МВ НПО ГРП


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка


Методичні вказівки до виконання
контрольної роботи та курсового
проекту із дисципліни
"Нафтогазопром
ислове обладнання"

Спеціальність 7.090217


Обладнання нафтових і газових промислів





Полтава 201
4

р.


2


Методичні вказівки
до виконання контрольної роботи
та курсового проекту і
з
дисципліни Нафтопромислове обладнання для
студентів спеціальності
7.05030
403
Обладнання нафтових і газових промислів
, 7.05030401

В
идобування нафти і газу


та
для студентів спеці
а
льност
ей
7
.05030401 і

7
.05030403

денної та заочної форм навчання

/ Укл.: А.М. Матвієнко, М.

М.

Рой.
,
Ткаченко М.В., асист.



Полт
а
ва: ПолтНТУ, 2013.



47

с.



Укладачі: А.М. Матвієнко, к.т.н., доц..; М.М. Рой, ст. викл.
, Ткаченко М.В.,
асист.



Рецензенти:
М.Л. Зоценко
,
завідувач кафедрою ВНГ та ГТ, д
.т.н.,
професор
;

О.Г. Лазаренко, к.т.н., головний інженер

НТП Бурова техн
і
ка.



Рекомендовано до дру
ку науково
-
методичною радою Полтавського
націон
а
льного технічного університету імені Юрія Кондратюка

Протокол №
6

від 15.03.2013 р.




© Рой М.М. та ін., 2013



3

ЗМІСТ

Зміст

................................
................................
................................
..............................

3

Вступ

................................
................................
................................
.............................

4

1. ІНФОРМАЦІЙНИЙ ПОШУК

................................
................................
..............

6

1.1 Призначення та основні етапи проведення гідравлічного розриву пласта (ГРП).

................................
................................
................................
................................
.......

6

1.2

Основне технологічне обладнання комплексів для проведення ГРП.

.................

9

Розділ 2 ОПИС БУДОВИ ОБЛАДНАННЯ ГРП

................................
..................

19

2.1 Вибір та комплектування обладнання технологічного комплексу

....................

21

2.2 Опис підібраного технологічного обладнання
................................
....................

30

Розділ 3 ТЕХНІКО
-
ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ПІДІБРАНОГО
ОБЛАДНАННЯ
................................
................................
................................
.........

31

Розділ 4 ВИЗНАЧЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ РОБОТИ ОСНОВНИХ
СКЛАДОВИХ ЧАСТИН

................................
................................
..........................

32

4.1 Перевірка працездатності елементів гідравлічної части
ни насоса

....................

32

4.1.1 Розрахунок елементів клапанного вузла

................................
..........................

32

4.2 Розрахунок горизонтальної посадочної поверхні на зминання

.........................

36

Розділ 5 Спеціальна частина

................................
................................
...................

38

5.1 Визначення запасу міцності колони НКТ

................................
...........................

38

Висновки

................................
................................
................................
....................

40

Література
................................
................................
................................
..................

41



4

ВСТУП

Метод гідророзриву
пластів

використовувався в Україні з 50
-
х років 20
сторіччя.
Гідророзрив пласта



це загальний метод механічного впливу на
підземні породи, який використовується для видобування традиційного
природного газу
, сланцевого газу, газу ущільнених пісковиків, нафти, газу
вугільних пластів. Особливості застосування гідророзриву залежать від цілей та
місця його проведення, а основними характеристиками методу в конкретному
випадку є склад та обсяги речовин, які викори
стовуються в якості рідини для
гідророзриву. Як
підкреслюється в резолюції

Європейського Парламенту від 21
ли
стопада 2012 року, гідророзрив, що проводиться при видобуванні сланцевого
газу, не варто плутати із гідророзривом, який протягом багатьох років проводився
для інтенсифікації видобутку традиційного природного газу, через поєднання із
горизонтальним бурінням

та різними масштабами впливу.

В Україні технологія гідравлічного розриву (гідравлічного розриву
вугільного пласту) була вперше
використана в 1954 році

в рамках проекту з
підземної газифікації вугілля, що передбачав видобування горючих газів


продуктів підземного окиснення вугілля.

В 1958
-
1962 роках метод гідравлічного розриву
активно розвивався і
використовувався

на родовищах в Україні. Гідророзрив пласта в основному
проводився для освоєння нагнітальних свердловин та в деяких випадках


на
нафтових свердловинах. Надалі, після поя
ви більш потужної техніки для
закачування рідини в нагнітальні свердловини та відкриття потужних родовищ
Західного Сибіру використання гідравлічного розриву значно обмежилося і
відновилося лише наприкінці 80
-
х


в 90
-
х роках 20 сторіччя внаслідок істотної
зміни структури запасів.

За оцінками,
наведеними в журналі Термінал
, нині в Російській Федерації
проводиться більше 3000 операц
ій з гідравлічного розриву пласта на рік.


5

В Україні, за
оцінками

директора Українського науково
-
дослідного інституту
природних газів УкрНДІГаз Сергія Кривулі, в 2011
році було виконано близько
60 операцій з гідравлічного розриву пласта, а в 2012 році


майже 100 таких
операцій. Зокрема, метод гідравлічного розриву використовується підрозділами
ПАТ Укрнафта, яке у 1996 році придбало комплект спецтехніки для ГРП
компан
ії

Stewart & Stevenson
. Гідравлічний розрив пласта починаючи з 1997 року
проводився у свердловинах Битків
-
Бабченського,

Луквинського, Довбушансько
-
Бистрицького та Микуличинського

родовищ. Станом на кінець 2011 року
компанією
здійснено 46 таких свердловино
-
опе
рацій

(10 з яких в 2011 році), при
кожній з яких для закріплення тріщин закачували в пласт в середньому 6
-
10 тонн
кварцевого піску або керамічного пропанту. Після проведення гідророзриву
пласта додатковий видобуток становив 1100
-
1800 тонн нафти та 1000
-
16
00 тис.
кубометрів попутного газу на одну свердловину, тоді як окупність ГРП
забезпечують уже додатково видобуті 900 тонн нафти. Для прикладу, 15 грудня
2011 року гідророзрив пласта провели у свердловині № 79 Луквинського
родовища, запомпувавши в пласт 94
кубометри технологічної рідини та 16,2
тонни керамічного проппанту. 21 березня 2012 року


фахівці із НГВУ
Надвірнанафтогаз спільно із працівниками Долинського тампонажного
управління та Науково
-
дослідного проектного інституту (НДПІ) ПАТ Укрнафта
провели потужний гідророзрив пласта

на свердловині №33 Луквинського
родовища, використавши 17 тонн п
роппанту середньої міцності.

В останні роки видобувні компанії, що працюють в Україні, активно
вивчають можливості використання технології гідравлічного розриву пласта для
видобування нетрадиційного газу.



6

1.
ІНФОРМАЦІЙНИЙ ПОШУК

1.1


Призначення та основні ета
пи проведення гідравлічного розриву пласта
(ГРП).


Гідравлічний розрив пласта (ГРП)


це метод утворення в пласті нових або
розширення і розвиток деяких існуючих тріщин при нагнітанні в свердловину
р
і
дини або піни при високому тиску. Для того, щоб новоутв
орені тріщини мали

достатню провідність та

значну

проникність, вони запо
в
нюються закріпляючим
агентом, наприклад, кварцевим піском. Під дією гір
ського

тиску заповнені
кварцевим (або штучним) піском тріщини повністю не змикаються, з
а
вдяки чому
збільшується
фільтраційна поверхня свердловини.

Утворення нових тріщин або розкриття існуючих можливе, якщо тиск,
створений в пласті при нагнітанні рідини з поверхні, стає більшим від
звичайного

гір
ського

тиску. Розкриття і
с
нуючих тріщин відбувається при незмінному ти
ску
або його незначному зб
і
льшенні. В обох випадках зростає коефіцієнт
приймальності свердловин, який після ГРП повин
ен збільшитись щонайменше у
три
-
чотири рази, що вважають критерієм можливого з
а
кріплення тріщин піском.


