гидроциклона Х45-34:
Наконечник Х45-34.10.00СБ (2 шт.)
Кольцо 080-085-25-2-4 (1; 2)
Конус Х45-34.00.02 (1 шт.)
НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВЫБРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Илоотделитель гидроциклонный ИГ45-М предназначен для отчистки неутяжеленного бурового раствора от частиц выбуренной породы размером менее 08 мм при бурении нефтяных и газовых скважин.
Климатическое исполнение – У категория размещения – 2 температура окружающего воздуха от 40 градусов С до минус 45 градусов С для условий транспортирования и хранения. Температура окружающего воздуха при эксплуатации должна быть не ниже 1 градуса С.
Увеличенная высота шламосборника исключает разбрызгивание шлама.
Техническая характеристика илоотделителя ИГ45-М представлена в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Технические характеристики ИГ45-М
2 Конструкция и принцип действия выбранного оборудования
Основными рабочими органами илоотделителя ИГ45-М(рисунок 2.1) являются гидроциклон 1 блок коллекторов 2 шламосборник 5 с патрубком и отводом и клапанно-рычажная система.
Рисунок 2.1 - Принципиальная схема ИГ45-М
Принцип действия гидроциклона основан а использовании центробежной силы для отдаления из бурового раствора твердых частиц.
Режим работы гидроциклона регулируется изменением размера пескового отверстия.
Изменение размера пескового отверстия обеспечивается деформацией диафрагмы поворотом гайки.
При повороте гайки вправо размер пескового отверстия уменьшится при повороте влево-увеличится.
Клапанно-рычажная система во взоимодействии с питающим коллектором и шламосборником предназначена для исключения потерь бурового раствора при остановках илоотделителя.
Принцип действия клапанно рычажной системы основан на использовании давления в питающем коллекторе.
При работающем илоотделителе давление в питающем коллекторе деформирую диафрагму перемещает клапан в верхнее положение обеспечивая тем самым свободное истечение пульпы из шламосборника 5 через открытый патрубок.
При остановке илоотделителя внутри питающего коллектора исчезает давление клапан под действием собственного веса опускается и перекрывает патрубок шламосборника 5. Буровой раствор находящийся внутри гидроциклона 1 и блока коллекторов 2 сливается в шламосборник 5 наполняет его и через отвод направляется в циркуляцию для повторного использования.
МОНТАЖ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ
Монтажные работы должны выполняться в соответствии с действующими в нефтегазодобывающей промышленности правилами техники безопасности.
Перед монтажом необходимо снять защитную упаковку с трубного основания и гидроцилиндров. Ветошью смоченной в керосине удалить антикоррозийную смазку со всех металлических частей. Осмотреть внутреннюю поверхность гидроциклонов. Покрытие не должно иметь трещин сколов вздутий отслоений гуммированного материала. Установить 6 гидроциклонов на трубчатое основание согласно сборочному чертежу используя входящие в комплект поставки хомуты.
Илоотделитель монтируется на раме блока очистки согласно чертежу на блок очистки и надёжно закрепляется болтовым или быстросъёмным хомутным соединением. Питающий коллектор через шиберную задвижку соединяется с нагнетательным трубопроводом шламового насоса подающего буровой раствор прошедший очистку в пескоотделителе. Сливной коллектор соединяется с трубопроводом приёмных ёмкостей буровых насосов. Конструкция илоотделителя допускает несколько вариантов расположения сливного и нагнетательного трубопроводов. Трубопроводы по возможности должны быть короткими и с минимальным числом изгибов.
Для удобства контроля режима работы осмотра и технического обслуживания илоотделитель следует монтированть возле трапов.
После монтажа необходимо проверить затяжку фланцевого и хомутного соединений. Произвести первый пуск: первые 5 мин. на давлении от Pном затем плавно увеличить давление до номинального. Во время работы илоотделителя не допускается повышенный шум и течь жидкости через уплотнения. После 20 минут работы остановить илоотделитель снять
гидроциклоны и осмотреть их внутреннюю поверхность. Покрытие не должно иметь трещин сколов вздутий отслоений гуммированного материала.
2 Техническое обслуживание и ремонт
Илоотделитель являясь ответственным агрегатом как блока очистки так и всей буровой установки работает в тяжёлых условиях: высокая абразивность и коррозийность бурового раствора перепады температур окружающей среды. Всё это накладывает свою специфику на обслуживание данного оборудования.
При повседневной эксплуатации следует осматривать фланцевые соединения у выкидного и питающего трубопроводов фланцевых заглушек манометра; крепление гидроциклонов. В случае обнаружения потёков необходимо подтянуть соответствующие болтовые соединения (допускается незначительная течь через уплотнители). При необходимости во время спуско-подъёмных операций уплотнения заменяют.
