Реферат на тему Добыча нефти фонтанным способом

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 прихо-дится бурить вертикальные скважины. Образование полого ее ствола про-исходит благодаря удалению породы, смешанной с многокомпонентным раствором, циркуляцию которого обеспечивают специальные буровые насосы. Они создают высокое давление, необходимое для промывки сква-жины в процессе ее формирования, удаления шлама, породы, и предот-вращения их оседания на дне ствола.
Буровые насосы нашли широкое применение в нефтедобывающей промышленности, геологоразведке. Кроме своей основной функции по ор-ганизации циркуляции промывочного раствора в стволе скважины, их ис-пользуют для:
• Охлаждения рабочих инструментов, находящихся в прямом контакте с породой во время бурения;
• Пуск гидравлических двигателей;
• Поддержание суспензионной структуры смеси раствора и по-роды.
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 бу-ровой установки. Целью их применения является подача буровых раство-ров 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 износоустойчиво-стью при перекачивании жидкостей, содержащих абразивные примеси. Полностью исключить абразивный износ при применении указанных ти-пов насосов не представляется возможным, но компенсировать возникаю-щие в результате износа зазоры практически проще в насосах с возвратно-поступательным движением рабочего органа (поршня, плунжера).
Насосы рассматриваемого типа в отличие от центробежных облада-ют способностью к самовсасыванию и дают возможность создания любого напора, величина которого определяется параметрами насосной установ-ки, мощностью двигателя и прочностью агрегата.
Целью данной работы является изучение буровых насосов как одно-го 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 сква-жин. 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 следу-ющих целях:
• Доставка промывочной жидкости в скважину, с целью очище-ния 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, дан-ные насосы представлены поршневыми агрегатами (вытеснитель выполнен в виде диска) и агрегатами плунжерного типа (оснащены внешним сальни-ком). 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 самовса-сывания. 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. Ес-ли сравнивать такие насосы с двухцилиндровыми агрегатами, то первые отличаются гораздо более равномерной подачей раствора, легкостью мон-тажа 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 крейцкоп-фом, передаётся вращательное движение. Кривошипный механизм и шату-ны, делают вращательное движение вала, возвратно-поступательными движениями крейцкопфа, а также штока и поршня. Двигаясь в цилиндре, поршень, благодаря клапанам, образует давление, под которым всасыва-ется буровая жидкость. При этом, когда происходит движение влево, за-крывается всасывающий клапан, но затем при повышении давления в тру-бопроводе, то клапан открывается и раствор выходит. Затем процесс по-вторяется снова и снова.
Выбор бурового насоса для нефтепродуктов оказывает влияние мно-го факторов и показателей, которые хорошо известны опытному специа-листу, поэтому покупку лучше всего совершить под его профессиональ-ным влиянием, просматривая с ним все инструкции, технические характе-ристики 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 прихо-дится бурить вертикальные скважины. Образование полого ее ствола про-исходит благодаря удалению породы, смешанной с многокомпонентным раствором, циркуляцию которого обеспечивают специальные буровые насосы. Они создают высокое давление, необходимое для промывки сква-жины в процессе ее формирования, удаления шлама, породы, и предот-вращения их оседания на дне ствола.
Буровые насосы нашли широкое применение в нефтедобывающей промышленности, геологоразведке. Кроме своей основной функции по ор-ганизации циркуляции промывочного раствора в стволе скважины, их ис-пользуют для:
• Охлаждения рабочих инструментов, находящихся в прямом контакте с породой во время бурения;
• Пуск гидравлических двигателей;
• Поддержание суспензионной структуры смеси раствора и по-роды.
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 бу-ровой установки. Целью их применения является подача буровых раство-ров 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 износоустойчиво-стью при перекачивании жидкостей, содержащих абразивные примеси. Полностью исключить абразивный износ при применении указанных ти-пов насосов не представляется возможным, но компенсировать возникаю-щие в результате износа зазоры практически проще в насосах с возвратно-поступательным движением рабочего органа (поршня, плунжера).
Насосы рассматриваемого типа в отличие от центробежных облада-ют способностью к самовсасыванию и дают возможность создания любого напора, величина которого определяется параметрами насосной установ-ки, мощностью двигателя и прочностью агрегата.
Целью данной работы является изучение буровых насосов как одно-го из ключевых компонентов буровой установки.

Список литературы:

1. 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 осно-ван на возвратно-поступательном движении поршня внутри цилиндриче-ского резервуара, за счет чего система клапанов обеспечивает перекачку жидкости. Данный тип обеспечивает наиболее полное соответствие приве-денным требованиям к характеристикам бурового насоса .
