Совершенствование бурового насоса УНБ-600 с целью уменьшения действующей на крейцкопф боковой силы

Реферат 3
Введение 5
1 Аналитический обзор применения поршневых насосов в нефтяной промышленности 6
1.1 Области применения поршневых насосов в нефтяной отрасли 6
1.2 Трансмиссионная часть буровых насосов 15
1.3 Влияние боковой силы действующей на поршень 26
1.4 Патентный обзор 32
2 Разработка принципиально нового кривошипно-шатунного механизма для бурового насоса УНБ-600 41
3 Теоретические исследования воздействия боковой силы 44
3.1 Мощность и К.П.Д. насоса 44
3.2 Расчет приводной части 47
3.3 Определения момента, создаваемого пневмопружиной 52
Заключение 66
Список использованной литературы 71

Весь текст будет доступен после покупки

УНБ-600 известный буровой насос, входящий в состав многих буровых установок для бурения скважин до 6000? метров [1]. Задачей ?насоса является придания вращения ?турбобуру с долотом и ?его охлаждение, подача промывочной жидкости через колонну бурильных труб на забой скважины и выноса разбуренной породы с промывочной ?жидкостью. Гидравлическая? и трансмиссионная часть – это главные составляющие насоса.
По оценкам экспертов парк насосов УНБ-600 составляет около 80 % всего фонда имеющихся в данное время буровых насосов [8]. Согласно накопленным данным эксплуатации, за год насос в среднем нарабатывает порядка 800 – 1000 часов. Учитывая большой ресурс механической части (18 000 часов), наибольшее внимание уделялось именно гидравлической части (не менее 1500 часов до капитального ремонта).
На сегодняшний день ремонтные подразделения буровых компаний столкнулись с необходимостью ремонта и восстановлением работы трансмиссионной части, составляющей преимущественно из кривошипно-шатунного механизма.
Одной из проблем кривошипно-шатунного механизма УНБ-600 является: износ направляющих ползуна, пальца, между ползуном и направляющими, горловины станины. Происходит данные износы из-за боковой силы, которая приводит к трению между деталями.
Целью работы является увеличение срока службы насоса УНБ-600 за счет уменьшения боковой силы, действующей на крейцкопф.

Весь текст будет доступен после покупки

Буровые насосы эксплуатируются в суровых климатических условиях. Легкодоступность месторождения становится всё меньше, всё чаще добыча нефти ведётся в условиях вечной мерзлоты или на морском шельфе.
С точки зрения специалистов «Газпром нефти», в 2016 году в России было от 900 до 1500 буровых установок. В то же время 45 % из них оказались старше 18 лет. Исходя из того, что средний срок службы установки около 25 лет, значительная доля оборудования требует глубокой модернизации или замены.
Из обзора «Рынок нефтегазового оборудования: перспективы развития отрасли в условиях пандемии», [4] который был составлен специалистами компании DELOVOY PROFIL, развития нефтяного оборудования не произошло.
Советский союз был крупнейшим производителем буровых установок, и их парк насосов был значительным. Однако с распадом СССР процесс обновления этого оборудования остановился, и всё ещё используется советская техника. В свою очередь, российские предприятия стали менее конкурентоспособными на мировом рынке. Ситуация изменилась, когда первенство на рынке по производству буровых установок стали занимать китайские компании, которые предлагали низкую стоимость и требуемое качество [3].
Крупнейшими импортёрами являются компании Sichuan, Honghua, Petroleum Equipment и Petro-Machinery. Преимущество российских производителей на рынке бурового оборудования началось только с 2010 года, когда открылся «Уралмаш нефтегазовое оборудование холдинг», созданный на базе завода «Уралмаш» [1].
Благодаря введения импортной пошлины на буровое оборудования в 2013 году, активнее стало развиться отечественное оборудование [5]. Несмотря на это ещё в 2017 году на рынке буровых установок 45 % оборудования имело китайское происхождение (рисунок 1.1.1).



Рисунок 1.1.1 – Доли стран-производителей бурового оборудования в России
в 2017 году