ГРП застосовуються в будь
-
яких пор
одах, за виключенням пластичних
сланців та глин. Сучасні, найбільш освоєні в Україні, технології ГРП
передбач
а
ють заповнення тріщин піском вагою більше 10 тон і застосовуються
для збіл
ь
шення поточного дебіту нафтових, газових або приймальності
нафтогазових

све
рдловин в низькопр
оникних пластах не менше 5 м то
в
щиною, які
залягають на глибинах до 3500 м, а також в пластах з дещо більшою проникністю,
але які

були

п
о
передньо забруднені в привибійній зоні під час спорудження або в
процесі експлуатації све
р
дловин.


Зі збільшенням кількості піску до 20 т здійснюють глибокопроникний ГРП,
який сприяє значному збільшенню фільтраційної поверхні, змінює хара
к
тер
припливу рідини від радіального до лінійного з підключенням нових зон пласта,

7

ізольованих внаслідок макронеодн
орідності. Тріщини такого ГРП сяг
а
ють
100150 м довжини при ширині 1020 мм.

У газоносних пластах проникністю до 0,001 мкм
2

застосовують масивний
ГРП, під час якого розвиваються тріщини довжиною до 1000 м, закріплені до 300
т піску. Масивний ГРП дуже дорог
ий, тому він передбачений у кошторисі
буді
в
ництва свердловини й збільшує її вартість до 50% .

Процес гідравлічного розриву пласта полягає в наступному. До поча
т
ку
робіт визначають глибину вибою свердловини, промивають її для видале
н
ня
пробки і забруднюючи
х відкладень. Потім в свердловину опускають на н
а
сосно
-
компресорних трубах пакер з якорем, встановлюючи його вище

верхніх отворів
фільтра
, а устя свердловини обладнують спеціальною гол
о
вкою


арматурою
устя, до якої підключають насосні агрегати для нагніта
ння в свердловину рідини
гідророзриву. Гідравлічний розрив пласта склада
ється з наступних етапів
:

1.

Закачування в свердловину рідини розриву для створення тріщин в
потрібному пласті.

2.

Закачування рідини


пісконосія і закачування спеціальної рідини для
прода
влювання піску в пласт.

В залежності від геологічних умов проводять простий, селективний або
багатократний поінтервальний гідророзрив.

В свердловинах з невеликою потужністю пласта проводять простий ГРП. В
свердловинах,
в яких наявні пласти великої потужно
сті або які мають декілька
продуктивних пластів проводять селективний або багатократний п
о
інтервальний
ГРП.

Для забезпечення обсадної колони від дії високого тиску над розри
в
ним
пластом встановлюється пакер, який повністю розділює зону фільтра
свердловин
и і вищезалягаючу частину пласта. Тиск, який розвивають насоси,
передається тільки на зону фільтра і на нижню поверхню пакера. При високих
тисках, які розвивають насоси при ГРП, на пакер знизу діють більші зусилля, які
для запобігання зміщення пакера сприй
маються гідравлічним якорем. При

8

нагнітанні в НКТ рідини поршні якоря висуваються і притискаються до обс
а
дної
труби. Гострі кромки поршнів врізаються в колону і запобігають перем
і
щенню
насосно


компресорних труб вверх.

При селективному ГРП під пакером ниж
че найбільш проникного і
н
тервалу
пласта на колоні НКТ встановлюють циліндричну ємність з отворами в нижній
частині. Ємність заповнена міцними пластмасовими кульками , ді
а
метр яких
перевищує діаметр перфораційних отворів у колоні.

Рідина виходить через отво
ри там, де більша проникність пласта, туди, де
націлюються кульки, закупорюючи отвори. В результаті цього рідина
н
а
правляється в отвори, які знаходяться в малопроникливій зоні і там проходить
розрив пласта. Після проведення гідророзриву і зниження тиску ку
льки
ві
д
кривають отвори і попадають назад в ємність.


Комплекс устаткування для гідравлічного розриву пласта дозволяє
застосовувати різні схеми розташування обладнання в свердловині і у залежно
с
ті
від заданого технологічного процесу встановлювати необхідне

число насо
с
них
установок і допоміжного обладнання.

Сучасні, найбільш освоєні в Україні, технології ГРП передбачають
з
а
повнення тріщин піском вагою більше 10 тон і застосовуються для збільшення
поточного дебіту нафтових, газових або приймальності нафтогазо
вих свер
д
ловин
в низькопроникних пластах не менше 5 м товщиною, які залягають на глибинах до
3500 м, а також в пластах з дещо більшою проникністю, але які попередньо
забруднені в привибійній зоні під час спорудження або в процесі експлуатації
свердловин.

Зі збільшенням кількості піску до 20 т здійснюють глибокопроникний ГРП,
який сприяє значному збільшенню фільтраційної поверхні, змінює хар
а
ктер
припливу рідини від радіального до лінійного з підключенням нових зон пласта,
ізольованих внаслідок макронеоднор
ідності. Тріщини такого ГРП с
я
гають
100150 м довжини при ширині 1020 мм.


9

У газоносних пластах проникністю до 0,001 мкм
2

застосовують маси
в
ний
ГРП, під час якого розвиваються тріщини довжиною до 1000 м, закріплені до 300
т піску. Масивний ГРП дуже дорогий
, тому він передбачений у кошторисі
будівництва свердловини та збільшує її вартість до 50%.



1.2

Основне технологічне обладнання комплексів для проведення ГРП.


Для нагнітання різних рідких середовищ при гідравлічному розриві пла
с
тів,
а також гідропіскоструме
невій перфорації і інших технологічних процесах, що
пов‱язані з підвищенням видобутку пластових флюїдів використовують н
а
сосні
агрегати 9Т (рис.
1.
1
) та ACF
-
700B.


Рис. 1.
1
.




Насосний агрегат на автомобільно
-
транспортній базі:

1


автомобіль ЗИЛ
-
131; 2


місце оператора;
3


пост керування;

4


насос 9ТМ;
5


лебідка;
6


кузов; 7


міряльний механізм.


До складу насосної установки входить: насосний агрегат ЯМЗ
-
240;
вос
ь
ми
швидкісна коробка зміни передач; допоміжний трубопровід; маніфольд і
інше о
б
ладнання, яке змонтоване на шасі вантажного автомобіля Краз.


10

Силовий агрегат складається з: дизельного двигуна ЯМЗ
-
240, паливної
с
и
стеми, системи охолодження, змащування, еле
ктростартера з акумуляторними
батареями та іншими вузлами, а також система підігріву води і масла, що
забе
з
печує легкий запуск двигуна при низьких температурах.

Силовий агрегат через карданний вал обертає ведений вал коробки пер
е
дач,
а з веденого валу коро
бки передач обертовий момент через зубчату муфту
передається трансмісійному валу н
а
соса.

Маніфольд насосної установки складається із приймальної і нагнітальної
лінії. Приймальний трубопровід забезпечує насосу всмоктування як із
зовні
ш
нього бака так і від
замірного. Нагнітальний трубопровід розташований з
пр
а
вої сторони по ходу установки і виведений на настил із заданої сторони.


На нагнітальному трубопроводі встановлений манометр високого тиску із
розділювачем і запобіжний клапан
кулькового

типу, лінія ві
д якого відв
е
дена під
н
а
стил.

Із центрального поста, розташованого на настилі автомобіля здійснюєт
ь
ся
управління установкою. Тут розташовані важелі перемикання швидкостей,
управління паливним насосом високого тиску і муфтою дизельного двигуна,
контрол
ь
но
-
в
имірювальні прилади.

Насосний агрегат можна використовувати не тільки для ГРП, а й для
цементувальних робіт. Для цементування він додатково комплектується
зміш
у
вачем

із живленням рідиною

із замірного бака за допомогою водяного
насоса РР
-
50, який приводитьс
я в дію від допоміжного вала коробки швидко
с
тей.
Замірний бак

об‱ємом 4000 л

має
два відділення, кожне

із яких

обладнане

водозлив
ом

рівня, і два всмоктуючи клапани, один для водяного нас
о
са, а другий
для три
пл
у
нжерного насоса.

