Реферат на тему Буровые насосы

Содержание:

Введение 3
1. Типы и классификация буровых насосов 5
2. Принцип действия и основные характеристики буровых насосов 12
Заключение 20
Список использованной литературы 22

Введение:

Введение
Ключевые современные энергоносители, например, газ или нефть, залегают в толще земной породы, на разной глубине от поверхности. Это же касается и артезианских вод, для доступа к горизонтам которых приходится бурить вертикальные скважины. Образование полого ее ствола происходит благодаря удалению породы, смешанной с многокомпонентным раствором, циркуляцию которого обеспечивают специальные буровые насосы. Они создают высокое давление, необходимое для промывки скважины в процессе ее формирования, удаления шлама, породы, и предотвращения их оседания на дне ствола.
Буровые насосы нашли широкое применение в нефтедобывающей промышленности, геологоразведке. Кроме своей основной функции по организации циркуляции промывочного раствора в стволе скважины, их используют для:
• Охлаждения рабочих инструментов, находящихся в прямом контакте с породой во время бурения;
• Пуск гидравлических двигателей;
• Поддержание суспензионной структуры смеси раствора и породы.
В горной промышленности основное назначение бурового насоса – обеспечение поступления бурового раствора для пробуренной скважины, чтобы поддержать породу в состоянии взвеси. Благодаря этому процессу ствол шахты освобождается от шлама. Также осуществляется охлаждение долота, чтобы осуществлять дальнейшее буровые работы без поломок и сбоев.
Буровые насосы представляют собой важный компонент системы буровой установки. Целью их применения является подача буровых растворов непосредственно в скважину для охлаждения породоразрушающих элементов и очистки ствола скважины от шлама. Также буровые насосы применяются для запуска и работы гидравлических забойных двигателей.
Буровые насосы должны обладать повышенной износоустойчивостью при перекачивании жидкостей, содержащих абразивные примеси. Полностью исключить абразивный износ при применении указанных типов насосов не представляется возможным, но компенсировать возникающие в результате износа зазоры практически проще в насосах с возвратно-поступательным движением рабочего органа (поршня, плунжера).
Насосы рассматриваемого типа в отличие от центробежных обладают способностью к самовсасыванию и дают возможность создания любого напора, величина которого определяется параметрами насосной установки, мощностью двигателя и прочностью агрегата.
Целью данной работы является изучение буровых насосов как одного из ключевых компонентов буровой установки.

Текст работы:

Исходя из рассмотренного в работе материала, можно сделать вывод о том, что буровые насосы являются составной частью оборудования, предназначенного для использования в процессе бурения нефтяных скважин. Буровая насосная установка служит для осуществления циркуляции бурового раствора в скважине, что позволяет сохранять породу в виде взвеси (для того, чтобы шлам не оседал), освобождать забой и скважину от шлама, а также охлаждать долото (во избежание сбоев в работе).
Буровые насосы используются в нефтедобывающей отрасли в следующих целях:
• Доставка промывочной жидкости в скважину, с целью очищения ее от шлама;
• Охлаждение инструментов, которые подвержены разрушению под воздействием породы;
• Запуск в работу гидравлических двигателей;
• Нагнетание бурового раствора в скважину;
• Поддержание породы в виде взвеси.
Согласно виду используемых вытеснителей рабочей жидкости, данные насосы представлены поршневыми агрегатами (вытеснитель выполнен в виде диска) и агрегатами плунжерного типа (оснащены внешним сальником). Равномерность подачи жидкости в данных насосах не зависит от напора. Такие насосные установки активно применяются для работы с жидкостями высокой степени вязкости и большим содержанием твердых включений. Кроме того, поршневые насосы обладают функцией самовсасывания. В поршневых насосах в течение одного оборота вала всасывание и нагнетание жидкости осуществляется два раза, поэтому данный вид насосов относится к насосам двойного действия. Буровые плунжерные насосы представляют собой агрегаты простого действия (за время одного оборота вала осуществляют всасывание и нагнетание вещества один раз). Трехпоршневые насосы (оснащенные тремя поршнями) одностороннего действия лучше всех других типов проявили себя в процессе бурения. Если сравнивать такие насосы с двухцилиндровыми агрегатами, то первые отличаются гораздо более равномерной подачей раствора, легкостью монтажа и меньшей массой.
Общий принцип действия любого бурового насоса заключается в следующем – через трансмиссию двигателя к коренному валу, который снабжён кривошипным механизмом с шатунами, соединёнными крейцкопфом, передаётся вращательное движение. Кривошипный механизм и шатуны, делают вращательное движение вала, возвратно-поступательными движениями крейцкопфа, а также штока и поршня. Двигаясь в цилиндре, поршень, благодаря клапанам, образует давление, под которым всасывается буровая жидкость. При этом, когда происходит движение влево, закрывается всасывающий клапан, но затем при повышении давления в трубопроводе, то клапан открывается и раствор выходит. Затем процесс повторяется снова и снова.
Выбор бурового насоса для нефтепродуктов оказывает влияние много факторов и показателей, которые хорошо известны опытному специалисту, поэтому покупку лучше всего совершить под его профессиональным влиянием, просматривая с ним все инструкции, технические характеристики и обсуждая целевое использование оборудования.