В данный момент ситуация на рынке буровых установок в России изменилась. В исследовании компании DELOVOY PROFIL наблюдается [4] тенденция выбора нефтесервисными компаниями отечественного оборудования, так как российские производители в полной мере удовлетворяют потребности нефтяной отрасли.
Анализируя статистические отчёты Минпромторга РФ можно заметить, что за последние восемь лет количество буровых установок выросло с 1400 в 2016 году до 2500 установок в 2021 году [2].
Одним из лидеров на отечественном рынке по производству бурового оборудования является «Уралмаш». С 2010 по 2021 год заказчикам было поставлено более 370 бурового оборудования [1].
У компании «Уралмаша» на данный момент закупают оборудование лидеры нефтяного производства: буровые подразделения «Роснефти» приобрели 64 установки, «Газпром бурение» ? 45 %, «Сургутнефтегаз» ? 21 % [1].
В 2015 году в федеральных источниках говорилось о вводе в производство завода «НОВ Кострома» по производству бурового оборудования различной грузоподъёмности и техники для ремонта скважин. Предполагалось, что завод будет поставлять продукцию не только внутри страны, но и выйдет на международный рынок, но первом месте было импортозамещение в нефтяной отрасли. Особенность проекта заключалось в том, что он реализовывался на условиях государственно-частного партнерства с иностранным инвестором, компанией NOV, уже после введения санкций на российскую экономику [10].
Буровой насос (рисунок 1.1.2) используется для нагнетания промывочной жидкости под высоким давлением в скважину при эксплуатационном и глубоком разведочном бурении [15].



Рисунок 1.1.2 – Буровой насос

Насос, используемый в бурении скважин, выполняет важную роль в процессе добычи полезных ископаемых. Он подает промывочную жидкость, которая поступает в колонну бурильных труб, где она охлаждает долото и выносит разрушенную горную породу на поверхность. Этот процесс также обеспечивает передачу энергии забойному двигателю и связанному с ним долоту.
Буровой насос должен быть производительным, надежным и соответствовать требованиям безопасности места добычи. Для достижения максимального эффекта в работе насосов используются специальные технологии, такие как механизмы управления потоком жидкости и системы контроля давления. В настоящее время буровые насосы играют важную роль в глубинном бурении. Эти насосы используются в крайне тяжелых условиях, в том числе для перекачивания вязких растворов, содержащих утяжеленные добавки, такие как барит или гематит. Обычно это приготовленные растворы, основанные на глинисто-водных смесях. Химические реагенты, такие как кислоты, соли, каустическая сода и другие вещества, также содержатся в составе буровых растворов. Для эффективной работы буровых насосов необходимо производить регулярное техобслуживание и контроль за их работой. Кроме того, при использовании этих насосов необходимо принимать меры по обеспечению безопасности, такие как проверка правильности установки оборудования и защитных устройств, которые могут защитить персонал от опасных веществ. Для достижения устойчивой работы буровых насосов необходимо продумывать соответствующие меры по обеспечению должных условий использования и контроля за их работой в тяжелых условиях.
Буровой насос должен обладать способностью самовсасывания и устойчиво работать при высоком всасывании 2 – 3 м. Для образующихся в скважине пробок и сальников буровой насос должен кратковременно пропускать повышение давления; быть простым по конструкции, достаточно надежным и удобным в эксплуатации; производить быструю смену штоков, клапанов, сальников, цилиндрических втулок, поршней и других быстроизнашивающихся деталей. Ресурс насоса должен составлять не менее 10 тыс. ч. [14], конструкция его должна позволять в 2 – 3 раза увеличить или уменьшить подачу и давление за период бурения скважины. Привод насоса должен быть универсальным от дизеля, электродвигателя или группового привода.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Уральский машиностроительный завод бурового оборудования : официальный сайт. – Екатеринбург. – URL: https://umz.info/#a1 (дата обращения: 10.01.2022). – Текст : электронный.
2. Минпромторг России : официальный сайт. – Москва. – URL: (дата обращения: 15.04.2022). – Текст : электронный.
3. Жулаев, В.П. Изучение конструкции бурового насоса, пуск и остановка / В.П. Жулаев, Э.Я. Зинатуллина. – Уфа : УГНТУ, 2020. – 37 с. – Текст : непосредственный.
4. Парк нефтяного бурового оборудования в России требует модернизации – Текст : электронный // Добывающая промышленность. – 2020. – URL: https://dprom.online/oilngas/park-neftyanogo-burovogo-oborudovaniya-v-rossii-trebuet-modernizatsii/ (дата обращения: 15.03.2022).
5. Рынок нефтегазового оборудования: перспективы развития отрасли в условиях пандемии – Текст : электронный // Открытая аналитика. – 2020. – URL: https://delprof.ru/press-center/open-analytics/rynok-neftegazovogo-oborudovaniya-perspektivy-razvitiya-otrasli-v-usloviyakh-pandemii/ (дата обращения: 10.05.2022).
6. Демченко, И.И. Конструкция буровых станков / И.И. Демченко, В.Т. Чесноков, Т.В. Твердохлебова. – Красноярск : СФУ, 2020. – 282 с. – ISBN 978-5-7638-4271-5. – Текст : непосредственный.
7. Якунин, Р.В. Публичная библиотека в системе непрерывного библиотечно-информационного образования : специальность 05.04.02 «Тепловые двигатели» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Якунин Руслан Владимирович ; ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ». – Москва, 2019. – 117 с. – Текст : непосредственный.

Весь текст будет доступен после покупки