Ресурс илоотделителя ИГ45-М при плотности бурового раствора 1200 кгм3 и содержании твердой фазы 3÷5% составляет 5000 часов. По прошествии данного срока гидроциклон(ы) следует заменить на новыевосстановленные. Ресурс напорной и выкидной труб зависит от коррозионности бурового раствора и составляет 20000 часов.
Ремонт илоотделителя заключается в восстановлении внутренней поверхности гидроциклонов.
Основной неисправностью последних является абразивный и химический износ внутреннего рабочего покрытия выполненного из прочной масло- нефтестойкой резины.
Восстановление гидроциклона выполняют в следующем порядке:
удаление отработавшего покрытия;
подготовка конусной и цилиндровой поверхностей гидроциклона
гумирование резиновой смесью ТУ 38105 1082-86.
испытание гидроциклона при давлении превышающим номинальное в 15÷2 раза.
3 Характерные неисправности и методы их устранения
Характерные неисправности илоотделителя ИГ45-М и методы их устранения представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Характерные неисправности и методы их устранения
Шлам не выгружается через песковое отверстие
Забилось песковое отверстие
Отвернуть гайку снять диафрагму почистить отверстие
Шлам из пескового отверстия выгружается в виде "жгута
Диаметр пескового отверстия меньше требуемого
Поворотом гайки влево увеличить диаметр пескового отверстия
Большие потери раствора через песковое отверстие плотность пульпы менее 16гкуб.см
Диаметр пескового отверстия больше требуемого
Поворотом гайки вправо уменишить диаметр пескового отверстия
При работе илоотделителя не срабатывает клапан
Нарушена герметичность диафрагмы под штоком
Просачивается раствор из-под штока
При остановке илоотделителя не срабатывает отвод
Недостаточное наполнение шламосборника раствором из-за неплотного прилегания клапана к сливному патрубку
Обеспечить плотное прилегание клапана к сливному патрубку
Просачивается раствор через стенки сменных деталей гидроциклона
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Безопасность жизнедеятельности - это состояние деятельности при которой с определенной вероятностью исключаются потенциальные опасности влияющие на здоровье человека.
Безопасность следует принимать как комплексную систему мер по защите человека и среды его обитания от опасностей формируемых конкретной деятельностью. Чем сложнее вид деятельности тем более компактна система защиты.
Для обеспечения безопасности конкретной деятельностью должны быть решены три задачи.
Произвести полный детальный анализ опасностей формируемых в изучаемой деятельности.
Разработать эффективные меры защиты человека и среды обитания от выявленных опасностей. Под эффективными подразумевается такие меры по защите которые при минимуме материальных затрат эффект максимальный.
Разработать эффективные меры защиты от остаточного риска данной деятельности. Они необходимы так как обеспечение абсолютную безопасность деятельности не возможно предпринять.
Обеспечение безопасности жизнедеятельности человека (рабочий обслуживающий персонал) на производственных предприятиях занимается «охрана труда».
Охрана труда - это свод законодательных актов и правил соответствующих им гигиенических организационных технических и социально-экономических мероприятий обеспечивающих безопасность сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда (ГОСТ 12.0.002-80).
Охрана труда и здоровье трудящихся на производстве когда особое внимание уделяется человеческому фактору становится наиважнейшей задачей. При решении задач необходимо четко представлять сущность процессов и отыскать способы (наиболее подходящие к каждому конкретному случаю) устраняющие влияние на организм вредных и опасных факторов и исключающие по возможности травматизм и профессиональные заболевания.
Охрана труда неразрывно связана с науками: физиология профессиональная патология психология экономика и организация производства промышленная токсикология комплексная механизация и автоматизация технологических процессов и производства.
При улучшении и оздоровлении условий работы труда важными моментами является комплексная механизация и автоматизация технологических процессов применение новых средств вычислительной техники и информационных технологий в научных исследованиях и на производстве.
Осуществление мероприятий по снижению производственного травматизма и профессиональной заболеваемости а также улучшение условий работы труда ведут к профессиональной активности трудящихся росту производительности труда и сокращение потерь при производстве. Так как охрана труда наиболее полно осуществляется на базе новой технологии и научной организации труда то при разработке и проектировании объекта используются новейшие разработки.
Охрана труда тесно связана с задачами охраны природы. Очистка сточных вод и газовых выбросов в воздушный бассейн сохранение и улучшение состояние почвы борьба с шумом и вибраций защита от электростатических полей и многое другое.