Заключение:

Введение
Ключевые современные энергоносители, например, газ или нефть, залегают в толще земной породы, на разной глубине от поверхности. Это же касается и артезианских вод, для доступа к горизонтам которых приходится бурить вертикальные скважины. Образование полого ее ствола происходит благодаря удалению породы, смешанной с многокомпонентным раствором, циркуляцию которого обеспечивают специальные буровые насосы. Они создают высокое давление, необходимое для промывки скважины в процессе ее формирования, удаления шлама, породы, и предотвращения их оседания на дне ствола.
Буровые насосы нашли широкое применение в нефтедобывающей промышленности, геологоразведке. Кроме своей основной функции по организации циркуляции промывочного раствора в стволе скважины, их используют для:
• Охлаждения рабочих инструментов, находящихся в прямом контакте с породой во время бурения;
• Пуск гидравлических двигателей;
• Поддержание суспензионной структуры смеси раствора и породы.
В горной промышленности основное назначение бурового насоса – обеспечение поступления бурового раствора для пробуренной скважины, чтобы поддержать породу в состоянии взвеси. Благодаря этому процессу ствол шахты освобождается от шлама. Также осуществляется охлаждение долота, чтобы осуществлять дальнейшее буровые работы без поломок и сбоев.
Буровые насосы представляют собой важный компонент системы буровой установки. Целью их применения является подача буровых растворов непосредственно в скважину для охлаждения породоразрушающих элементов и очистки ствола скважины от шлама. Также буровые насосы применяются для запуска и работы гидравлических забойных двигателей.
Буровые насосы должны обладать повышенной износоустойчивостью при перекачивании жидкостей, содержащих абразивные примеси. Полностью исключить абразивный износ при применении указанных типов насосов не представляется возможным, но компенсировать возникающие в результате износа зазоры практически проще в насосах с возвратно-поступательным движением рабочего органа (поршня, плунжера).
Насосы рассматриваемого типа в отличие от центробежных обладают способностью к самовсасыванию и дают возможность создания любого напора, величина которого определяется параметрами насосной установки, мощностью двигателя и прочностью агрегата.
Целью данной работы является изучение буровых насосов как одного из ключевых компонентов буровой установки.

Список литературы:

