реферат. НГО Валиев. Контрольная работа по дисциплине Нефтегазопромысловое оборудование Тема Устройство и принцип действия объемных насосов, классификация и область применения

• Название: Контрольная работа по дисциплине Нефтегазопромысловое оборудование Тема Устройство и принцип действия объемных насосов, классификация и область применения
• Анкор: реферат
• Дата: 09.02.2023
• Размер: 130.83 Kb.
• Имя файла: НГО Валиев.docx
• Тип: Контрольная работа; #927664

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА им. М.С. ГУЦЕРИЕВА

кафедра «разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
направление 21.03.01 – НЕфтегазовое дело

ПРОФИЛЬ «эКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ДОБЫЧИ НЕФТИ»


КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине

«Нефтегазопромысловое оборудование»

Тема: «Устройство и принцип действия объемных насосов, классификация и область применения»

Работу выполнил: Валиев И.Д.

Студент гр. ВУсБ-21.03.01-33(к)Н


Работу проверил: Латыпов Р.Г.

г. Ижевск 2022г.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3

1 Объемные насосы. Классификация 4

2 Область применения объемных насосов 7

3. Устройство и принцип действия объемных насосов (на примере поршневого насоса) 12

Заключение 14

Список использованных источников 15

ВВЕДЕНИЕ
Использование объемных гидромашин в нефтяной промышленности при выполнении самых различных технологических процессов обусловлено их конструктивно-эксплутационными особенностями. Так, при проводке и бурении нефтяных и газовых скважин применяют поршневые и плунжерные насосы, поскольку они способны развивать высокое давление и более устойчивы к перекачиванию абразивных жидкостей. Плунжерные насосы устанавливают на специализированных передвижных агрегатах для выполнения технологических процессов гидроразрыва пласта, кислотной обработки призабойной зоны скважины, промывки скважин и др.

Рациональная область применения винтовых насосов по полям подач и давлений лежит в пределах соответственно 10 л/с и 2,5 МПа. В этой области данный тип насосов, как правило, экономичнее центробежных и вихревых и в тоже время значительно дешевле проще ВПН, при этом стандартом не предусмотрено ограничение по роду перекачиваемой жидкости.

Объемные насосы делятся на возвратно-поступательные, роторные и крыльчатые.

Цель данной работы – изучить устройство и принцип действия объемных насосов, рассмотреть классификацию и область применения.


1. Объемные насосы. Классификация
Все насосы подразделяются на две основные группы: объёмные и динамические.

Объемными называют насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

В группу объемных насосов входят насосы возвратно-поступательного действия (поршневые, плунжерные, диафрагменные) и роторные (шестеренные, пластинчатые, винтовые и др.).

Кроме того, объёмные насосы можно классифицировать по следующим признакам:

1) По роду вытесняющего органа:

– поршневые;

– плунжерные;

– диафрагменные;

– шестеренные,

– пластинчатые,

– винтовые и др.

2) По способу приведения в действие:

- приводные;

- прямого действия;

- ручные.

3) По кратности действия:

- одинарного действия;

- двойного действия;

- дифференциальные.

4) По расположению цилиндра:

- горизонтальные;

- вертикальные.

5) По числу цилиндров:

- одноцилиндровые;

- двухцилиндровые;

- трехцилиндровые;

- многоцилиндровые.

6) По роду перекачиваемой жидкости:

- обыкновенные;

- горячие (для перекачки горячих жидкостей);

- буровые (для перекачки промывочных растворов при буре­нии скважин и др.);

- специальные (кислотные и др.).

7) По быстроходности рабочего органа:

- тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 40-80;

- средней быстроходности, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 80-150;

- быстроходные, с числом двойных ходов рабочего органа в минуту 150-350.

8) По развиваемому давлению:

- малого давления Р < 1 МПа;

- среднего давления Р = 1...10 MПа;

- высокого давления Р >10 МПа.

9) По подаче:

- малые, диаметр поршня D < 50 мм;

- средние, диаметр поршня D = 50...150 мм;

- большие, диаметр поршня D > 150 мм.