1 Техника безопасности при монтаже эксплуатации наладке и ремонте проектируемого объекта
При выполнении монтажных работ и ремонтных работ необходимо соблюдать требования СНиП и ССБТ а также согласовывать все работы с действующими стандартами нормами и правилами. К работам по ремонту и монтажу оборудования и конструкций допускаются рабочие не моложе 18 лет прошедшие вводный инструктаж по технике безопасности и получившие удостоверение на право производства указанных работ. А также монтажник обязан использовать все средства индивидуальной защиты: спецодежду спецобувь предохранительный пояс каску и другие средства в соответствии с выполняемой работой.
При монтаже и ремонте оборудования или конструкций запрещается:
работать без средств индивидуальной защиты или использовать средства предназначенные для других работ
поднимать конструкции вес которых превышает грузоподъемность крана или лебёдки
поднимать конструкции засыпанные землёй заложенные другими предметами или примёрзшие к земле
поправлять ударами молота или лома канаты и загонять стропы в зёв крюка
удерживать руками или клещами соскальзывающие с оборудования (конструкции) при их подъёме канаты
находится на оборудовании (конструкции) во время подъёма
находится под поднимаемым оборудованием а также находится в непосредственной близости от него
освобождать краном защемленные конструкцией канаты
оставлять груз в подвешенном состояние во время перерыва в работе
монтировать или демонтировать оборудование находящееся под напряжением
монтировать или ремонтировать оборудование без принципиальной монтажной схемы разработанной предприятием-производителем или проектной организацией
монтировать или ремонтировать оборудование не обученным специально персоналом
Для безопасной эксплуатации оборудования на основе приборов автоматического контроля применяют три вида извещения персонала:
Контрольную - для сообщения о работе или остановке всего оборудования начиная от вентилятора и заканчивая запорными клапанами.
Предупредительную - для извещения персонала о возникновении каких-либо изменений и отклонений в оборудовании систем вентиляции и кондиционирования которые могут привести к аварийной ситуации.
Аварийную - для извещения персонала об отключении оборудования и включении устройств автоматической защиты а следовательно о возникновении аварийной ситуации.
Исходные данные для расчёта:
подача в илоотделительQ=140 м3ч;
диаметр гидроциклонаD=015 м =15 см;
диаметр питающей насадки dп=003 м =3 см;
диаметр сливной насадки dc=004 м =4 см;
диаметр шламовой насадки dш=002÷0012 м =
плотность жидкой фазы раствора ρж=1200 кгм3 =
плотность твёрдой фазы раствораρт=2600 кгм3 =
диаметр нагнетательной и выкидной труб dтр=0125 м =
1 Расчёт конструктивных параметров гидроциклона.
Расчет произведен в соответствии с методикой представленной в литературе [4].
Гидроциклон - аппарат применяемый для обесшламливания сгущения шламов и продуктов флотации осветления оборотных вод классификация рудной пульпы и для обогащения тонких фракций угля и руд в водной среде и в тяжелых суспензиях.Гидроциклон состоит из цилиндрическойчасти с патрубком для тангенциального ввода пульпы под давлением 05—3 кгссм2 и конической части с углом конусности 10—60°.
Расчёт конструктивных параметров гидроциклона ведется для определения необходимых диаметров питающей и сливной насадки диаметра шламовой насадки а также высоты цилиндрической и конической части гидроциклона.
Рисунок 5.1 – Гидроциклон
Диаметр питающей насадки:
где Dг – диаметр гидроциклона
dп=(0125÷025)15=188÷375 см =00188÷00378 м
Принимаем dп=3 см =003 м
Диаметр сливной насадки:
dс=(025÷050)15=375÷75 см =00375÷0075 м
Принимаем dс=4 см =004 м
Песковые насадки гидроциклона (шламовые насадки гидроциклона) служат для выгрузки шламов песка из гидроциклона. Песковые насадки являются важным элементом гидроциклона ведь благодаря размеру диаметра песковой насадки на выходе получают нужную крупность слива. Стандартные песковые насадки изготавливаются из износостойкого полиуретана. В зависимости от типа песковой (шламовой насадки) существуют разные способы крепления к гидроциклону.
Рисунок 5.2 – Песковые (шламовые) насадки гидроциклона
Диаметр шламовой насадки:
dш=(015÷045)4=06÷18 см =0006÷0018 м
Принимаем dc=18 см =0018 м
Высота цилиндрической части гидроциклона:
h1=(1÷12)15=15÷18 см =0015÷0018 м
Принимаем h1=15 см =0015м
Высота конической части гидроциклона:
h2=15(2·tg(202))=425 см =0425 м
2 Расчёт основных параметров гидроциклона.