Типы и классификация буровых насосов
Классификация буровых насосов производится на основе общего принципа строения, а также конкретных рабочих показателей, таких как объем подачи жидкости, максимальное давление, высота подъема воды и пр.
Если останавливаться на основных классификационных признаках буровых насосов, а именно – классификации буровых насосов по типу конструкции, то наибольшей популярностью пользуются поршневые и плунжерные буровые насосы. Принцип действия первой категории основан на возвратно-поступательном движении поршня внутри цилиндрического резервуара, за счет чего система клапанов обеспечивает перекачку жидкости. Данный тип обеспечивает наиболее полное соответствие приведенным требованиям к характеристикам бурового насоса .
Плунжерные насосы отличаются от поршневых типом строения самого поршня. Если в поршневом насосе используется поршень, диаметр которого меньше его длины, то плунжерные насосы отличаются меньшим диаметром и наличием внешнего сальникового уплотнения на поршне.
Общими признаками всех плунжерных насосов являются: плунжерный тип вытеснителя; одностороннее действие; прямоточная схема гидроблока; механическая трансмиссия для привода гидроблока; изменение ступеней подач с помощью коробки передач .
С точки зрения способа приведения в действия буровые насосы можно классифицировать на приводные и насосы прямого действия. По количеству цилиндров бурового насоса выделяют насосы с одним, двумя или тремя цилиндрами. При этом сами цилиндры могут быть расположены как вертикально, так и горизонтально, что также является дополнительным параметром классификации бурового насосного оборудования.
В настоящее время при геологоразведочном бурении на смену широко распространенным поршневым насосам приходят именно плунжерные буровые насосы с горизонтальным расположением вытеснителей и прямоточной системой гидроблоков. Поршневые насосы сохраняются лишь при бескерновом бурении долотами большого диаметра.
Плунжера считается более совершенным, надежным, так как при одних и тех же условиях (с поршнем) обладает рядом существенных преимуществ:
• Во-первых, плунжерный толкатель позволяет перенести уплотнения на корпус цилиндра, уменьшив их количество вдвое;
• Во-вторых, корпусное уплотнение значительно легче контролировать на предмет целостности и работоспособности, не основываясь на косвенных наблюдениях;
• В-третьих, сечение/диаметр плунжера меньше, что автоматически снижает нагрузку коленвал, и общие массо-центровочные характеристики насоса;
• В-четвертых, снижается количество необходимых для работы клапанов, повышая общую надежность и долговечность оборудования;
• В-пятых, плунжерные буровые насосы способны развить до 400 ходов в минуту, тогда как поршневые аналоги достигают лишь 100-120.
Буровые насосные установки с вытеснителем в виде поршня, бывают приводного типа, и агрегатами прямого действия, в соответствии с тем, каким образом приводится в движение вытеснитель.
В приводных агрегатах поршень запускается посредством двигателя. В насосах прямого действия, вытеснитель рабочей жидкости соединяется с поршнем силового цилиндра общим штоком.
Согласно количеству цилиндров, различают одноцилиндровые, двухцилиндровые, трехцилиндровые, а также многоцилиндровые буровые насосные установки. Цилиндры могут располагаться как горизонтально, так и вертикально. Многоцилиндровые агрегаты существенно дороже в изготовлении, но не имеют значительных преимуществ.
Буровые установки могут быть оснащены следующими видами насосов, которые необходимы для откачки и промывания жидкости:
• Штанговые насосы. Приводом штангового насоса является станок-качалка. Насос располагается на дне скважины. Насос преобразует в поток жидкости возвратно-поступательные движения, совершаемые станком, что обеспечивает попадание жидкости на поверхность. Данные насосы способны перекачивать нефть с наличием различных примесей и отличаются высоким уровнем производительности.
• Винтовые насосы. Данные агрегаты используются для доставки бурового раствора в центрифугу. Основными элементами конструкции являются ротор (из нержавеющей стали) и статор (из эластомерного материала). Материалы, из которых изготовлены компоненты насоса, обеспечивают равномерную передачу жидкости с высоким уровнем вязкости и твердыми включениями. Перекачиваемая жидкость течет с валом медленно при устойчивом давлении и не образует вихри. Такие насосы компактны и неприхотливы в обслуживании.
• Скважинные насосы. Данные агрегаты погружают в скважину. Наземная часть установки является трансформаторной подстанцией, оснащенной пуско-наладочной аппаратурой. Конструкция вертикального типа и одинарного действия, цилиндр неподвижен. Движущимися частями является плунжер и клапаны. Обводненность перекачиваемой жидкости может составлять до 99% с показателем температуры до 130 °С.
Кроме этого, в качестве классификационных, могут применяться следующие критерии :
• Пространственное исполнение толкателя (горизонтальное, вертикальное);
• Количество цилиндров (двух-, трехцилиндровые);
• Кратность действия (простое, двустороннее);
• Гидравлическая схема (прямоточная, непрямоточная);
• Способ действия (прямой, приводной);
• Метод регулирования подачи (ступенчатый, бесступенчатый);
• Вид привода (электрический, гидравлический, ДВС);
• Установленная мощность привода (малая – до 200 кВт, средняя – до 400 кВт, большая – выше 400 кВт).
Хорошо отвечают технологическим требованиям трёхпоршневые насосы, действующие односторонне. Двусторонний насос с двумя цилиндрами, действует не настолько мощно, как насос с тремя цилиндрами. Односторонний и гораздо более мощный раствор предоставляет гораздо более равномерную подачу бурового раствора. Также их положительные качества состоят в том, что на таких насосах происходит более лёгкая смена быстроизнашивающихся деталей, что очень удобно в работе. Быстрота замены и лёгкость самого материала, делает такие насосы ещё более удобными для эксплуатации.
Регулирование подачи насоса с помощью коробки передач имеет определенные преимущества перед другими способами за счет простоты, надежности, оперативности, а также возможности широкого диапазона изменения скорости, а, следовательно, и подачи насоса. Кроме того, применение коробки передач позволяет унифицировать оборудование.
Регулирование подачи путём изменения длины хода вытеснителя может осуществляться с помощью кулисного механизма или перемещением кривошипного пальца в эксцентрике. Такая система технологически целесообразна, так как позволяет бесступенчато изменять количество жидкости, подаваемой на забой. Однако при этом способе регулирования подачи существенно увеличивается объем «вредного пространства», что отрицательно влияет на всасывающую способность насоса. Этот способ не получил широкого распространения также и из-за сложности механизмов регулирования. Опыт эксплуатации ряда отечественных и зарубежных плунжерных насосов, подача которых регулируется изменением числа ходов с помощью коробки передач, показал, что они наиболее удобны и оперативны в работе, а также обладают высокой надёжностью .
Рассмотрим буровые насосы, получившие наибольшее распространение в современной нефтедобывающей и горной отрасли :
1) Буровой насос «JET 400» предназначен для нагнетания промывочной жидкости в скважину при геологоразведочном бурении глубиной до 200 метров, а также перекачки вязких жидкостей для разнообразных технологических нужд в соответствии с техническими характеристиками.
Насос буровой JET 400 состоит из двух основных частей – приводной и гидравлической, соединённых между собой.

