Вибросита СВ-1 дипломная работа

Содержание

Введение

1.Оборудование циркуляционной системы буровой

1.1 Циркуляционная система буровой

1.2 Назначение и основные требования циркуляционной системы

1.3 Устройства для приготовления бурового раствора

1.4 Устройства очистки бурового раствора

1.4.1 Гидромеханические устройства очистки и дегазации

буровых растворов

1.5 Насосы

1.5.1 Шламовые насосы

1.5.2 Буровые насосы

2. Вибросита

3. Патентно-информационный обзор

4. Основные параметры и техническое предложение

по модернизации вибросита

4.1 Техническое предложение

4.2 Характеристики вибросита ВС-

4.2 Характеристики электромеханического вибратора

5. Прочностные расчеты

5.1 Расчет вала вибросита на усталостную прочность

5.2 Проверим на динамическую грузоподъемность

подшипники вибровала

6. Экономическая часть

7. Безопасность и экологичность проекта

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Аннотация

В данном дипломном проекте рассмотрена модернизация вибросита

СВ – 1. Цель изобретения улучшение работы вибросита и увеличение срока службы кассеты.

Это достигнуто в результате регулировки расхождения дебалансов. Для этой цели к самим дебалансам привариваются регулировочные винты. В результате, этого происходит регулировка амплитуды вибросита. В зависимости от заступаемого из забоя выбуренной породы можно регулировать амплитуду на любом этапе процесса бурения. Выполнены прочностные расчеты элементов вибросита. Кроме того, при выходе из строя вибровала возможна установка электрического вибратора, для этой цели используется швеллер приваренный на корпус вибросита. Общий вид электрического вибратора приставлен в чертежной части проекта.

Задание

на дипломное проектирование

Тема проекта (работы) Модернизация вибросита

Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): 1. Назначение и принцип работы циркуляционной системы; 2. Агрегаты используемые для приготовления и очистки бурового раствора; 3. Виды вибросит; 4. Патентно-информационный обзор; 5. Техническое предложение по модернизации вибросита; 6. Прочностные расчеты; 7. Экономическое обоснование; 8. Безопасность и экологичность проекта.________________________________________

Перечень графических материалов (с точным указанием обязательных чертежей): 1. Схема циркуляции бурового раствора; 2. Схема комплекса оборудования циркуляционной системы; 3. Патентно-информационный обзор (2 листа); 4. Общий вид вибросита; 5. Сборочный вибровала; 6. Деталировка; 7. Модернизация и способ закрепления кассеты; 8. Электра вибратор; 9 Технико-экономическое обоснование__________________________________________

Введение

В настоящие время создана целая гамма различных буровых растворов, позволяющие облегчать бурение скважин в сложных горно-геологических условиях. Однако использование растворов на основе химически активных реагентов, неправильная технология смены наработанного бурового раствора и несоблюдение правил захоронения отходов оказывает вредное влияние на недра и окружающею среду. Исключить отрицательное воздействие растворов на окружающею среду было бы возможно за счет создания экологически чистых растворов, однако это очень сложно а иногда практически не возможно. Поэтому вопросы тщательной очистки буровых растворов, их регенерации и захоронения отработанных растворов приобретает важнейшее значение. Регенерация буровых растворов содержит и экономический эффект, поскольку стоимость специальных растворов довольна велика. В общем балансе календарного времени бурения скважин за последние годы в основных нефтедобывающих странах все более увеличивается затраты на оборудование для очистки буровых растворов, что связано с ростом средней глубины скважин.

Очистка бурового раствора один из важнейших этапов в процессе выполнения буровых работ. Буровой раствор в процессе разрушения породы насыщается шламом, что ведет к интенсивному увеличению его структурно-механическим свойств, которые, в свою очередь, приводят к резкому снижению механических скоростей бурения, стойкости породоразрушающего инструмента, износу гидравлического оборудования и создают угрозу возникновения аварий и осложнений в скважине. По данным, имеющимся в литературных источниках, уменьшение содержания твердой фазы в буровом растворе на 1% увеличивает показатели работы породоразрушаюшего инструмента на 7–10%. На основании этого можно сказать, что скорость бурения будет зависеть от качества бурового раствора поступаемого в скважину после его регенерации. В процессе бурении буровой инструмент нагревается, качественный буровой раствор осуществляет более быстрое его охлаждение, что влияет также на скорость бурения. Заметное влияние на механическую скорость бурения оказывает вязкость растворов, являющаяся производной содержания и состава твердой фракции. Повышение вязкости раствора требует и больших мощностей насоса для перекачивания, что приводит к дополнительным затратам. Таким образом, очистка бурового шлама от твердой фазы является обязательным условием производства буровых работ. При очистке бурового раствора при полном отделение шлама обеспечиваются нормальные условия бурения скважин. По методике очистке бурового раствора от шлама можно разделить на естественные, принудительные и комбинированные.