При проведенні гідравлічного
розриву пласта та інших технологічних
оп
е
раціях устя свердловини обладнують спеціальною арматурою, яка носить
назву арматура устя свердловини універсальна типів 2АУ
-
70 і 2АУ
-
70СУ, т
о
му
що цю арматуру можна використовувати при цементуванні свердловини і


11



Т
абл. 1.
1
.



Технічна характеристика ACF
-
700B

Назва

Одиниця

Основні параметри насосної установки

Максимальний тиск, МПа

70

Тиск при найбільшій подачі, МПа

5,5

Найбільша ідеальна подача, м
3


0,037

Подача при максима
льному тиску, м
3


0,0005

Габаритні розміри, мм

довжина

ширина

висота

Маса, кг


8530

2500

2830

20200

Насос ACF


700

Тип насоса

Трьох
плунжерний
горизонтал
ь
ний односторонньої
дії з змінними плунж
е
рами

Діаметри змінних плунжерів, мм

100, 115, 125

Хід п
лунжера, мм

240

Максимальний тиск, МПа

70

Найбільше число подвійних ходів, хв
-
1

249,6

Передавальне число

9,81

Змащення привідної частини

Під тиском

Масло для привідної частини

Т90 ЕР2

Силовий агрегат

Двигун

ЯМЗ
-
240

Експлуатаційна потужність, кВт

287

Система змащення

Циркуляційна під ти
с
ком

Система охолодження

З примусовою циркуляцією
охолоджувальної р
і
дини

Система запуску

Електро
стартером


гідро
стр
у
минній перфорації.

Арматура устя складається з хрестовини з патрубком діаметром 80 мм,
устєвої г
оловки з сальником, пробкових кранів та інших елементів. В хрест
о
вині є
три горизонтальні відводи, до двох з яких через пробкові крани приє
д
нуються
напірні лінії від насосних агрегатів.


12

На хрестовині встановлено манометр з роздільником
,

заповненим ма
с
лом.
Устєва головка має чотири відводи, три відводи з пробковими кранами, а до
четвертого відводу приєднано манометр і запобіжний клапан цвяхового т
и
пу.

Нижній кінець головки має різьбу для приєднання до експлуатаційної
колони діаметром 168 мм. До колони іншог
о розміру головку приєднують за
допомогою перевідн
и
ка або фланця.

Арматура може приєднуватися до підйомних труб діаметром 73 і 89 мм.
Відводи арматури мають гнучкі з‱єднання.

Арматура устя укомплектована прохідними кранами з циліндричним
про
б
ками, якими ле
гко керувати при будь
-
якому тиск
у
.

До складу допоміжного обладнання входить автоцистерна АЦ
-
10 і пр
и
чіп

цистерна ПЦ8
-
8350, які призначені для транспортування неагресивних рідких
середовищ температурою до 80
0

С і подачі їх до змішувальних і насосних
устано
вок при ГРП, а також при цементуванні свердловини і інших роб
о
тах.

Автоцистерна дозволяє здійснювати:



наповнення власної цистерни з по сторонньої ємності з рівнем р
і
дини не
нижче рівня землі;



подачу рідини (із вимірюванням її кількості) із власної цистерни

на вхід
насоса високого тиску насосної устан
о
вки;




подачу рідини із сторонньої ємності, минаючи власну ц
и
стерну.

Автоцистерна включає в себе цистерну, маніфольд, насосний блок з
пр
и
водом, систему заповнення насоса і управління коробкою відбору потужності
та інше допоміжне обладнання. У верхній заданій частині цистерни розміщена
горловина для її заповнення, яка виконує також функції люколазу для огляду та
ремонту. Для визначення рівня рідини в цистерні встановлений рівнемір в
а
жільно


поплавкового типу у ве
рхній частині цистерни над за
д
нім відсіком.

Від коробки передач автомобіля через коробку відбору потужності,
ка
р
данний вал та редуктор здійснюється привід відцентрового насоса. Маніфольд


13



Табл. 1.
2
.


Технічна характери
стика гирлового обладнання

Назва

Одиниця

Трубна головка

Робочий тиск, МПа

70

Кількість приєднувальних ліній

2

Умовний прохід приєднувальних ліній, мм

50

Устьова головка

Робочий тиск, МПа

32

Кількість приєднувальних ліній

2

Умовний прохід приєднувал
ьних ліній, мм

50

Пробкові крани

Умовний прохід лінії, мм

нагнітальної

контрольної (із зубчастим сектором)

50

25

Габаритні розміри арматури устя, мм

1828х1695х1532

Маса арматури в зборі, кг

500


являє собою систему трубопроводів, які складають всмокту
вальну і
нагнітал
ь
ну лінію відцентрового насоса. Із кабіни автомобіля здійснюється
управління коробкою відб
о
ру потужності і є пневматичним.


Причіп


цистерна ППЦ
-
8350 включає цистерну, рівнемір, маніфольд,
допоміжний трубопровід, які змонтовано на причепі
. Цистерна


овального т
и
пу, з
одною горловиною, яка розташована у верхній задній частині і закрита глухою
кришкою. На кришці є сапун для сполучення внутрішньої порожнини з
атмосф
е
рою, а також відкидна кришка для заповнення цистерни від стояка.

Цистерна р
о
зділена хвилегасником на два рівномірних відсіки, а також
передбачений пока
з
ник рівня поплавкового типу.




14



Табл. 1.
3
.


Технічна характеристика АЦ
-
10

Назва

Одиниця

Монтажна база

Шасі автомобіля Камаз
-
5321

Місткість
цистерни, м
3

10

Найбільша маса транспортованої рідини, кг

9000

Тип насоса

К 45/55

Подача, м
3


0,0125

Тиск нагнітання, МПа

0,55

Умовний прохід трубопроводів маніфол
ь
да, мм:

всмоктувального

нагнітального


70

70

Габаритні розміри автоцистерни, мм:

дов
жина

ширина

висота


8330

2500

2820

Маса автоцистерни, кг

9039



Табл. 1.
4
.


Технічна характеристика ППЦ
-
8350

Назва

Одиниця

Монтажна база

Причіп ГКБ
-
8350

Місткість цистерни, м
3

8,3

Умовний прохід трубопроводів ман
іфол
ь
да, мм:

всмоктувального

нагнітального


100

50

Габаритні розміри причепа, мм:

довжина

ширина

висота


8290

2500

3040

Маса причепа


цистерни, кг

5025


15

Трубопроводи маніфольда, які мають запірну арматуру, закінчуються
гніздами конусів для з‱єднання з
а допомогою рукавів з насосом автоцистерни


т
я
гача.


1.3 Аналіз

особливост
ей

конструкці
й

піскозмішувальних агрегатів.

Установка піскозмішувальна УСП
-
50 призначена для транспортування
піску, приготування піщано
-
рідинної суміші і подачі її до насосних а
г
ре
гатів при
гідравлічному розриві нафтових і газових пластів і гідро
-

і піск
о
струменевих
процесах. Обладнання установки змонтовано на шасі а
в
томобіля краз
-

257Б1А і
включає бункер з робітником і завантажувальн
и
ми шнеками, змішувач, пісковий
насос, маніфольд
, гідро
-

і пневмосистеми, пост управління і інші доп
о
міжні вузли.