На нефтяных и газовых промыслах объемные насосы применяют:

1) для извлечения из скважин нефти:

- штанговые скважинные насосы (в составе ШГНУ);

- винтовые насосы (в составе УЭВН, ШВНУ);

- диафрагменные насосы (в составе УЭДН);

- гидропоршневые насосы (в составе УГПН);

2) для перекачивания нефти по трубопроводам – винтовые насосы, плунжерные;

3) для подачи химреагентов в трубопроводы – дозировочные насосы;

4) при проведении технологических операций, связанных с нагнетанием жидкости в скважину, ПЗП или пласт – поршневые и плунжерные насосы;

5) в составе различных агрегатов и установок:

- для подачи смазки – пластинчатые, шестерённые;

- для подачи топлива – шестерённые, диафрагменные;

- в составе гидроприводов установок как силовые – шестерённые, плунжерные.

2 Область применения объемных насосов
Объёмные насосы нашли применение там, где необходимо перекачивать сравнительно небольшой объем жидкости, содержащий абразивную взвесь, растворенный газ, химически активные компоненты и создавать высокие давления. Это обуславливается характерными особенностями объёмных насосов, перечисленными ниже.

Особенности работы объёмных насосов:

1) максимальный развиваемый напор теоретически не ограничен и определяется мощностью двигателя, прочностью деталей насоса и нагнетательного трубопровода;

2) количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от раз­виваемого давления;

3) всасывающий и нагнетательный патрубки герметически изолированы друг от друга;

4) подача жидкости неравномерная.

Наши насосы применяются для добычи и транспортировки неф-ти, в том числе с наличием газа и воды. Широко применяются они в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. По виду эти насосы разделяются на: одновинтовые; двухвинтовые; трехвинтовые; шестеренные и плунжерно-диафрагменные.

По этим видам насосов, кроме плунжерно-диафрагменных, мы являлись головной организацией в СССР и остаемся головным предприятием в России, свидетельством тому являются разработанные нами ГОСТы на эти насосы и большое количество изготовленных насосов, работающих во всех отраслях народного хозяйства.

Одновинтовые насосы для добычи нефти. Эти насосы разделяются на: штанговые насосы с поверхностным (наземным) приводом (насосы типа ВНО и ВНОМ); насосы с погружным электродвигателем (насосы типа ЭВН). Простота конструкции, способность перекачивать жидкость от маловязких до едва текущих с наличием песка, высокая герметичность рабочих органов – все это способствовало широкому применению одновинтовых насосов. В последнее время широкое применение находят штанговые одновинтовые насосы. Преимущество штанговых насосов в простоте регулирования частоты вращения привода, который обычно осуществляется клиноременной передачей с набором шкивов различного диаметра. Диапазон частоты вращения от 25 до 500 об/мин.

Другие преимущества: низкие производственные и ремонтные затраты; низкое эмульгирование водно-нефтяных смесей; эффективная транспортировка водно-нефтяных смесей с очень высоким содержанием песка и газа; эффективная транспортировка высоковязких жидкостей; почти безэмульсионная перекачка; возможность установления на любой местности; низкая цена и 50% экономии в потреблении энергии по сравнению с другими видами насосов.

Насосы ВНО отличает также особая (специфичная) геометрия ротора, которая сводит к минимуму воздействие абразивных веществ, повышает срок службы и уменьшает пусковой крутящий момент. Наряду с однозаходными винтами ведутся работы по применению многозаходных винтов – создан насос ВНОМ 20-1500 с кинематическим отношением винт-обойма i=3:4. Преимущества многозаходных рабочих органов (РО) в уменьшении габаритов насоса при постоянстве (равенстве) параметров с насосом, у которого однозаходный винт, i=1:2; или в получении бóльших давлений и подачи при равенстве габаритов.. Эти насосы особенно пригодны для больших глубин установки, для скважин с большой кривизной и даже для горизонтальных скважин. Насосная система отличается тем, что при этом не требуются приводные штанги и поэтому значительно снижается износ насосно-компрессорных труб (НКТ). Надо отметить, что конструкция ВНО, точнее геометрия РО, является нашей разработкой. Кроме того, мы усовершенствуем ЭВН, удлиняя РО, тем самым, уменьшая удельное давление на ступень, что увеличивает ресурс насоса.

Плунжерно-диафрагменные насосы для добычи нефти. Совместно с ЗАО “Сухой Нафта Корпорейшен” разработан плунжерно-диафрагменный насос ПДН-1200-44. Насос предназначен для работы в скважинах при добычи нефти с высоким содержанием механических примесей порядка 10 г/л и более при пластовой температуре до 80°С и вязкостью до 200 сСт. Насос имеет патент на изобретение. Сущность работы этого насоса заключается в том, что подвижные части плунжерной пары не контактируют с продуктом. Привод осуществляется от станка-качалки, широко применяемом при эксплуатации плунжерных насосов. Подача насоса - 4,3 м3/сут и 27 м3/сут. Насос поставляется в собранном виде и заправленный маслом. Глубина опускания насоса в скважину -1200 м. В настоящее время два насоса проходят промысловые испытания в США, результаты положительные. Один насос проходит промышленные испытания в республике Коми в ТПП “Лукойл-Усинскнефтегаз“, где показывает очень хорошие результаты при вязкости перекачиваемой нефти 1000 сСт.

Двухвинтовые насосы. Широко применяются в народном хозяйстве двухвинтовые насосы. Конструкция насоса с выносными подшипниками и синхронизирующими шестернями делает этот насос универсальным, так как РО не касаются друг друга, и в отличие от одновинтовых насосов, возможна работа «всухую», т.е. когда поток жидкости прерывается. Чрезвычайно стремительно развиваются мультифазные двухвинтовые насосы, способные перекачивать газо-жидкостную смесь. Благодаря своим хорошим свойствам работы всухую эти насосы великолепно годятся для нефтедобычи там, где имеется большое газосодержание до 90% и более. Их применение также рекомендуется там, где на скважине ожидаются пики давления или внезапный приток нефти в виде ударных волн.

Экономичность добычи нефти значительно повышается благодаря: повышению производительности за счет снижения устьевого давления; уменьшению капиталовложений, так как возможен транспорт газожидкостных смесей по одному трубопроводу в системе сбора продукции нефтяного пласта, при этом рационально используется попутный газ; сокращение срока самоокупаемости; более эффективному использованию существующей инфраструктуры нефтяного промысла; повышение всеобщей безопасности; отсутствию загрязнений окружающей среды факельным сжиганием.

Параметры наших мультифазных насосов: давление на входе в насос не более 25 бар, дифференциальное давление Р=20÷40 бар, диапазон подач 15÷320 м3/ч.

Особой популярностью в последнее время пользуется насос А1 2ВГ 63/16. Значительная партия этих насосов продана в Румынию для откачки из железнодорожных цистерн нефти, мазута.

Трехвинтовые насосы. Достаточно широко для этих же целей применяются и трехвинтовые насосы с выносными подшипниками. Трехвинтовые насосы конструктивно более просты и дешевле, чем двухвинтовые.

Возможно применение трехвинтовых насосов при перекачивании очищенной нефти в магистралях, трубопроводах, а также в технологических линиях на нефтеперерабатывающих предприятиях при давлениях 63…75 бар и подачах 10…20 м3/ч - это насосы А3 3В 8/63 и А1 3В 16/63. Изготовлен новый насос А3 3В 8/160 с подачей 11 м3/ч и давлением 160 бар.

Насосы комплектуются электродвигателями, как в обычном исполнении, так и во взрывозащищенном исполнении, различной мощности с учетом дифференциального давления и диапазона вязкости перекачиваемой жидкости. Кинематическая вязкость перекачиваемой жидкости 0,21×10-4 до 7,5×10-4 м2/с при максимальной рабочей температуре до 100°С. Насосы по требованию заказчика могут поставляться с предохранительными клапанами или без них.

Насосы 3В 8/100, 3В 4/160, 3В 12/100, А2 3В 16/63 используются для подачи маслав систему уплотнений газоперекачивающих станций при давлениях 75 бар, 100 бар, 160 бар.