Рисунок 1. Буровой насос JET 400
В качестве промывочной жидкости могут применяться вода, эмульсии или глинистые растворы плотностью до 1,2 г/см3, вязкостью до 35 с по СПВ-5 с содержанием твердых частиц до 4,5% (по массе). Насос эпизодически может использоваться для нагнетания растворов с вязкостью до 60 с по СПВ-5, плотностью до 2 г/см3 и содержанием твердых частиц до 10%.
Максимальная подача раствора до 400 л/мин, максимальное давление до 40 Бар. Насос обладает скромными габаритами и небольшой массой и является идеальным решением для бурения скважин на воду малогабаритными буровыми установками глубиной до 200 метров.
2) Насос вакуумный НВР-1,25Д предназначен для откачки из герметичных объемов воздуха, химически не агрессивных газов, паров и газопаровых смесей от атмосферного давления до предельного остаточного.

Рисунок 2. Насос плунжерный НВР-1,25Д
3) НБ32, НБ50 — буровые насосы горизонтальные, двухцилиндровые, двустороннего действия, приводные со встроенным зубчатым редуктором и предназначены для нагнетания промывочной жидкости (воды, глинистого раствора) в скважину при геологоразведочном и структурно-поисковом бурении на нефть и газ.
При бурении скважин используется насос НБ 32 для подачи промывочной жидкости. Работать такой насос может при различных температурах (от -50С до +40С). Промывочной жидкостью может выступать вода или различные эмульсии, основным требованием для которых является:
• плотность;
• вязкость;
• количество песка;
• количество шлама.
Укомплектованный шаровыми клапанами насос НБ 32 можно использовать для закачки различных сложных растворов, которые должны иметь определенные параметры:
• плотности;
• вязкости;
• твердых частиц в составе.
Насосы также нашли широкое применение на предприятиях пищевой, химической и строительной промышленности для перекачки различных неагрессивных жидкостей.