Бункер для транспортування піску до місця робіт має сталеву зварену
конструкцію квадратного перерізу з конічним днищем. Він розділений с
у
цільною
перегородкою на два рівних відсіки, що дозвол
яють одночасно транспортувати
пісок різноманітних фракцій, підвищує безпеку обслугов
у
вання установки.
Завантажувальний шнек служить для заповнення бункера п
і
ском у польових
умовах при відсутності сторонніх завантажувальних зас
о
бів. Робочий шнек
використову
ють для подачі піску з відсіків бункера в зм
і
шувач для приготування
піщано


рідинної суміші. Пісок подають по спеці
а
льному рукаву, що має великий
кут нахилу до змішувача, що забезпечує рі
в
номірну подачу піску. Робочий шнек
обладнаний

боковими рукавами з в
исувними з
а
слінками. Рукава служать для
повернення зайвого піску з корпуса робочого шнека у відсіки бункера. У нижній
частині корпуса шнека є вікно, яке закр
и
вається підпружиненою кришкою, що
служить для відсипання піску з корпуса шнека в аварійних випадка
х (при
непередбаченій зупинці шн
е
ка).

Змішувач

місткістю 1 м
3

для приготування піщано
-
рідинних сумішей являє
собою циліндричну ємність з конічним днищем, зверху закриту кри
ш
кою.
Всередині його змонтований лопатевий змішувач, а також поплавковий рівнемір.

1
6

Н
а циліндричній поверхні змішувача у верхній її частині знаходит
ь
ся патрубок
для відводу рідини при переливах її зі змішувача. конічне днище закінчується
патрубком для
від
бору готової суміші й подачі її до насосних а
г
регатів.

Пісковий насос 5ПС
-
10 для відб
ору готової суміші із змішувача і п
о
дачі її
до насосних агрегатів з підпором 0,2


0,3 МПа приводиться

в дію

від тяг
о
вого
двигуна через коробку відбору потужності, установлену на роздавал
ь
ній коробці
авт
о
мобіля, і ланцюговий редуктор.

Маніфольд установки ск
ладається з приймального і роздавального
трубопроводів. Приймальний трубопровід складається з двох насосно
-
ком
-
пре
с
орних труб діаметром 50 мм, з'єднани
х з патрубками в кришці змішува
ча.
Труб
о
провід укомплектований швидко
збірними елементами для з'єднан
ня з
автоци
с
тернами, що подають рідину


п
ісконосій. Для зручності обв'яз
ки з
автоцистернами приймальні труби розведені на обидва борти установки.
Роздавальний трубопровід маніфольда з'єднує патрубок на конічному днищі
змішувача з приємним патрубком піскового н
асоса, а також безпосередньо з
роздавальним колектором, з яким під час роботи з'єднуються приймальні лінії
насосних агрегатов. З цим же колектором з'єднаний і напірний патрубок
піскового
н
а
соса 5ПС
-
10.

Роздавальний трубопровід має великий умовннй прохід (1
25 мм), що
дозволяє збільшити відбір суміші із змішувача до 0,060 м
3
/с. До роздавальн
о
го
трубопровода одночасно можна приєднувати чотири насосних агрегати.

Робочий і завантажувальний шнеки , а також лопатева мішалка змішувача
приводяться в дію гідромоторам
и Г15
-
23 через одноступінчасті редуктори.
Машинне масло для роботи гідромоторів подається двохсекційним масляним
насосом 25Г 12
-
23, який приводиться в дію від тягового двигуна автомобіля через
коробку відбору потужності, встановлену на коробці передач авт
о
мо
-
біля.
Масляний насос й гідромотори об'єднані в одну гідросистему, що ж
и
виться
маслом МГ
-

12 з бака місткістю 160 л, змонтованого на платформі у
с
тановки.
Гідросистема містить також масляні фільтри Г41
-
43, дроселі Г55
-
14 для

17

регулювання частоти обертання

гідромоторів незалежно від темпів відбору
готової суміші, пер
е
пускні і зворотні клапани і ін.


Масло в баці обігрівається вихлопними газами тягового двигуна авт
о
мобіля.
Фільтри й перепускні клапани розташовані під платформою в доступному для
о
б
слуговуванн
я місці.

На спеціальному щиті поста управ
ління розташовані дроселі управ
ління
гідромоторами шнеків і змішувачі, манометри гідросистеми, тахометри робочого
шнека і піскового насоса і термометр для вимірювання температури масла в
масляному баці. До поста вив
едено керування газом автомобіля і коробками
відбору потужності приводу масляного і піскового насосів. Таке ро
-
зміщення
поста і його централізація дозволяють керувати установкою одній людині


водію
установки

Змішувальна установка 4ПА призн
ачена (рис. 8) д
ля транспортува
ння піску,
приготування піщано
-
рідинної суміші і подачі її на прийом насосних установок
при гідравлічному розриві нафтових і газових пластів, а також при
гідропіскоструменевій перфорації в свердловинах.

Установка 4ПА складається із бункера,

розділеного перегородкою на дві
секції для піску двох різних фракцій; пневмовібраторів, які прикріплені до стінок
бункера; робочого і завантажувальних шнеків; регулятора видачі сипучого
матеріалу; змішувача, який являє собою циліндричну ємність з конічним

днищем і
лопатною мішалкою; роздавального і прийомного колектора, а також
відцентрового піскового насоса

Бункер установки з днищем конічної форми розділений поздовжньою
перегородкою на два однакових відсіки, що дозволяє одночасно транспортувати
пісок (або

суміші) двох фракцій. Огляд і очищення відсіків проводяться через
оглядові люки в кришці, які мають металічні грати, що запобігають попаданню в
бункер великих твердих включень. Шнек завантажувальний під час переміщення
відводиться в сторону і кріпиться до

монтажної рами.


18

За допомогою робочого шнека пісок подається із відсіків бункера в
акумулятор (змішувач) для приготування суміші. На конічному дні бункера
передбачені два пневматичні вібратори, які приводяться від пневмосистеми
автомобіля і покращують умов
и постування піску в робочий шнек. Акумулятор
суміші


це ємність з лопатною мішалкою і поплавковим вказівником рівня.
Готова піскорідинна суміш відбирається із акумулятора пісковим насосом, який
встановлений на рамі установки, і подається до насосних уст
ановок.

Привід вузлів здійснюється від тягового двигуна автомобіля. Для привода
шнеків, а також лопатних мішалок використовуються гідростатичні передачі з
гідромоторами типу Г15
-
23. Управління здійснюється одним оператором з пульту,
який розташований в каб
іні автомобіля.



Табл. 1.
5
.




Технічна характеристика 4ПА і УСП
-
50.

Назва установки

4ПА

УСП


50

Монтажна база


шасі автомобіля

КрАЗ


257

КрАЗ


257Б1

Маса транспортованого піску, т

9

9

Максимальна продуктивність

шнеків, т/год
,

Р
обочого



50



50

завантажувального

12


15

25

Місткість, м
3



бункера

6,5

6,83

змішувача

1

1

Пісковий насос

5ПС


10

5ПС


10

Тиск рідини в насосі, МПа

0,22

0,22

Габаритні розміри установки, мм

8750

2630

3750

9530

2630

3750

Устано
вка піскозмішувальна УСПР
-
63 призначена для роботи на морських
стаціонарних платформах і приестакадних ділянках з метою підготовки і

19

транспортування піщаної гідросуміші при здійсненні процесів ГРП і
гідропіскострумінної перфорації в нафтових і газових свер
дловинах.

Установка складається із бункера, робочих гвинтових конвейєрів,
регулятора подачі сипучих матеріалів в змішувач, змішувача, піскового насоса,
силового ДВЗ, редуктора, гідравлічної системи, завантажувального гвинтового
конвеєра, маніфольда і пуль
та управління.

Бункер установки має прямокутний переріз, з двома конічними днищами,
розділений поздовжньою перегородкою на два рівних відсіки, які дозволяють
одночасно транспортувати пісок двох фракцій. В кожному відсіку є свій робочий
конвейєр. В верхній
кришці кожного відсіку є люк


лаз.



Табл. 1.
6
.