По заданной подаче в илоотделитель определяем подачу в один
где n – кол-во гидроциклонов в илоотделителе.
Потребное давление на входе в гидроциклон определяем по эмпирической формуле:
где – коэффициент производительности.
Исходя из очищаемой среды и угла конуса принимаем =07 тогда:
Диаметр граничного зерна определяем по формуле:
где 2 ~ 05 – опытный коэффициент; ТП – содержание песка в исходном буровом растворе %.
В илоотделитель поступает предварительно очищенный в пескоотделителе буровой раствор с содержанием песка Тп= 5%.
3 Проверка турбулентного режима.
Для лучшей степени очистки а так же предотвращения закупоривания илоотделителя в питающем и сливном трубопроводах должно выполняться условие турбулентного режима течения бурового раствора.
где – кинематическая вязкость очищаемого бурового раствора.
Кинематическая вязкость находится по формуле:
где – коэф. динамической вязкости бурового раствора.
Принимаем =001 Па·с находим кинематическую вязкость:
По формуле (2.9) находим число Рейнольдса:
Re>2320 – турбулентный режим течения бурового раствора.
Определяем значение нижнего предельного числа Рейнольдса:
где Δэ - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубы (для стальных бесшовных труб DЭ=1×10-62×10-6 м)
20ReReпр.н. – зона гидравлически «гладких» труб.
4 Гидравлический расчет промывки скважин
Расчет произведен в соответствии с методикой представленной в литературе [6].
Определим потери давления в циркуляционной системе.
Диаметр бурильных труб: DБТ=146 мм с толщиной стенки =9 мм;
Обвязка буровой: диаметр стояка DСТ=168 мм
диаметр ведущей трубы DВТ=140 мм;
Общие потери слагаются из потерь в каждом элементе системы кругового движения промывочной жидкости в процессе бурения:
P = PТР + PКП + PЗ + PД + PНЛ + Pтурб(5.4.1)
Подача давления в бурильных трубах:
PТР=αТРρQ2L = 520*10-8*1200*00552*1950 = 0036 Па (5.4.2)
где αТР – коэффициент пропорциональный коэффициенту сопротивления
ρ – плотность промывочной жидкости кгм3; ρ=1200 кгм3;
Q – расход жидкости м3с; Q=0055 м3с ;
L – длина колонны бурильных труб м;
L = 2000 - lУБТ = 2000-50 = 1950 м
Потери давления в одном замковом соединении:
PЗ = αЗ ρQ2 = 2*10-5*1200*00552 = 72*10-5 Па (5.4.3)
Во всех замковых соединениях при среднем расстоянии между ними 10 м потери давления будут:
ΣPЗ = PЗ = (72*10-5)*=0014 Па (5.4.4)
Потери давления в утяжелённых бурильных трубах
PУБТ = αУБТ ρQ2lУБТ = (224*10-5)*1200*00552*50 = 0004 Па (5.4.5)
Потери давления в кольцевом пространстве
PКП = αКП ρQ2L = (50*10-8)*1200*00552*2000 = 00036 Па (5.4.6)
где αКП – табличный коэффициент
Потери давления в обвязке вычисляются как сумма потерь давления в отдельных её элементах.
Для этого необходимо вначале определить коэффициент потерь давления в обвязке:
αНЛ = αСТ αВЕРТ αВЕД.ТР. = 00004 + 00024 + 00009 = 00034 (5.4.7)
далее с учетом данного коэффициента определяют потери давления:
РНЛ = αНЛ*ρ*Q2 = 00034*1200*00552 = 00123 Па (5.4.8)
Потери давления в долотных отверстиях
РД = αД ρQ2 = (440*10-5)*1200*00552 = 00159 Па (5.4.9)
Суммарные потери давления в циркуляционной системе буровой установки находятся как сумма потерь во всех ее элементах:
РГП = PТР + PКП + ΣPЗ + PУБТ + РНЛ + РД = 0036 + 00036 + 0014 + 0004+ + 00123 + 00159 = 0086 Па (5.4.10)
Давление на выкиде насоса в случае турбинного способа бурения определяется как сумма потерь в циркуляционной системе и перепада давления на турбобуре:
P = PГП + Pтурб = 0086 + 0064 = 015 Па (5.4.11)
где Pтурб – перепад давления на турбине турбобура определяется по таблице в данном случае значение будет Pтурб = 0064 Па
Определим количество бурового раствора для выноса частиц выбуренной породы.