Шестеренные насосы для перекачивания нефти, мазута, дизтоплива. Они имеют самые малые габариты, массу, и самые дешевые. Параметры насосов следующие: диапазон подач 0,25÷37,5 м3/ч; дифференциальное давление от 1,6 бар до 25 бар.фф

3. Устройство и принцип действия объемных насосов (на примере поршневого насоса)
Поршневой насос одностороннего действия имеет следующие основные элементы, рис. 1: цилиндр 4, поршень 8, шток поршня 9, рабочую камеру 5, всасывающий патрубок 7, нагнетательный патрубок 2, всасывающий клапан 6, нагнетательный клапан 1, пневмокомпенсатор 3 и кривошипно-шатунный механизм 10 соединен с двигателем.

При движении поршня 8 насоса слева направо в рабочей камере 5 образуется разряжение, благодаря которому жидкость поднимается по всасывающем патрубке 7, открывает всасывающий клапан 6 и поступает в рабочую камеру, заполняя пространство. При обратном движении поршня давление в рабочей камере возрастает, вследствие чего всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 1 открывается и жидкость вытесняется в нагнетательний патрубок 2. Таким образом, за один оборот вала двигателя, что соответствует двойному ходу поршня, в насосе происходит один раз всасывание и один раз нагнетание.



Рис. 1 . Поршневой насос одностороннего действия



Рис. 2. Схема поршневого насоса двухстороннего действия (1 – нагнетательный клапан; 2 –нагнетательный патрубок; 3 – пневмокомпенсатор; 4 – цилиндр; 5 – рабочая камера; 6 – всасывающий клапан; 7 – всасывающий патрубок; 8 – поршень; 9 – шток; 10 – кривошипно-шатунный механизм; 11 – сальник)

Поршневой насос двухстороннего действия имеет две рабочие камеры A и B, два всасывающих и два нагнетательных клапана, рис. 2. При движении поршня 8 слева направо жидкость под действием разряжения, которое создается поступает из всасывающего патрубка 7 в камеру А, одновременно из камеры В жидкость выталкивается в нагнетательный патрубок.

При пуске насоса необходимо придерживаться следующих правил:

- новый насос необходимо очистить от консервирующей смазки. Вся система смазки должна быть промыта и заполнена маслом. Перед пуском необходимо вручную повернуть шкив насоса на два-три оборота, чтобы убедиться, что в приводной и гидравлической частях нет посторонних предметов.

При работе насоса необходимо соблюдать следующие правила:

- следить за показаниями измерительных приборов;

- следить за исправной работой системы смазки и качеством и количеством масла;

- поддерживать необходимое давление сжатого воздуха в компенсаторе на нагнетательной линии, соответствующее размеру поршня и цилиндровой втулки;

- убедиться в правильности установки предохранительной шпильки в предохранительном клапане соответствующей размеру поршня;

- следить за состоянием уплотнений (поршня, цилиндровых втулок, клапанов, штока);

- при внезапном изменении режима работы, появлении стуков, нагреве отдельных элементов приводной и гидравлической части следует остановить насос, выяснить причины и устранить их.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Насос - это гидравлическая машина, предназначенная для преобразования механической знергни двигателя, приводящего его в действие, в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости.

Основные особенности объемных насосов следующие:

1. Наличие рабочих камер (полостей), периодически сообщащихся с всасывающим и нагнетательным патрубками

2. Нагнетательный патрубок геометрически изолирован от всасыющего.

3. Подача перекачиваемой жидкости неравномерная.

4. Количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от развиваемого давления.

5. Максимальный развиваемый напор теоретически не ограничен и определяется мощностью двигателя, прочностью деталей насоса и нагнетательноо трубопровода.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Скважинная добыча нефти: учебник / М.М. Кабиров, Ш.А. Гафаров. - СПб.: ООО «Недра», 2010. - 416 с.

2. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов. - 3-е изд., испр. и доп. - Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис». 2005 - 528 с.

3. Никишенко С.Л. / Нефтегазопромысловое оборудование: Учебное пособие. - Волгоград: Издательство «Ин-Фолио», 2008 - 416 с.

4. Оператор по добыче нефти и газа: Учебное пособие / Б.В. Понрепин. - Волгоград: Издательский дом «Ин-Фолио», 2011. - 448 с.

5. Кудимов В.И. / Основы нефтегазового дела. - Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований; НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Удмуртский госуниверситет, 2008. - 720 с.