Плунжерные насосы отличаются от поршневых типом строения са-мого 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: плунжер-ный тип вытеснителя; одностороннее действие; прямоточная схема гид-роблока; механическая трансмиссия для привода гидроблока; изменение ступеней подач с помощью коробки передач .
С точки зрения способа приведения в действия буровые насосы мож-но классифицировать на приводные и насосы прямого действия. По коли-честву 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 ши-роко распространенным поршневым насосам приходят именно плунжер-ные 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 од-них и тех же условиях (с поршнем) обладает рядом существенных пре-имуществ:
• Во-первых, плунжерный толкатель позволяет перенести уплот-нения на корпус цилиндра, уменьшив их количество вдвое;
• Во-вторых, корпусное уплотнение значительно легче контро-лировать на предмет целостности и работоспособности, не основываясь на косвенных наблюдениях;
• В-третьих, сечение/диаметр плунжера меньше, что автоматиче-ски снижает нагрузку коленвал, и общие массо-центровочные характери-стики 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, ка-ким 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 насо-сов, которые необходимы для откачки и промывания жидкости:
• Штанговые насосы. Приводом штангового насоса является ста-нок-качалка. Насос располагается на дне скважины. Насос преобразует в поток жидкости возвратно-поступательные движения, совершаемые стан-ком, что обеспечивает попадание жидкости на поверхность. Данные насосы способны перекачивать нефть с наличием различных примесей и отлича-ются высоким уровнем производительности.
• Винтовые насосы. Данные агрегаты используются для доставки бурового раствора в центрифугу. Основными элементами конструкции яв-ляются ротор (из нержавеющей стали) и статор (из эластомерного матери-ала). Материалы, из которых изготовлены компоненты насоса, обеспечи-вают 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 следую-щие критерии :
• Пространственное исполнение толкателя (горизонтальное, вер-тикальное);
• 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 цилин-драми, действует не настолько мощно, как насос с тремя цилиндрами. Од-носторонний и гораздо более мощный раствор предоставляет гораздо бо-лее равномерную подачу бурового раствора. Также их положительные качества состоят в том, что на таких насосах происходит более лёгкая сме-на быстроизнашивающихся деталей, что очень удобно в работе. Быстрота замены и лёгкость самого материала, делает такие насосы ещё более удоб-ными 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 из-менения скорости, а, следовательно, и подачи насоса. Кроме того, приме-нение коробки передач позволяет унифицировать оборудование.
Регулирование подачи путём изменения длины хода вытеснителя может осуществляться с помощью кулисного механизма или перемещени-ем кривошипного пальца в эксцентрике. Такая система технологически це-лесообразна, так как позволяет бесступенчато изменять количество жидко-сти, подаваемой на забой. Однако при этом способе регулирования подачи существенно увеличивается объем «вредного пространства», что отрица-тельно влияет на всасывающую способность насоса. Этот способ не полу-чил широкого распространения также и из-за сложности механизмов ре-гулирования.
Опыт эксплуатации ряда отечественных и зарубежных плунжерных насосов, подача которых регулируется изменением числа ходов с помо-щью коробки передач, показал, что они наиболее удобны и оперативны в работе, а также обладают высокой надёжностью .
Рассмотрим буровые насосы, получившие наибольшее распростра-нение в современной нефтедобывающей и горной отрасли :
1) Буровой насос «JET 400» предназначен для нагнетания про-мывочной жидкости в скважину при геологоразведочном бурении глуби-ной до 200 метров, а также перекачки вязких жидкостей для разнообраз-ных технологических нужд в соответствии с техническими характеристи-ками.
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, эмуль-сии 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 эпизоди-чески 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 давле-ние до 40 Бар. Насос обладает скромными габаритами и небольшой мас-сой и является идеальным решением для бурения скважин на воду ма-логабаритными 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 остаточно-го.

Рисунок 2. Насос плунжерный НВР-1,25Д
3) НБ32, НБ50 — буровые насосы горизонтальные, двухцилиндро-вые, двустороннего действия, приводные со встроенным зубчатым редук-тором 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 промы-вочной жидкости. Работать такой насос может при различных температу-рах (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 ис-пользовать для закачки различных сложных растворов, которые должны иметь определенные параметры:
• плотности;
• вязкости;
• твердых частиц в составе.
Насосы также нашли широкое применение на предприятиях пище-вой, химической и строительной промышленности для перекачки различ-ных неагрессивных жидкостей.