Содержащиеся в буровом растворе твердые частицы делятся на коллоиды, илы и пески размерами соответственно < 0,02 мм; 0,020,8 и > 0,8 мм. Чем меньше размер частиц, тем сложнее их отделение из бурового раствора.

Естественные методы очистки основаны на самопроизвольном осаждении в циркуляционной системе – в желобах и отстойниках. Причем чем больше глубина скважины, тем больше должна быть отстойная система, Скорость течения в желобах для нормальных растворов составляет 0,15 – 0,18 м/с, что достигается установкой желобов под определенным уклоном. Однако для эффективной работы желобной системы необходимо непрерывно удалять из не буровой шлам, что практически трудно выполнимо, так как эта работа выполняется вручную. Поэтому через 2 – 3 ч очистная способность желобной системы заметно снижается. Отрицательная сторона естественного метода очистки является большая потеря раствора (10 – 15%) и трудность контроля за его параметрами.

Принудительный метод очистки включает: механические с помощью сит; гидравлические путем центрифугирования в гидроциклонах и центрифугах; физико-химические – введение флокулянтов и разбавителей.

В результате выполнения данной работы, рассмотрена очистка бурового раствора при помощи принудительных методов.

Основным оборудованием для механической очистки бурового раствора от твердых частиц является вибрационные сита, которые получили наибольшее распространение как в нашей стране, так и за рубежом.

Устройства очистки бурового раствора

В систему очистки бурового раствора входит: вибросито – предназначено для грубой очистки буровго раствора; гидромеханические устройства очистки и дегазации бурового раствора – предназначены для тонкой очистки. В ходе нашей работы рассмотрена модернизация вибросита ВС1.

Патентно-информационный обзор

В данной работе рассмотрены авторские свидетельства в области очистки бурового раствора. Все выбранные свидетельства можно разделить на две группы, как представлены на листах формата А1. Первая группа непосредственно авторские свидетельства в области модернизации вибросита. Вторая группа авторских свидетельств это модернизация циркуляционного комплекса в целом. Рассмотрим авторские свидетельства.

3.1 Авторское свидетельство № 1260505 А1

Способ очистки бурового раствора, включающий последовательную очистку раствора от шлама на основном вибросите, гидроциклоне и разгрузку шламовых зонтиков гидроциклонов на ситовую поверхность дополнительного вибросита. Отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки за счет повышения степени очистки и уменьшения потерь бурового раствора, шлам с основного вибросита перемещают на дополнительную, а разгрузку шламовых зонтиков осуществляют одновременно с перемещением шлама.

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при очистке раствора от выбуренной породы.

Известен, способ двухступенчатой очистки бурового раствора в циркуляционной системе, включающий вибропроцеживание на ситовых поверхностях и отделение мелких фракций шлама в гидроциклоне. Наиболее близким к предлагаемому, является способ очистки бурового раствора, включающий последовательную очистку раствора от шлама на основном вибросите, гидроциклоне и разгрузку шламовых зонтиков гидроциклонов на ситовую поверхность дополнительного вибросита.

Недостатками обоих способов являются невысокая эффективность очистки и потеря бурового раствора па первой стадии очистки. Целью изобретения является повышение эффективности очистки за счет повышения степени очистки и уменьшения потерь бурового раствора.

Поставленная цель достигается чем, что, по способу очистки бурового раствора, включающему последовательную очистку раствора от шлама на основном вибросите, гидроциклоне и разгрузку шламовых зонтиков гидроциклонов на ситовую поверхность дополнительного вибросита, шлам с основного вибросита перемещают на дополнительное, а разгрузку шламовых зонтиков осуществляют одновременно с перемещением шлама.

Основные параметры и техническое предложение по модернизации вибросита

4.1 Техническое предложение

На основании эксплуатации вибросита СВ – 1, буровыми предприятиями, можно сделать вывод, что одним из основных дефектов является быстрый выход из строя ситовых кассет. Средний срок службы кассеты составляет 7 – 10 дней. Причина такой короткой службы кассеты является достаточно большая амплитуда 3,7 мм при частоте 1130 об./мин. (см. чертеж № 6), кроме того амплитуда изменяется в зависимости от каличестка поступаемого шлама из скважины. Рассматривая вибровал, можно сделать вывод, что дебалансы, находящиеся на сите при полной частоте вращения, расходятся на полный радиус, что и вызывают данную амплитуду. В результате попадания на вибросито большего количества шлама амплитуда понижается, что приводит к неравномерной работе кассеты очистки, при этом частота остается не изменой из-за установленного на вибросите асинхронного двигателя. Для уменьшения частоты устанавливаем на дебалансы вибровала ограничители (см. чертеж № 8). Это приводит при работе вибросита к неполному расхождения дебалансов вокруг оси вращения (вал), дебалансы расходятся за счет возникновения центростремительного ускорения.

4.2 Характеристики вибросита ВС – 1

Вибросито ВС – 1 предназначено для очистки глинистого раствора, от выбуренной пароды при бурении нефтяных и газовых скважин. Вибросито применяется как составная часть циркуляционного комплекса. Данное сито может работать во всех климатических условия на суше.

Вибросито имеет следующие технические данные:

- максимальная пропускная способность при установленных кассетах с ячейкой сетки 0,16 мм составляет, м3/с 0,038

- рабочая поверхность при ширине сетки 1300 мм, м2 2,67

- рабочая поверхность при ширине сетки 1000 мм, м2 1,8

- минимальный размер удаляемых частиц, мм 0,16

- мощность электродвигателя, кВт 3

- частота колебаний при амплитуде 3,7 мм 1130

(при уменьшении частоты вращения амплитуда увеличивается)

Прежде чем направить поток глинистого раствора необходимо поверхность сита смочить водой для предотвращения забивания ячеек. При остановке вибросита более чем на 15 минут, необходимо сетку вибросита смочить водой.

Сетка вибросита является наиболее изнашиваемой частью вибросита. Не допускается давление на сетку, ее перегибы все эти действия приводят к износу кассеты. При работе вибросита амплитуда возникает за счет вращения вибрационного вала вибросита. В результате вращения вала с частотой 1130 кол./мин. При максимальном расхождении дисбалансов .возникает амплитуда 3,7 мм. В результате бурения скважины, при прохождении менее твердых пород количество разбуренной породы увеличивается, и за увеличения скорости бурения. В результате высокой амплитуды и разного количества породы на кассете возникают различного характера нагрузки, которые вызывает износ вибросита, так как меняется амплитуда. Для уменьшения воздействия данных нагрузок применяем ограничитель перемещения деболансов. В результате уменьшения центростремительного ускорения, так как деболансы расходятся на меньший угол. Ограничители необходимо приваривать под углом 45 градусов, к поверхности деболанса (см. чертеж № 8). Такой угол позволяет регулировать широкий диапазон расхождения деболансов.

4.3 Электромеханический вибратор

При выходе из строя вибровала сита, возможно установка электрического вибратора. Для этой цени необходимо установить на вибросите раму для крепления вибраторов. Для создания вибрации необходимо устанавливать на вибросита два вибратора. Отечественной промышленность в данный момент времени выпускает вибросита, на которых устанавливают эклектические вибраторы. Данные вибраторы позволяют регулировать расхождение деболансов, а соответственно и амплитуду. Технические характеристики электра вибратора аналогичны и виброситу ВС – 1:

- максимальная пропускная способность при установленных кассетах с ячейкой сетки 0,2 мм составляет, м3/с 0,036

- минимальный размер удаляемых частиц, мм 0,2

- мощность электродвигателя, кВт (2 ) 3

- частота колебаний при амплитуде 3,7 мм 1400

- масса, кг. 2000-1500

При установке данного вибратора отпадает необходимость смазывания элементов вращения, что приводит к упрощению конструкции и веса вибросита на 10%.

Заключение

В данном дипломном проекте представлен механизм ограничения перемещения дебалансов. Это достигается в результате регулировки ограничителя установленного на дебалансе, двумя стопорными гайками. Производимая регулировка позволяет регулировать амплитуду при неизменной частоте вращения. Этот план мероприятий улучшает работу вибросита в целом, и приводит к экономии денежных средств за счет продления срока службы кассеты в 3 – 4 раза. Произведен прочностной расчет вала и подшипника качения. Выполнена экологическая и экономическая часть проекта.