Технічна характеристика установки УСПР
-
63

Монтажна база

Рама

Продуктивність, кг/с


робочих гвинтових конвейєрів(сумарна)

16,7

завантажувального гвинтового конвейєра

7

Найбільша маса акумулюючого піску, кг

9000

Місткість змішувача, м3

1

Насос

ПБ250/28

Тиск, МПа

0,28

Габаритні розміри установки, мм

6400

3000

2900

Маса, кг

7000

Робочий конвейєр призначений для подачі піску із відсіків бункера в
змішувач для пригот
ування піщаної гідросуміші. Завантажувальний конвейєр
використовується для завантаження бункера піском, коли сторонні
завантажувальні механізми відсутні. Змішувач, який призначений для
приготування піщаної гідросуміші, являє собою металічну циліндричну ємн
ість з
конічним дном, яка закрита зверху кришкою. В середині змішувача змонтована
лопатна мішалка і поплавковий вказівник рівня. Конічне дно змішувача

20

закінчується патрубком для відбору готової гідросуміші. Відбір готової
гідросуміші із змішувача і подача
її на прийом насосних установок проводяться
пусковим насосом. Привід здійснюється від дизеля через редуктор і карданний
вал.

Маніфольд дозволяє при необхідності відбирати готову гідросуміш
безпосередньо насосними установками, минаючи пісковий насос. Одноча
сно
можна приєднати 4 насосні установки. Робочі і завантажувальні гвинтові
конвейєри і лопатна мішалка змішувача приводяться в дію гідромоторами і
управляються з центрального поста.


21

РОЗДІЛ 2

ОПИС БУДОВИ ОБЛАДНАН
НЯ ГРП

2.1

Вибір та комплектування обладнання технологічно
го комплексу

Вихідні дані:

-

глибина свердловини
-

Н = 1800 м;

-

діаметр колони труб
-

D = 0,102


м;

-

інтервал перфорації


1795
-
1800 м;

-

пластовий тиск


P
пл
=15 МПа;

-

вибійний тиск


P
виб
=12 МПа;

-

дебіт пластової рідини до проведення гідро розриву пласта Q =
1,25
т/добу;

-

тиск розшарування порід σ = 1,63 МПа;

-

відносна питома вага гірських порід γ
п
= 2,82 т/м
3
;

-

в‱язкість рідини
-
пісконосія


215 спз;

-

проникність пласта до ГРП


0,043 д;

-

ефективна потужність пласта


8 м;

-

секундна подача Q
с



21 л/с.

основні типи
та кількість одиниць кожного з необхідних типів основного
технологічного обладнання для ГРП.


2.1
.1

Визначення основних показників характеристик проведення ГРП


Основними розрахунковими показниками процесу гідророзриву пласта є:



тиск розриву;



витрата р
обочих рідин і піску;



радіус тріщини;



проникність тріщин і призабійної зони;



дебіт свердловини після гідророзриву;


22



очікувана ефективність гідророзриву.


2.1.2

Розрахунок величини тиску розриву та вибір необхідного насосного
агрегату


Тис
к розриву пласта визначається за формулою:


, МПа

(
2
.
1
)

де:



вертикальний гірський тиск, МПа:


,

(
2
.
2
)

де:



глибина свердловини,
= 1800 м;




відносна питома вага гірських порід,


= 2,82 т/м
3
= 2,8
2

10
3

кг/м
3
.

Звідси:

;




пластовий тиск, за умовами завдання

= 15 МПа;




тиск розшарування порід, за умовами завдання
= 1,63 МПа.

Тоді, за вира
зом (2):


МПа

Тиск в трубопроводі, котрий необхідно створити для того, щоб розірвати
пласт, визначається за дослідною формулою:


,МПа

(
2
.
3
)

де:



емпіричний коефіцієнт, який визначається згідно
експериментальних даних в залежності від умов та особливостей проведення ГРП

(табл.
1.
1
)
.

Тоді,


23


Звідси,

усереднене значення тиску, котрий необхідно створити на вибої
свердловині буде:




(
2
.
4
)

Тоді за формулою (2.2):


МПа

З метою перевірк
и можливості проведення ГРП через колону НКТ з

=
0,102 м, необхідно провести перевірку її міцності на внутрішній тиск за формулою
Ламе.

Припустимий тиск на гирлі свердловини,
, Па, при закачуванні
рідини
-
пісконосі
я вязкістю

= 215 спз визначається згідно виразу:



,МПа

(
2
.
5
)

де:
D
Н
= 0,102 м


зовнішній діаметр колони НКТ;

D
В
= 0,089 м


внутрішн
ій діаметр НКТ (табл.
1.
2
),

σ
тек
=

Па


границя текучості для сталі марки Л (
табл.
1.
2
);

К
= 1,5


коефіцієнт запасу міцності;




втрати напору н

а тертя рідини в трубах (в

контрольній роботі та

курсовому проекті приймаємо в діапазоні 4285 м), приймаємо
= 50 м;




відносна питома вага рідини розриву,

= 950 кг/м
3
;




довжина колони НКТ,

Звідси,



24

Припустимий тиск на гирлі свердловини, в залежності від міцності різьби
верхньої частини колони труб на розтяг буде:


Па

(
2
.
6
)

де:
=
785

10
3

Н


навантаження зрушення для НКТ діаметром 0,102 м

із
сталі марки Л (табл.
1.
2
);

К
= 1,5


коефіцієнт запасу міцності;

G
= 250

10
3

Н


натяг при обв‱язці обсадної колони (для всіх варіантів
контрольної роботи та курсового проекту).

Звідси,


Із отриманих двох значень припустимого тиску на гирлі свер
дловини

приймаємо менше значення (
43,95 МПа
).

Максимально припустимий тиск на вибої свердловини при

буде складати:




(
2
.
7
)

Тоді за фо
рмулою (1.6):


Оскільки необхідний для розриву тиск на вибої свердловини відповідає
вимозі:



,

(
2
.
8
)

то умова міцності виконується.

Зв
ідси можемо визначити тиск на гірлі свердловини:


, МПа.

(
2
.
9
)


25

Так як всі величини у виразі (1.8) відомі, то:


МПа.

Тобто, для здійснен
ня гідравлічного розриву пласта на гирлі свердловини
необхідно створити тиск

МПа.

При цьому, тиск на гирлі свердловини (

МПа) буде значно
нижчий ніж припустимий для обраних труб (згідно
табл.
1.
2
,
)

припустимий
внутрішній тиск тиск для НКТ

= 0,102 м зі сталі марки Л складає
. Отже, розрив можна виконувати через НКТ з діаметром 0,102
м.

Заданий тиск можна забезпечити насос
ними агрегатами 2:



4АН
-
700 (тиск подачі


до 70 МПа; продуктивність


до 17,1 л/с);



УНЦ1
-
160х500К (Азинмаш
-
30А) (тиск подачі


до 50 МПа;
продуктивність


до 22 л/с);




АНЦ
-
320 (максимальний тиск подачі


до 40 МПа; продуктивність


до 26 л/с);




любою інш
ою насосною установкою, котра здатна виконувати
подібні функції та забезпечувати необхідні технічні показники.


2.
1.
3

Розрахунок необхідних об‱ємів технологічних рідин при ГРП


Об‱єм рідини
-
пісконосія залежить: від властивостей рідини, кількості
закачувано
го до свердловини піску, об‱єму природних та утворених тріщин, його
концентрації та інших факторів.

За даними практики проведення ГРП рекомендується приймати кількість
піску, що нагнітається з рідиною при гідророзриві в діапазоні величин:
=
6...12

т на одну свердловину.

Приймаємо кількість піску


= 5 т.


26

Концентрація піску

в рідині
-
пісконосії залежить від її в‱язкості та
темпів її нагнітання до
свердловини

(табл.
1.
3
).
Зважаючи на те, що в‱язкість
рідини
-
пісконосія складає, згідно умов завдання, величин
у 216 спз, за даними
табл.
1.
3

обираємо значення концентрації наповнювача


= 250 г/л = 0,25 т/м
3
.

Звідси, об‱єм рідини
-
пісконосія
, м
3
, складе величину:



м
3
.

(
2
.
10
)

Необхідний об'єм продавлювальнгої рідини, м
3



(
2
.
11
)

де:



внутрішній діаметр колони НКТ; для 102 мм

труб він складе
(табл.
1.
2
)

89 мм або 0,089 м.