Принцип действия и основные характеристики буровых насосов
К преимуществам использования буровых насосов всех типов можно отне-сти способность работать с веществами высокого уровня вязкости и нали-чием примесей, а также создание равномерного потока вещества без пуль-сации и перемешивания взвеси. Последнее возможно благодаря невысокой скорости движения жидкости при высоком уровне создаваемого давления. Данные насосы, помимо этого, обладают высокой всасывающей мощно-стью и малым весом конструкции, что упрощает их транспортировку и установку на удаленных месторождениях. При высоком уровне надежно-сти, стоимость комплектующих буровых насосов невысока.
Характеристики буровых насосов должны отвечать определенному переч-ню требований, в числе которых:
• Сохранение бесперебойности работы при использовании жид-костей, содержащих химические и механические примеси, а также обеспе-чение простоты и безопасности использования и легкости проведения ре-монта в различных условиях.
• Обеспечение постоянной и равномерной подачи жидкости для промывки вне зависимости от изменения показателей давления нагнета-тельной линии.
• Осуществление корректировки подачи промывочной жидкости в диапазоне конкретных требований технологического процесса бурения.
• В случае работы с самоходной буровой установкой буровой насос должен быть способен забирать жидкость из емкости даже в случае понижения ее уровня до 4 метров ниже расположения самого насоса.
• Обладать небольшой массой и достаточной компактностью (оценивается по отношению к каждому показателю мощности бурового насоса).
Согласно мнению Рябчикова С.Я., существует три основных группы кри-териев, которые необходимо учитывать при выборе насосного оборудова-ния для бурения :
• Конструктивные и технологические требования к агрегату;
• Характеристики перекачиваемого раствора (вязкость, густота, содержание твердых частиц);
• Требуемые расчетные параметры.
К перечню расчетных параметров относятся такие характеристики как производительность агрегата (объем подачи — Q), напор (Н) и потребляе-мая мощность привода. Расход для любых насосов поршневого типа мож-но высчитать по формуле :
Q = S*D*k*kv,
где: S — площадь поперечного сечения поршня; D — длина хода поршня; k — скорость вращения вала (об/мин); kv — коэфф. полезного действия.
Напор агрегата определяется по формуле:
H = (d1-d2)/(f*g)+V+p,
где: d1 — давление жидкости в заборной емкости, d2 — в приемной; f — плотность жидкости; g — ускорение свободного падения при заданной плотности; V — высота всасывания раствора; p — потери напора.
Мощность приводных насосов может колебаться от пятидесяти до полуто-ра тысяч литров жидкости в минуту. Они достаточно долговечны и имеют ряд достоинств, которые позволяют им работать в самых сложных усло-виях – при изменчивом климате, с разным типом растворов, которые мо-гут быть очень вязкими по консистенции. При этом поток, как правило, поступает стабильно, без задержек, перемешиваясь внутри или перемеща-ясь пульсирующими толчками. Давление, которое нагнетается насосом, не зависит от скорости вращения – они могут различаться независимо друг от друга. Этот поток регулируется специально при помощи двигателя. Так как насосы имеют относительно небольшой вес, что упрощает их монтаж, а такие заменяемые детали, как поршни, стоят совсем недорого, и это дела-ет процесс добычи гораздо более выгодным.
Любой буровой насос представляет собой комплексное оборудование, со-стоящее из двух групп узлов, которые соединяются между собой и монти-руются на общей раме. Ее габариты и конструкция напрямую зависят от типоразмера установки. К первой группе или механической части относят-ся узлы и агрегаты, обеспечивающие привод:
• Редуктор;
• Распределительный блок;
• Вал трансмиссии;
• Приводной шкив ременной передачи;
• Элементы ползунного механизма в сборе;
• Корпус насоса вместе с узлами системы смазки.
Гидравлическая часть, обеспечивающая непосредственную циркуляцию бурового раствора, состоит из таких компонентов:
• Гидроблок с группой клапанов на входе и выходе;
• Пневматический компенсатор;
• Цилиндропоршневой узел;
• Блок охлаждения;
• Предохранительный клапан.
Равномерное обеспечение жидкостью осуществляется при помощи специ-ального мембранного компенсатора. Обычно редуктор вмонтирован в насос и имеет зубчатый вид.
Вращающая часть, характеризует насосы на электрической тяге, но также они могут иметь и двигатель внутреннего сгорания, которая направлена в редуктор с клиноременной передачей. Как правило, это очень объёмные виды насосов, которые могут также обладать и всасывающей функцией. Но в таблицах параметров насосов эту характеристику, обычно вписыва-ют как допустимую высоту всасывания в параметрах вакуума.