Минимальное значение подачи промывочной жидкости:
Qmin = 0785*103(-D2)vmin = 0785*103(02952 – 01462)11 = 565 лс =
DД – диаметр долота; DД = 295 мм;
D – диаметр бурильных труб; D = 146 мм;
Следовательно производительность насосов не должна быть меньше 0056м3с
Определим количество промывочной жидкости для выноса частиц выбуренной породы
Скорость подъёма частиц породы в кольцевом пространстве;
где H – глубина скважины; H=2000 м;
T – время выноса частицы породы; T = 5ч
Скорость погружения частицы в промывочной жидкости определяемая при отсутствии движения жидкости; мс;
где K – коэффициент зависящий в основном от формы частицы (табличное значение); K = 0159
dч – диаметр частицы; dч = 10мм;
– плотность породы; = 2600 кгм3;
– плотность глинистого раствора; = 1200 кгм3;
α – коэффициент зависящий от площади поперечного сечения кольцевого пространства вращения бурильных труб и т.д.; α = 113;
Определяется скорость восходящего потока мс:
v = c+αu = 0278 + 113*0544 = 0892 мс (5.4.15)
Расход промывочной жидкости будет:
Q = 0785*103(- D2)v = 0785*103(02952 – 01462)*0892 = 47 лс = 0047м3с (5.4.16)
где Dскв – диаметр скважины; Dскв = 295 мм;
D – наружный диаметр бурильных труб; D = 146 мм;
Определим временя выноса частиц с забоя на поверхность.
Продолжительность движения частиц от забоя до устья скважины определяется:
где c – скорость подъёма частиц в кольцевом пространстве:
α=113 – коэффициент зависящий от площади сечения кольцевого пространства
v – скорость восходящего потока промывочной жидкости:
FK – поперечное сечение кольцевого пространства между бурильными трубами и стенками скважины:
u – скорость погружения частицы в промывочной жидкости:
где K=0159 – коэффициент зависящий от формы частиц
Следовательно чтобы при данных условиях после прекращения бурения все частицы породы размером менее 15 мм были вынесены на дневную поверхность необходимо вести промывку более 1 часа.
Определим наибольшего размера выносимых частиц выбуренной породы.
частицы породы удерживающейся во взвешенном состоянии мм:
где m – опытный коэффициент зависящий от формы частиц; колеблется в пределах 25 16 для частиц породы 2 40 мм;
- статическое напряжение сдвига раствора; кгм3;
Для турбулентного режима обтекания частиц характерно соотношение:
где - максимальный размер выносимой частицы выбуренной породымм:
Следовательно все частицы диаметром 182 мм и меньше будут выноситься на поверхность
При изменении подачи в илоотделитель со 162 м3ч до 140 м3ч степень очистки бурового раствора ухудшилась на 20% но не вышла за границы допускаемых значений (для илоотделителя min=74 мкм =74×10-6м). В нагнетательном и выкидном трубопроводах сохранился турбулентный режим течения бурового раствора.
Диаметр шламовой насадки изменился и составляет dш=0.018 м
Задачей курсового проектирования является обучение навыкам самостоятельной оценки и анализа методам и приемам проектирования различных технологических процессов.
При выполнении курсового проекта используя знания полученные на лекционных практических и лабораторных занятиях были достигнуты следующие цели:
- приобрел теоретические навыки по решению практических задач;
- усвоил принципы и методику расчета и конструирования;
- ознакомился с дополнительной литературой по теме курсового проектирования новейшими достижениями современной науки и техники;
- усвоил принцип поиска оптимального решения поставленной задачи;
- научился грамотно и сжато техническим языком излагать суть изучаемого вопроса с выводами и иллюстрациями описываемой проблемы схемами рисунками чертежами;
- получил навыки выполнения рабочих чертежей оборудования в соответствии с требованиями стандартов.
Авербух Б. А. Калашников Н. В. Протасов В. Н. Ремонт и монтаж бурового и нефтепромыслового оборудования.- М.: Недра 1976- 368 с.
Баграмов Р. А. Буровые машины и комплексы.- М.: Недра 1988- 501 с.
Ефимченко С.И. Расчеты ресурса несущих элементов буровых установок. Учебное пособие РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. – М.: 2001.
Кузнецов В.С. Обслуживание и ремонт бурового оборудования. – М.: Недра 1973.
Северинчик Н. А. Машины и оборудование для бурения скважин. --М.: Недра 1986-368 с.
Элияшевский И.В. Орсуляк Я.М. Сторонский М.Н. Типовые задачи и расчеты в бурении. - М.: Недра 1974-504 с.

конус.dwg

насадка шламовая.dwg

Илоотделитель_ИГ-45М.dwg

*Размеры для справок
Испытать при давлении
превышающем рабочее в 1.5-2 раза.
Неуказанные отклонения H14