Звід
си,


м
3

Об‱єм рідини розриву приймається згідно даних
табл.
1.
4
.

Для умов завдання приймаємо:
= 7,13 м
3
.

Зважаючі на те, що на гирлі свердловини необхідно створ
ити тиск



МПа, згідно
табл.
1.
4

приймаємо для нагнітання рідини до пласта
агрегат УНЦ1
-
160х500К (Азинмаш
-
30А) 2.

За робочі параметри обираємо наступні:



діаметр змінного плунжера насо
са


0,12 м;



швидкість передачі


IV;



подача нагнітального насоса


21,0 л/с.

Загальна тривалість процесу гідророзриву визначається за формулою:



с,

(
2
.
12
)


27

де:



секундна подача робочої рідини, котра дозволяє подолати
поглинальну здатність пласта,

= 21 л/с = 21

10
-
3

м
3
/с.

Звідси,


2
.1.4

Розрахунок радіусу горизонтальної тріщини


Радіус гори
зонтальної тріщини розраховується за емпіричною формулою:



, м

(
2
.
13
)

де:



емпіричний коефіцієнт, що залежить від гірського тиску і
характеристики гірських порід (
рис.
1
.
4
);




подача робочої рідини, котра дозволяє подолати поглинальну
здатність пласта, згідно умов завдання

= 21 л/с = 1260 л/хв.;




час закачування рідини розриву:


=

хв;

(
2
.
14
)




проникність порід; приймаємо згідно за
вдання
= 0,043 д;




в'язкість рідини розриву, за умовою завдання
= 215 спз.

Тоді,



2
.
1.5

Розрахунок проникності горизонтальних тріщин, привибійної зони та
дренажної
системи


Проникність горизонтальних тріщин визначається за формулою:


28



д.

(
2
.
15
)

де:
w

= 1

10
-
3

м


середня ширина горизонтальних тріщин. В курсовому
проекті

приймається рівною 1

10
-
3

м.

Проникність привибійної зони визначається згідно виразу:



д.

(
2
.
16
)

де:
k
П
= 0,043 д


проникність пласта (згідно завдання);

h

=
8 м


ефективна потужність пласта (згідно завдання);

w
= 1

10
-
3

м


ширина тріщини.

Проникність всієї дренажної системи визначається за виразом:



д.

(
2
.
17
)

де:
R
K



радіус контур
у

живлення свердловини (або середня відстань між
двома сусідніми свердловинами,
у контрольній роботі та

курсовому проекті
приймаємо 250 м)
r
с
= 0,084 м


зовнішній радіус обсадної колони (для всіх
завдань курсового проекту);

r
= 9,
21 м


радіус горизонтальної тріщини


2
.
1.6

Розрахунок максимального дебіту свердловини після проведення
гідравлічного розриву пласта


Максимальний дебіт свердловини після гідравлічного розриву з
утворенням у привибійній зоні горизонтальних або вертикальни
х тріщин
визначається згідно виразу:


29


, см
3
/сек.

(
2
.
18
)

де:



проникність всієї дренажної системи

після гідророзриву,
приймаємо
= 0,107;




ефективна потужність пласта, см,

= 8м = 800 см.;




перепад тиску на вибої, МПа;


,

(
2
.
19
)

Звідси,

=15


12 = 3 МПа;




динамічна в'язкість нафти,
= 10 спз (для всіх завдань контрольної
роботи та курсового проекту),




радіус гор
изонтальної тріщини;

= 9,21 м.


Тобто, дебіт свердловини після проведення гідророзриву пласта зріс з
1,25

м
3
/добу до 9,42

м
3
/добу.


2
.
1.7

Розрахунок необхідної кількості насосних агрегатів для проведення
ГРП


За

попередніми розрахунками був обраний нагнітальний агрегат УНЦ1
-
160х500К (Азинмаш
-
30А) 2 з робочими параметрами:



діаметр змінного плунжера насоса


0,12 м;



швидкість передачі


IV;



подача нагнітального насоса для забезпечення необхідного тиску
розрив
у


21,0 л/с.


30


Для прийнятого темпу закачування робочої рідини (секундна подача)
21

л/сек., визначаємо необхідну кількість робочих агрегатів ( 1 резервний):


агрегата;

Приймаємо 4 агрегата УНЦ1
-
160х500К (Азинмаш
-
30А).

Для піску з рід
иною використовуємо спеціальний піскозмішувальний
агрегат 4ПА, який має бункер на 8 тон.

Для доставки до свердловини робочої рідини використовуємо
автоцистерни 4
-
ЦР ємністю по 10 м
3
.

Отже, для проведення ГРП на свердловині слід використати наступне
обладн
ання:

а) агрегат УНЦ1
-
160х500К


4шт;

б) піскозмішувач 4ПА


1шт;

в) блок маніфольд БМ


700


1шт;

г) автоцистерна АЦ10


5шт.


2.2

Опис підібраного технологіч
ного обладнання

Основні характеристики вибраного обладнання наступні:

а) агрегат УНЦ1
-
160х500К


створюваний тиск 16 МПа;

б) піскозмішувач 4ПА


обсяг робочої ємності 4 м
3
;

в) блок маніфольд БМ


700


максимальний робочий тиск 70 МПа;

г) автоцистерна
АЦ10


робоча ємність 10 м
3
.



31

РОЗДІЛ 3


ТЕХНІКО
-
ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ

ПІДІБРАНОГО ОБЛАДНАН
НЯ


Техніко
-
економічні показники

вибраного обладнання наступні:

а) агрегат УНЦ1
-
160х500К


створюваний тиск 16 МПа;

б) піскозмішувач 4ПА


обсяг робочої ємності 4 м
3
;

в) бло
к маніфольд БМ


700


максимальний робочий тиск 70 МПа;

г) автоцистерна АЦ10


робоча ємність 10 м
3
.




32

РОЗДІЛ 4

ВИЗНАЧЕННЯ ДОВГОВІЧН
ОСТІ
РОБОТИ ОСНОВНИХ СКЛА
ДОВИХ ЧАСТИН


4.1

Перевірка працездатності елементів гідравлічної частини насоса

4.1.1

Розрахунок елементів клапан
ного вузла


Під час розрахунку елементів клапана спираються на залежність між частотою
ходів насоса і швидкістю підйому клапана. Для насоса, який розглядається в
даному випадку, розрахунки будемо проводити при частоті обертання вала
n
дв

=1600

хв
-
1
.

Максима
льна висота підйому клапана визначається за формулою


,

(
4
.
1
)


де



площа плунжера, м
2
;



(
4
.
2
)




діаметр плунжера (
табл.
1
.
5
,
1.
6
),

= 0,1

м;






радіус кривошипа, м:


,

(
4
.
3
)

де



довжина ходу плунжера (в курсовому п
роекті приймаємо для
насоса ЦН
-
320

= 0,25 м; 5НК
-
500



= 0,125 м; 4Р
-
700



= 0,2 м; );


33




діаметр клапана,

= 0,078 мм (табл.
1.
7
);






кутова швидкість кривошипа, с
-
1
:


с
-
1
;

(
4
.
4
)

де
n



частота подвійних ходів плунжера,
n

= 143 хв
-
1

(табл.
1
.
5
,
1.
6
);





коефіцієнт витрат, за рекомендаціями методичної літератури умовно
приймаємо
;




кут нахилу твірної конічної, (в курсовому проекті приймаємо
0
).

Тоді маємо:


.

(
4
.
5
)

Гідростатичне навантаження на клапан складе:





(
4
.
6
)


де



навантаження пружини при відкритому клапані, Н:






(
4
.
7
)

де



модуль пружності при зсуві; приймаємо
МПа;





діаметр дроту пружини;
=0,004 м

(табл.
1.
7
);




середній ді
аметр витка пружини;
м (
табл.
1.
7
);





кількість робочих витків пружини,
=7 (
табл.
1.
7
);





деформація пружини у відкритому клапані,
.

Тоді,




(
4
.
8
)


34

де
-

п
итома вага рідини розриву;




маса клапана у зборі,

кг (
табл.
1.
7
);




площа перерізу прохідного отвору сідла клапана, м
2
;





(
4
.
9
)

де
діаметр прохідного отвору сідла клапана,
= 0,08 м (
табл.
1.
7
).

;


м.



Розраховуємо зусилля пружини при відкритому і закритому клапані:



Визначимо напруження у поперечному перерізі витка пружини при
відкритому положенні клапана:




(
4
.
10
)


МПа


Виходячи із розрахунків вибираємо матеріал пружини сталь 60С2, по
ГОСТ 2052
-
94.

Рекомендовані граничні допустимі напруження
МПа

Швидкість посадки клапана:



,

(
4
.
11
)

де

-

кутова швидкість кривошипа,с
-
1


35


Критична швидкість при якій може з‱явитись стукіт клапанів

з‱являється
при
=190210 мм/с, а в нашому випадку у зв‱язку з тим, що наш клапан
підпружинений стукіт з‱являється при
=250 мм/с.


,


(
4
.
12
)

де



коефіцієнт швидкості,
=0,60,8; приймаємо


м/с

Спочатку зовнішню поверхню сідла клапана перевіряємо на зминання. При
цьому, м
аксимальне діюче на сідло зусилля складе:


,

(
4
.
13
)

де
р



робочий тиск насоса при обраній подачі,
р

= 17,1

МПа (табл.
1.
6
,
табл.
1.
6
);


D
c



діаметр сідла клапана,
D
c


= 121 м
м = 0,121 м (табл.
1.
7
);.

Тоді,




кН

Площа бокової поверхні сідла складе



м
2



(
4
.
14
)

де



висо
та сідла клапана,

= 65 мм

(табл.
1.
7
);

м
2
.

Напруження зминання становитиме



= 191,36 МПа.

(
4
.
15
)

Сідло клапана виготовлене із сталі 40ХН, а межа міцності для цієї сталі
становить

МПа.


36

Отже, виходячи із даного розрахунку видно, що умова

вик
онується, а значить розрахунки вірні.


4.2

Розрахунок горизонтальної посадочної поверхні

на зминання


,


(
4
.
16
)

де



зусилля які діють н
а тарілку, Н





площа зминання, м
2


,

(
4
.
17
)

де
р



робочий тиск насоса при обраній подачі,
р

= 17,1 МПа (табл.
1.
6
,
1.
7
);




діаметр тарілі,

= 0,113 м (табл.
1.
7
).


Н=171,405 кН


,

(
4
.
18
)

де



зовнішній діаметр сідла,

м (
табл.
1.
7
);





внутрішній діаметр сідла,

=

0,08 м (
табл.
1.
7
);


b



товщина стінки тарілі,
b

= 15 мм = 0,015 м (
табл.
1.
7
);


h



висота тарілі,
h

= 22 мм = 0,022 м (
табл.
1.
7
);

м
2
;


Па = 22,98 МПа.

Гранично допустиме напруження зминання:



,



(
4
.
19
)


37

де



напруження текучості, МПа;





коефіцієнт запасу міцності,
;


МПа.

Отже, виходячи із розрахунків видно, що умова виконується
,
що
підтверджує правильність розрахунків.






38

РОЗДІЛ 5

СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

5.1

Визначення запасу
міцності колони НКТ


При розрахунку Н
КТ слід зважати на ряд обмежень, дотримання яких
дозволить провести його на відповідному рівні з достатньою точністю.

По
-
перше, швидкість руху рідини в колоні не повинна бути більшою за
10

м/с, так як її збільшення призводить до квадратичного зростання гід
равлічних
опорів, що є неприпустимим. Тому, слід обирати НКТ з найбільшим діаметром
прохідного отвору.

По
-
друге, тиск випробування повинен бути не меншим, ніж 100 МПа, так як
потрібно мати відповідний запас міцності.

По
-
третє, необхідно, щоб з‱єднання труб

були високогерметичними.


5
.1
.1

Перевірка запасу міцності з‱єднань колони НКТ


Визначимо критичне навантаження розтягу в перерізі останньої нитки різьби
труби за формулою


,

(
5
.
1
)

де



зовнішній діаметр труби,
=102 мм;




товщина стінки труби,
= 6,5 мм;




межа текучості сталі групи міцності „Л
 ,
= 650 МПа.

Тож, за формулою (
5
.
1
)


кН.

Навантаження на найбільш небезпечний переріз колони НКТ можна
визначити за формулою


,

(
5
.
2
)


39

де



маса одного метра колони труб НКТ 102×6,5;
=15,2 кг/м (табл.
1.
2
);




маса пакера; його маса приблизно складає близько 100 кг.

Звідси,


кН.

Запас міцності насосно
-
компресорних труб розраховується за формулою


.

(
5
.
3
)

Зважаючи на практично чотрирьохкратний запас міцності, можемо зробити
висновок про безпечність та надійність експлуатації труб НКТ 102×6,5


Л.


5.1
.2 Розрахунок швидкості руху рідини в колоні насосно
-
компресорних трубах


Зважаючи на

те, що з найбільшою інтенсивністю в НКТ подається рідина
розриву, то будемо проводити розрахунок саме її швидкості руху
трубопроводами. Вона визначається за формулою


,

(
5
.
4
)

де



секундна подача робочої рідини, котра дозволяє подолати
поглинальну здатність пласта,

= 15 л/с = 15

10
-
3

м
3
/с = 0,9 м
3
/хв.




внутрішній діаметр труби;
=89 мм.

Тоді,


м/с.

Швидкість руху рідини в колоні не перевищує 10

м/с, що нас задовольняє.


40

ВИСНОВКИ

Під час виконання даної роботи були розглянуті питання:

-

складу та комплектності наземного обладнання
ГРП
;

-

монтажу обла
днання
ГРП

та особливості його експлуатації;

-

особливостей конструкцій обладнання для проведення
ГРП
.





41

ЛІТЕРАТУРА

1.

Раабен А.А. и др. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования.
-

М.:Недра, 1989.

2.

Абдулаев Ю.Г., Велиев Т.К., Джафаров Ш.Т. Монтаж, эксплуа
тация и ремонт
оборудования фонтанных и нагнетательных скважин.


М.: Недра, 1989.

3.

Авербух Б. А. и др. Ремонт и монтаж бурового и нефтепромыслового
оборудования


М: Недра, 1976.

4.

Бухаленко П.И., Абдуллаев Ю.Г. Монтаж, обслуживание и ремонт
нефтепромысловог
о оборудования.


М.: Недра, 1985.


350 с.

5.

Методичні вказівки до виконання контрольної роботи та курсового проекту з
дисципліни "Монтаж, обслуговування та ремонт нафтопромислового
обладнання" для студентів напряму осв
і
ти 7.050304 "Нафтогазова справа"
всіх

форм навчання.


Полтава: ПолтНТ
У
, 2012.


36

с.


41

с.

6.

Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з курсу "Ма
ш
ни та
обладнання для видобутку нафти і газу" для студентів напряму осв
і
ти
6.050304 "Нафтогазова справа" всіх форм навчання.


Полтава:
ПолтНТ
У
,
2009.


41

с.

7.

Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и
газа.


М.: Недра, 1984


464 с.

8.

Молчанов Г.В., Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы.


М.: Недра,
-

1983.


342 с.

9.

Юрчук А.М. Расчеты в добыче нефти.


Москва: Недра, 1969.


240 с.

10.

Адонин А.Н. Добыча нефти штанговыми насосами.


Москва: Недра, 1983.


271 с.

11.

Махмудов С.А. Монтаж эксплуатация и ремонт скважинных штанговых
насосных установок: Справочник мастера.


М.: Недра, 1987.


208 с.


42

12.

Чичеров Л.Г.,
Молчанов Г.В., Рабинович А.М. и др. Расчет и
конструирование нефтепромыслового оборудования оборудования.


М.:
Недра, 1987.

13.

Бухаленко Е.И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию.
-

М.:
Недра, 1990.

14.

Колесник Н.П. Расчеты строительных кранов.


К.: Вища шк., 1985.


240 с.

























43

Додатки

Табл. 1.
1
.


Величина

емпіричного коефіцієнту згідно експериментальних даних в
залежності від конструкції свердловинног
о обладнання для ГРП.

Діаметр труб, мм

48

60

73

89

102

114

127

146



1,65

1,67

1,7

1,73

1,75

1,78

1,8

1,84




Табл. 1.
2
.


Міцністні характеристики НКТ

Умовний діаметр,
мм

Товщина стінки,
мм

Зрушую
че навантаження для
різьбового з‱єднання нерівноміцних
труб, кН

Навантаження при якому напруга в
тілі труби досягають межі текучості,
кН

Внутрішній тиск, при якому
напруга в тілі труби досягає межі
текучості, МПа

Зовнішній стискаючий
тиск, МПа

Група міц
ності сталі

Д

К

Е

Л

Д

К

Е

Л

Д

К

Е

Л

Д

К

Е

Межа текучості МПа

3
80

5
00

5
50

6
50

3
80

5
00

5
50

6
50

3
80

5
00

5
50

6
50

3
80

5
00

5
50

3
3,0

3,5

-

-

-

-

1
25,0

1
64,5

1
82,0

2
14,0

7
9,5

1
05,0

1
15,5

1
36,5

5
2,0

6
8,0

7
5,0

4
2,0

3,5

-

-

-

-

1
61,5

2
13,0

2
34,0

2
77,0

6
3,1

8
3,0

9
1,3

1
08,0

3
9,7

5
0,0

5
5,1

4
8,0

4,0

1
18,7

1
56,0

1
71,5

2
03,0

2
11,0

2
79,0

3
06,0

3
63,0

6
3,1

8
3,0

9
1,3

1
08,0

4
0,8

5
7,5

5
6,7

6
0,0

5,0

2
08,0

2
74,0

3
01,5

3
56,0

3
30,0

4
34,0

4
77,5

5
64,0

6
3,1

8
3,0

9
1,3

1
08,0

4
3,2

5
5,0

6
0,4

7
3,0

5,5

2
94,0

3
87,0

4
26,0

5
05,0

4
4
3,0

5
83,0

6
41,0

7
59,0

5
7,2

7
5,3

8
2,9

9
8,0

3
9,7

4
9,7

5
4,7

8
9,0

6,5

4
46,0

5
85,0

6
45,0

7
62,5

6
39,0

8
41,0

9
25,0

1
094,0

5
5,5

7
3,0

8
0,3

9
5,0

3
9,4

4
9,1

5
4,1

1
02,0

6,5

4
59,0

6
08,0

6
64,0

7
85,0

7
37,0

9
71,0

1
068,0

1
261,0

4
8,5

6
3,8

7
0,3

8
3,0

3
1,3

3
8,1

4
8,0

1
14,0

7,
0

5
67,0

7
52,0

8
22,0

9
72,0

8
96,0

1
179,0

1
297,0

1
531,0

4
6,5

6
1,3

6
7,3

7
9,5

2
9,7

3
6,0

3
9,8



Табл. 1.
3
.


Концентрації наповнювача при ГРП

В‱язкість рідини
-
пісконосія

Концентрація наповнювача

10
-
50 спз

50150 г/л

50
-
150

спз

151300 г/л

150
-
300 спз

301500 г/л


44




Табл. 1.
4
.


Залежність об‱єму рідини розриву від діаметра колони НКТ (для
оптимальних параметрів проникливості породи призабійної зони, темпів
закачування рідини, та тиску р
озриву)

Діаметр НКТ, мм

Об‱єм рідини розриву, м
3

48

5,45

60

5,88

73

6,10

89

6,55

102

7,13

114

7,55






Табл.
1
.
5
.


Технічні показники роботи агрегату типа УНЦ1
-
160х500К (Азинмаш
-
30А)

Швидкість

Число
подвійних
хо
дів в
хвилину

Діаметр змінних плунжерів насоса, мм

120

100

Подача
насоса, л/с

Тиск, МПа

Подача
насоса, л/с

Тиск, МПа

N

= 141,5 кВт;
n
дв

= 1600 об/хв

ІІ

49,3

3,5

34,5

2,4

50,0

ІІІ

94,0

6,6

18,3

4,6

26,0

IV

143,0

10,1

11,9

7,0

17,1

V

215,0

15,2

7,
9

10,5

11,3

N

= 1
52
,
6

кВт;
n
дв

= 1800 об/хв

ІІ

55,5

3,9

30,3

2,7

44,0

ІІІ

106,0

7,5

16,0

5,2

23,0

IV

161,0

11,4

10,5

7,9

15,2

V

242,0

17,1

7,0

11,8

10,1

Швидкість

Число
подвійних
ходів в
хвилину

Діаметр змінних плунжерів насоса, мм

100

120

Пода
ча
насоса, л/с

Тиск, МПа

Подача
насоса, л/с

Тиск, МПа

І

80

6,3

70

9,0

51,0

ІІ

109

8,5

54

12,3

37,5

ІІІ

153

12,0

38

17,3

26,6

IV

192

15,0

30,5

22,0

21,0


45



Табл. 1.
6
.


Технічні показники роботи агрегату типа 4АН
-
700

Швидкість

Число
подвійних
ходів в
хвилину

Діаметр змінних плунжерів насоса, мм

100

120

Подача
насоса, л/с

Тиск, МПа

Подача
насоса, л/с

Тиск, МПа

І

80

6,3

70

9,0

51,0

ІІ

109

8,5

54

12,3

37,5

ІІІ

153

12,0

38

17,3

26,6

IV

192

15,0

30,5

22,0

21,0




Табл. 1.
7
.


Геометричні розміри елементів клапанних вузлів насосів

Параметри

Тип насоса

НЦ
-
320

5НК
-
500


-
700

Діаметр клапана,
d
кл
, мм

78

78

98

Маса клапана, кг

2,87

2,92

3,21

Діаметр прохідного отвору сідла клапа
на,
d
с
, мм

80

80

100

Діаметр дроту пружини,
d
, мм

4

4

4

Середній діаметр витка пружини,
D
ср
, мм

52,5

52,5

52,5

Кількість робочих витків пружини,
і

7

7

7

Діаметр сідла,
D
с
, мм

120

121

128

Внутрішній діаметр сідла,
D
вн
, мм

80

80

100

Висота сідла клапан
а,
h
с
, мм

58

65

65

Діаметр тарілі,
d
Т
, мм

1
13

113

136

Товщина стінки тарілі,
b
, мм

15

15

18

Висота тарілі,
h
, мм

22

22

25


46


Рис. 1.
1
.


Геометричні розміри клапанного вузла насоса НЦ
-
320


Рис. 1.
2
.


Геометричні розміри клапанного вузла насоса 5НК
-
500


47



Рис. 1.
3
.


Геометричні розміри клапанного вузла насоса 4Р
-
700







Рис.
1
.
4
.


Залежність кое
фіцієнту
с

від глибини свердловини
Н





48

Методичні вказівки

до виконання курсового проекту
із дисципліни

Нафтогазопромислове обладнання




Микола Миколайович Рой

Андрій Михайлович Матвієнко










Комп‱ютерна верстка

Рой М.М.

Редактор
Я.В. Новічкова

Ко
ректор
І.Л. Петренко






Друк RISO

Обл.
-
вид. арк. 4.33



Редакційно
-
видавничий відділ

Полтавського національного технічного університету

імені Юрія Кондратюка

36011, м. Полтава, просп. Першотравневий, 24

Свідоцтво про внесення суб‱єкта видавничої справи

д
о Державного реєстру видавців, виготівників і розповсюджувачів

видавничої продукції

Серія ДК, №
3130 від 06.03.2008



Віддруковано з оригінал
-
макета РВВ ПолтНТУ



Приложенные файлы

  • pdf 1210609
    Размер файла: 692 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий