Буровые насосы

Буровые насосы

ВВЕДЕНИЕ

Принцип действия поршневого насоса известен более двух тысяч лет. Поршень, перемещающийся поступательно, вытесняет жидкость в нагнетательный трубопровод из цилиндра, вновь заполняемого через всасывающий трубопровод следующей порцией жидкости при возвращении поршня в исходное положение.

За время своего существования поршневой насос прошел сложный путь технического совершенствования и нашел широкое применение, в частности во вращательном бурении нефтяных и газовых скважин.

Насосы иного принципа действия - динамические, лопастные, ротационные и другие оказались непригодными для нового технологического процесса, потому что рабочие органы их гидравлической части подвергаются интенсивному изнашиванию, вызванному специфическими свойствами, присущими нагнетаемой в скважину промывочной жидкости - абразивосодержащего вязкопластического утяжеленного глинистого раствора, включающего нефть, газы и химреагенты.

Для достижения необходимой равномерности движения жидкости в подводящем и отводящем трубопроводах насосы применяю с несколькими насосными камерами (чаще всего с четырьмя или тремя), что относительно упрощает дальнейшую стабилизацию потока, осуществляемую компенсаторами неравномерности подачи. Вместе с тем увеличение числа цилиндров и насосных камер усиливает изнашивание, усложняет конструкцию механизма главного движения и блока цилиндров, а чрезмерное увеличение заметно повышает стоимость как подготовки, так и эксплуатацию насоса.

В задачу научного исследования эффективности различных структурных схем и оптимизации режимов эксплуатации поршневого бурового насоса входит сопоставление возможных сочетаний применяемых в нем изнашиваемых пар и влияния различных параметров изнашивания, частоты нагружения, скорости движения изнашиваемых элементов гидравлической части, давления нагнетания и действия совокупности факторов среды нагнетаемой промывочной жидкости, т.е. исследование механизмов путем изучения износостойкости составляющих структурных элементов.

Эмпирическим путем испытания и последовательного отбора опытных образцов получить ответ на вопросы возникающие при проектировании и выборе оптимальных структурных схем и режимов эксплуатации насосов было бы весьма сложно.

С накоплением отдельных научных результатов, связанных с изучением поршневого бурового насоса, в настоящее время становится все более очевидной необходимостью разработки его теории как совокупности научных представлений о закономерностях гидравлического действия и изнашивания- двух основных процессов, одновременно протекающих в поршневом буровом насосе при его работе и определяющих в основном эксплуатационные качества насосов.

Бурный рост нефтяной промышленности в технически развитых странах, сопровождается совершенствованием поршневого бурового насоса.

Технический уровень насосостроения может быть охарактеризован основными параметрами поршневых буровых насосов с двумя цилиндрами двухстороннего действия. Дальнейшее повышение мощности насосов связанное с чрезмерным увеличением их веса и размеров, заметно тормозится с возможностями транспортирования как в пределах площади разрабатываемого месторождения, так и вне ее.

1. ОБЗОР ПРИМЕНЯЕМЫХ НАСОСОВ И АНАЛИЗ ИХ РАБОТЫ

Поршневые насосы с различными структурными схемами делятся на:

Прямодействующие двухстороннего действия, двухпоршневые паровые;

Приводные двухстороннего действия, двух и трехпоршневые;

• Одностороннего действия трехпоршневые

1.1 Прямодействующий насос двухстороннего действия

Прямодействующие двухпоршневые насосы состоят из гидравлической части, т.е. собственно двухпоршневого насоса, и паровой горизонтальной двухцилиндровой поршневой машины. Гидравлический и паровой цилиндры расположены на одной оси, а поршни укреплены на общем штоке. Раствор подается попеременно, то одним, то другим поршнем.

Эти насосы просты по конструкции, не требуют каких-либо промежуточных трансмиссий, имеет гибкую характеристику и равномерную подачу, что позволяет применять их без компенсаторов.

Однако низкая экономичность (КПД около 5%), высокий расход пара (до 60 кг/квт), необходимость снабжения котлов чистой водой привели к тому, что в настоящее время насосы этого типа, а также прямодействующие насосы с гидроприводом в буровых установках не применяются. Они уступили место приводным.

1.2 Приводные поршневые насосы двухстороннего действия

Приводные поршневые насосы двухстороннего действия стали применятся с созданием мощных двигателей внутреннего сгорания, трансмиссий, способных передавать большие мощности. Насос состоит из двух частей: гидравлической и трансмиссионной - приводной. Приводная часть представляет собой кривошипно-ползунный механизм с ползуном, соединенным с коренным валом зубчатым редуктором, снижающим частоту его вращения. Вращение и мощность от двигателя, установленного отдельно от насоса, передаются на трансмиссионный вал, а от него через зубчатую передачу на главный коренной вал.

Несмотря на сложную конструкцию, большую неравномерность подачи, эти насосы благодаря большой экономичности широко распространены.

Значительная пульсация мгновенной подачи, результат преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное кривошипно-ползунного механизма. Для уменьшения вредного влияния пульсации подачи эти насосы применяют с диафрагменными компенсаторами, амортизирующими колебание раствора и регулирование частоты ходов насоса.

1.3 Приводные поршневые насосы одностороннего действия

Приводные поршневые насосы одностороннего действия более мощные (1000-1500 квт), рассчитанные на длительную работу при высоких давлениях (30-40 Мпа). В связи с этим у них увеличены диаметры штоков (вместо 60-70 до 80-90мм). Это привело к тому, что объем камеры насоса двухстороннего действия со стороны штока сократился и стал составлять 60-65% объема передней камеры, а масса двухпоршневого насоса резко возросла, что усложнило его транспортировку и монтаж в промысловых условиях. В связи с этим конструкторы вернулись к идее использования трехпоршневых насосов.

В настоящее время применяются трехпоршневые приводные насосы одностороннего действия. По сравнению с двухпоршневыми двухстороннего действия они обеспечивают почти в два раза большую равномерность подачи, а при использовании диафрагменных компенсаторов сильно снижается пульсация раствора, что обеспечивает высокие показатели работы.

1.4 Техническая характеристика поршневых насосов

В таблице 1 даты технические характеристики основных поршневых насосов, которые используются при бурении

Таблица 1 Техническая характеристика поршневых насосов

ПараметрыВЗБТПО «УРАЛМАШ»НБТ-475НБТ-600УНБ-600, У8-6МА2УНБ-600, У8-7МА2УНБ-800УНБТ-950УНБТ-1180УНБ-1180Мощность, квтПолезная 37547547575072085510601060Приводная47560060090080095011801180Число поршней33223332Число камер33443334Число двойных ходов в мин.135135656513512512560Длина хода поршня, мм250250400400250290300450Диаметр цилинд-ровых втулокНаибольший180180200200180180180200Наименьший120120130130130140140150Подача, м3/сНаибольший0,0430,0430,0510,0510,0410,0460,0480,051Наименьший0,0190,0190,0200,0200,0280,0280,0290,027Идеальная подача на один оборот кривошипного валаНаибольший191946,246,218,422,122,851,4Наименьший8,48,417,320,69,9513,313,826,7Давление на выходе, МпаНаибольший2525253232324040Наименьший8,511,39,614,217192421Диаметр штока,мм6065707070606085Частота вращения трансмиссионного вала, об/мин-425320332412566566265Передаточное число-3,124,925,113,054,454,534,42Нагрузка на шток290290300446430490615660Диаметр клапана,мм145145145145145145145145Диаметр трубопровода, ммВсасывающего200200275275230230230230Нагнетательного9595110125-100--Габариты, мДлина4,564,75,15,734,475,455,556,74Ширина2,182,723,043,082,983,215,13,61Высота1,772,633,33,282,202,883,43,4Масса насоса, т14,51924,126,422,422,523,543,2

2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ БУРОВОГО НАСОСА 9МГр-61, ПРИНЦИП РАБОТЫ

2.1 Назначение насоса 9МГр-61

Насос поршневой буровой геологоразведочный 9МГр-61 предназначен для подачи промывочной жидкости к забою при вращательном бурении неглубоких скважин малого диаметра, а также для промывки песчаных пробок при ремонте скважин.

2.2 Описание конструкции

Насос 9МГр-61 двухпоршневой, приводной, горизонтальный, двойного действия состоит (рис. 1, 2) из двух основных узлов: гидравлического и приводного. Основной деталью гидравлического узла (рис. 6) являются две клапанные коробки, в которых находятся поршни и клапаны насоса. Клапанные коробки жестко соединены со станиной. Каждая клапанная коробка насоса изготовляется из стальной отливки. Обе коробки свариваются между собой. В клапанную коробку вставляются сменные цилиндровые втулки необходимых диаметров. Крепление цилиндровых втулок производится цилиндровыми крышками через коронки. Под буртами втулок установлены резиновые уплотнительные кольца.

Поршни состоят из стальных сердечников и навулканизированных на них резиновых манжет, осуществляющих уплотнение поршней.

Поршни укреплены на штоках на конусной посадке и закреплены корончатыми гайками, поршневые штоки на выходе из клапанной коробки уплотнены сальниками.

Сальники (рис. 5) имеют резиновые самоуплотняющиеся манжеты, помещенные в корпусах.

Всасывающие и нагнетательные клапаны тарельчатого типа с резиновым уплотнением одинаковы по размерам и конструкции.

Стальные седла клапанов запрессованы в конические гнезда клапанных коробок. Для обеспечения своевременного закрытия клапанов тарелки прижимаются к седлам пружинами.

Клапанные коробки закрыты крышками с резиновыми самоуплотняющимися манжетами. Крышки закреплены с помощью резьбовых коронок.

В нижней части клапанные коробки соединены между собой приемным коллектором сварной конструкции, являющимся также и всасывающем колпаком. На клапанных коробках установлен воздушный нагнетательный колпак с фланцем для тройника под предохранительный клапан гвоздевого типа и нагнетательный трубопровод.

Резиновый поршень клапана, установленный на штоке, во время работы насоса воспринимает давление нагнетания и удерживается на месте предохранительной шпилькой, пропущенной через отверстия в каленых частях штока и пробку.

В случае превышения давления в насосе сверх установленного возросшее усилие, действуя на поршень, срезает предохранительную шпильку, и поршень выбрасывается из гнезда, тем самым открывая выходное отверстие для жидкости.

Для предотвращения прилипания уплотнения к корпусу, необходимо не реже одного раза в неделю очищать и прождать детали клапана.

Резиновое кольцо под пробкой является амортизатором, воспринимающим удар буртика штока, предохранительный клапан снабжен сменными предохранительными шпильками четырех разных диаметров, изготовленными из стали, диаметр предохранительной шпильки должен находиться в соответствии с диаметром цилиндровых втулок, установленных в клапанных коробках.

Станина, являющаяся основой для приводной части (рис.3,4), изготавливается из чугунного литья и имеет, направляющие параллели для крейцкопфов, гнезда роликоподшипников для коренного и трансмиссионного валов, картер для масляной ванны, в которой помещается зубчатое колесо.

Трансмиссионный вал вращается на конических роликоподшипниках №7618, регулируемых металлическими подкладками, установленными под одну из торцовых крышек.

Один конец трансмиссионного вала, выходящий из станины, выполнен конусным и предназначен для установки на нем клиноременного шкива.

Трансмиссионный вал передает вращение главному валу посредством косозубой передачи. Ведущая шестерня изготовляется как одно целое с трансмиссионным валом, а ведомая шестерня - с коренным валом.

Коренной вал вращается на конических роликоподшипниках.

Движение от коренного вала передается шатунами крейцкопфам.

Мотылевые головки шатунов, с вмонтированными в них роликоподшипниками, насажены на эксцентрики коренного вала.

Малые головки шатунов шарнирно связаны с крейцкопфами посредством игольчатых подшипников, вращающимся по каленым пальцам крейцкопфов. Пальцы крейцкопфов соединены с корпусами крейцкопфов с помощью конусной посадки, крейцкопфы изготовляются из стального литья с чугунными накладками.

Поршневые штоки соединяются с крейцкопфами посредством резьбы. Поршневые штоки проходят в станине через вторые сальники, устроенные в стенке станины и служащие для предохранения механизма приводной части и масляной ванны от загрязнений. Этой же цели служат и отбойные диски, установленные на штоках между сальниками.

Сверху станина закрыта сварной крышкой, в которой имеется люк для залива масла в картер насоса и для проверки состояния зубчатой передачи.

Для наблюдения и ухода за крейцкопфами, в станине имеются боковые окна, закрываемые крышками.

Смазка всех деталей механизма приводной части циркуляционная. Насос имеет клиноременный привод. Конструкция предусматривает возможность изменять число ходов поршня с 44 до 90 в минуту, заменяя шкивы на насосе и двигателе. Буровой насос 9МГр-61 является модернизированной модификацией насоса 9Гр и отличается от него следующим.

2.3 Отличие насосов 9МГр-61 от 9Гр

Насос 9МГр-61 имеет стальную литую клапанную коробку, что позволяет создавать повышенное давление. Для повышения гидравлической мощности в насосе усилена приводная часть. Это достигнуто увеличением ширины зубчатых колес, повышением качества материалов, заменой подшипников на более мощные и т.д. Улучшена конструкция станины. Для более значительного повышения давления конструкция насоса 9МГр позволяет применять цилиндровые втулки меньшего диаметра, чем в насосе 9Гр.

.4 Техническая характеристика насоса 9МГр-61

В таблице 2 приведены данные наиболее часто встречающихся поршневых насосов

Таблица 2 Техническая характеристика насоса 9МГр-61

Тип насоса9МГр-61 поршневой горизонтальный двухцилиндровый двойного действияГидравлическая мощность, квт180Приводная мощность, квт200Длина хода поршня, мм250Диаметр сменных цилиндровых втулок, мм80, 90, 100, 115, 127Максимальное давление, МПа160Профиль клиновых ремнейВДиаметр всасывающей трубы, мм100Диаметр нагнетательной трубы, мм50Габаритные размерыДлина, мм2630Ширина, мм1040Высота, мм1630Общий вес насоса, кг2760

Производительность и соответствующее наибольшее давление при различных цилиндровых втулках и различном числе ходов поршня в минуту.

Таблица 3 Диаметр цилиндровых втулок

Диаметр цилиндровой втулки, мм55 двойных ходов в минуту90 двойных ходов в минутум3/сМпам3/сМпа803,6516,0610,0904,812,57,857,51006,110,09,956,01158,257,513,34,512710,26,016,73,5

2.5 Принцип работы насоса 9МГр-61

Насос 9МГр-61 является двухцилиндровым двойного действия, у него четыре рабочих объема. Через трансмиссию от двигателя вращение передается коренному валу с кривошипами, на которых смонтированы шатуны, соединенные с ползунами. Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение коренного вала в возвратно-поступательное ползунов, штоков и поршней. Поршень ходит в цилиндре создавая разряжение в одной камере и нагнетание в противоположной камере цилиндра. В каждом цилиндре имеются две рабочие камеры 5 и 8 (рис.1). Передняя камера 8, как у насоса одностороннего действия, и задняя камера 5, расположена за поршнем 6. Объем этой камеры меньше, чем передней, так как в ней расположен шток 2 поршня, занимающий часть ее объема. Она также имеет всасывающий 1 и нагнетательный 4 клапаны, а шток 2 уплотнен сальником 3. Если поршень движется вправо, то в левой (передней) полости создается разряжение, в результате которого всасывающий клапан 1 открывается и камера заполняется раствором, а из правой камеры (задней) жидкость в это время вытесняется в нагнетательный коллектор 7 движущимся поршнем 6. Всасывающий клапан в ней закрыт, так как давление в этой камере выше, чем во всасывающем трубопроводе 9, а нагнетательный открыт

3. Расчет мощности и КПД насоса

3.1 Мощность насоса

Nн=Q· p

где Q=0,051 м3/сек.

Р=10 МПа,

Получаем Nн = 0, 051·10·106 = 510·103 Вт = 510 кВт

Мощность приводного двигателя насоса (в кВт)

Nд = Nн /ηна

где ηна - общий к.п.д. насосного

агрегата от двигателя до нагнетательной линии насоса

ηна = ηоηгηм, где ηо - коэффициент объемной подачи;

ηг - гидравлический к.п.д.;

ηм - механический к.п.д.

Коэффициент объемной подачи для исправного насоса ηо=0,98÷0,96;

гидравлический к.п.д. оценивает потери мощности в каналах входного и выходного коллекторов, гидравлической коробке, клапанах ηг=0,97÷0,98;

механический к.п.д. насосного агрегата может быть представлен в виде произведения коэффициентов ηма=ηмтηмн, где ηмт - к.п.д. трансмиссии от двигателя до трансмиссионного вала насоса ηмт=ηмт1ηмт2ηмт3;

ηмт1 = 0,993 - к.п.д. вала на опорах качения;

ηмт2 = 0,99 - к.п.д. фрикционной муфты;

ηмт3 = 0,995 ÷ 0,998 - к.п.д. клиноременной передачи.

Механический к.п.д. насоса ηмн вычисляется по формуле:

ηмн= η1мη2мη3мη4мη5м;

где η1м = 0,99÷0,992 - к.п.д. трансмиссионного вала на опорах качения;

η2м = 0,992 - к.п.д. закрытой зубчатой передачи;

η3м = 0,992÷0,993 - к.п.д. коренного вала на опорах качения;

η4м = 0,994÷0,996 - к.п.д. ползуна и кривошипно-шатунного механизма;

η5м = 0,992÷0,994 - к.п.д. уплотнения штока и поршня.

Подставляя принятые значения коэффициентов в формулу получаем значение величины механического к.п.д. насоса:

hмн = 0,99·0,992∙0,992∙0,995∙0,992 = 0,886

Коэффициент полезного действия трансмиссии равен

ηмт = 0,993∙0,992∙0,996 = 0,895.

К.п.д. насосного агрегата составляет:

ηма = ηмтηмт = 0,895∙0,886 = 0,793.

Общий к.п.д. насосного агрегата равен:

ηна = ηоηгηм = 0,97∙0,98∙0,793 = 0,75

Мощность приводного двигателя насоса составляет:

Nд = Nнп/ηна = 510: 0,75 = 680 кВт.

.2 Расчет на прочность гидравлической части насоса

При расчете штока поршня влиянием сальника пренебрегаем и считаем, что оба его конца защемлены. Шток рассчитывается на сжатие-растяжение. При определении нагрузки в качестве расчетного выбирают наиболее ослабленное (в резьбовой части штока со стороны, противоположной поршню).

Напряжение сжатия:

s1 = 1,3Рсж / fсж,

где 1,3 - коэффициент, учитывающий влияние предварительной затяжки гайки; Рсж - усилие, действующее на поршень; f сж - площадь ослабленного сечения.

Рсж = рmax F,

где рmax = 10·106 Па - максимальное давление.

F = π D2/4 - площадь поршня, м2.

Диаметр поршня D = 0,2 м.

F = 3,14∙ 0,22/4 = 0,0314 м2, тогда получаем

Рсж = 10∙106∙0,0314 = 0,314∙106 Н = 0,314 МН.

Внутренний диаметр резьбы штока М68х4 равен 63,1 мм.

Fсж = πd2/4 = 3,14∙0,0632 / 4 = 3,14∙0,004 /4 = 0,314∙10-2 м2

Получаем:

σ1 = 1,3∙0,314/0,314∙10-2 = 130 МПа.

Для стали 40Х после термообработки НВ 197…235 σт = 650 МПа.

Коэффициент запаса прочности составляет:

n = σт /σ1 = 650: 130 = 5,0

При расчете штока на растяжение в ослабленном сечении (это сечение в резьбовой части М64х3, где он соединяется с поршнем) усилие растяжения будет меньше усилия сжатия при том же давлении, так как

Рсж = р max F,

где рmax - максимальное давление в нагнетательной линии насоса, Па;

F - площадь поршня, м2.

Усилие растяжения (в Н) Рр = рmax(F - f)

(f - площадь рабочего сечения штока, м2).

f = 3,14d2/4, где d = 0,07 м

f = 3,14∙0,072 /4 = 0,0038 м2

Рр = рmax (F - f) = 10∙(0,0314 - 0,0038) =0,276 МН

Напряжение растяжения штока в ослабленном сечении:

σ2 = Рр /f,

где f = πd2 /4

Внутренний диаметр резьбы М64х3 со стороны поршня равен 60,3 мм. Подставим эту величину в формулу, получим:

f = 3,14∙0,0632 /4 = 0,0031 м2

σ2 = 0,276/ 0,0031 = 89 МПа

Коэффициент запаса прочности на растяжение равен:

np = σт / σр = 600/ 89 = 6,74

Коэффициент запаса прочности как в случае расчета на сжатие, так и в случае расчета на растяжение должен быть n≥ 5.

Здесь l = 1,34 м - длина штока; i - радиус инерции сечения штока

i = d /4 (d = 0,07 м - диаметр штока).

λ = 1,34 ∙ 4/ 0,07 = 76,6

Если λ < 105, то критическое напряжение (МПа) определяется по формуле

σ кр = 335 - 0,62λ

σкр = 335 - 0,62∙76,6 = 287,5 МПа.

Коэффициент запаса прочности по устойчивости составляет:

n = σкрf /Рсж

При расчете штока за максимальную принимается нагрузка Рсж, действующая на шток (в МН)

Рсж = Кп рнF/η5м

где, К = 1,15 ÷1,2 - коэффициент запаса, учитывающий вероятность превышения давления в случае несработки предохранительного клапана насоса; рн = 10 МПа - давление насоса; F = 0,0038 м2, η5м = 0,96÷0,98 - к.п.д. уплотнения штока и цилиндра.

Рс = 1,15∙10∙0,0038/0,96 = 0,376 МПа,

тогда n = 275,6∙0,0038/0,376 = 2,8

n = 2,8, что >2, следовательно допустимо.

.3 Расчет приводной части

Детали приводной части насоса рассчитывают по наибольшему крутящему моменту.

Усилие сжатия Тс, действующее вдоль оси шатуна раскладывается на усилие Рс по оси штока и Nс, перпендикулярное к ней.

Величина усилия сжатия, действующего вдоль оси шатуна.

Тс max = Рс/ соsβ max

Силы, действующие на параллели ползуна.

Рп = Nc ± G,

где Nc - составляющая силы, действующей вдоль шатуна, Н

Nc = Tc sin β;

G - вес ползуна (половина веса шатуна и штока) в Н, знак плюс берется, когда Nс действует вниз, знак минус - когда эта сила действует вверх;

sinβmax = R / L R = 0,2 м - длина кривошипа

L = 1,19 м - длина шатуна

sinβmax = 0,2: 1,19 = 0,1681 βmax = 90 401

cos βmax = 0,9858

Определим усилие, действующее вдоль оси штока,

Рс1= Рс / ηм4 = 0,376∙ 0,95 = 0,396 МН

Усилие вдоль оси шатуна Тс.max = Pc / cos βmax = 0,396 / 0,9858 = 0,402 МН

Максимальная составляющая силы, действующей на ползун,

Ncmax = Tc.max sin βmax = 0,402 ∙ 0,1681 = 0,068 МН или 68 кН

Вес ползуна равен половине веса шатуна и штока

Вес шатуна равен 6,46 кН

Вес штока составляет 0,4 кН,

Тогда вес ползуна равен 6,86 / 2 = 3,43 кН. G = 3,43 кН

Удельная нагрузка на параллели (в Па)

рн = Рп /bl,

где b = 0,245 м - ширина накладки, и l = 0,44 м - длина накладки.

Удельная нагрузка на параллели равна

рн = (Nc + G) / bl = (68 + 3,43) / 2∙0,245∙0,44 = 0,33 МПа

рн £ 0,5 МПа, что соответствует требованиям к прочности ползунов буровых насосов.

4. РЕМОНТ КЛАПАННОЙ КОРОБКИ

.1 Общие сведения о ремонте

Детали, узлы и машины в целом по мере эксплуатации постепенно снижают уровень работоспособности от возникновения в них неполадок и износа. Неполадки (загрязнения, нарушения надежности и плотности соединений и регулировки) устраняются техническим обслуживанием машин, а износ их только ремонтом.

Основой правильной эксплуатации машин является плановое обеспечение их обслуживанием и ремонтом, исключающее или сводящее к минимуму возможность внезапных отказов.

В народном хозяйстве широко применяется система планово-предупредительного обслуживания и ремонта машин.

Система ППР - комплекс мероприятий по обслуживанию и ремонту машин, выполняемых профилактически по заранее составленному плану для поддержания машин в исправном и работоспособном состоянии.

Система ППР предусматривает следующие основные положения:

1. Ремонт оборудования выполняется через планируемые промежутки времени, называемые межремонтными периодами;
2. После планового капитального ремонта характеристика оборудования приближается к паспортным данным нового оборудования;
3. В течении ремонтного цикла оборудование в строгой очередности проходит все плановые ремонты, предусмотренные системой;
4. Кроме плановых ремонтов выполняется техническое обслуживание оборудования;
5. Чередование, периодичность и объем обслуживания и ремонтов определяется назначением, конструкцией и условиями эксплуатации оборудования.

Ремонтные работы в зависимости от объема и сложности делятся на три категории

1. Текущий ремонт ставит задачей поддерживать работоспособность отдельных частей в целом исправной машины.

Объем и сложность операций сравнительно не велики - проверка состояния оборудования, замена быстроизнашивающихся деталей, замена при необходимости смазки, устранение всех дефектов, не требующее разборки сложных частей оборудования. Оборудование после ремонтных работ проверяют и регулируют.

Текущий ремонт выполняется непосредственно на месте установки и эксплуатации оборудования.

1. Средний ремонт называют ремонт, при котором восстанавливается работоспособность важных частей машины, утраченная в результате естественного износа деталей. Этот ремонт связан с значительным объемом сборочно-разборочных работ на основных агрегатах машины.

Средний ремонт стационарного тяжелого и громоздкого оборудования выполняется непосредственно на месте эксплуатации; для ускорения и облегчения работ максимально используется ранее отремонтированные на базе сменные детали и узлы (принцип узлового ремонта).

Чтобы свести к минимуму простои комплексных технологических установок, желательно изношенный агрегат заменять целиком отремонтированным, взятым из резерва (принцип агрегатного ремонта).

1. Капитальный называют ремонт, осуществляемый с целью восстановления исправности и полного, или близкого к полному, восстановления ресурса изделия с заменой или ремонтом любых его частей, включая базовые, и их регулировкой.

4.2 Дефекты клапанной коробки

В таблице 4 приведены всевозможные дефекты, которые встречаются при осмотре клапанной коробки и способы восстановления на каждый случай.

Таблица 4 Дефектная таблица

Возможный дефектРекомендуемый способ восстановленияСквозные трещины в стенках гидрокоробки, выходящие внутрь камерыБраковатьНесквозные трещины, выходящие на посадочные поверхностиБраковатьТрещины несквозные не выходящие на посадочные поверхностиБраковать коробки, имеющие трещины длиной более 80мм, глубиной более 0,5 толщины стенки в количестве 5шт. Трещины длиной менее 80мм глубиной менее 0,5 толщины стенки, в количестве до 5шт заварить и зачистить.ПромывыБраковать коробки, имеющие промывы глубиной более 20мм. Наплавить и обработать места промывов глубиной менее 20ммПовреждение или износ ниток резьб М16-7Н, М20-7Н, М24-7Н, М27-7Н, G3/4-вРемонтировать установкой ввертышей с резьбой по чертежу с последующей заваркой. Общее количества ввертышей допускается не более 10 и не более двух под фланецПовреждение или износ ниток резьбы Трап.140х8Наплавить и обработать до размера по чертежуИзнос поверхности по ф75+0,2 (Тройник выкидной, коллектор нагнетательный)Наплавить и обработать до размера по чертежуИзнос поверхности по ф130+0,26 (Крышка клапана)Наплавить и обработать до размера по чертежуИзнос поверхности по ф115+0,23 (Манжета)Наплавить и обработать до размера по чертежуИзнос конусной поверхности по ф108+0,1 (Седло клапана)Наплавить и обработать до размера по чертежуИзнос конусной поверхности по ф85+0,07 (Корпус сальника)Обработать до ремонтного размера или наплавить и обработать до размера по чертежу. Износ поверхности по ф142 +0,26 (Втулка цилиндровая)Наплавить и обработать до размера по чертежуРиски и задиры и раковины на посадочных поверхностяхЗачистить или шлифовать до устранения дефектов, но до размеров не более допустимых

.3 Ремонт прорывов

При промывах клапанной коробки в месте посадки седла клапана производятся следующие операции:

Клапанную коробку полностью разбирают. Седло клапана снимается на стенде при помощи съемника. В коробку вставляется шток (поз.1) с установленным на нем специальными лапками (поз.2), которые подвижно закреплены на штоку и ограничены в передвижении выступами на штоке. Три лапки вместе с штоком вставляются в седло, куда они свободно проходят. Затем шток двигают в направлении съема седла, шток раздвигает лапки и происходит фиксация лапок за седло клапана. После чего закручивают упор (поз.4) в клапанную коробку. На шток надевают переходное кольцо (поз.5), которое компенсирует разницу диаметров на штоке и гидродомкрате (поз.9). Затем на шток закручивают гайку (поз.7), которая фиксирует шток съемника и шток гидродомкрата.

Произведя все установочные операции, проверяют правильность установки съемника, надежность крепления гайки. Затем включают гидростанцию, подающую давление в гидродомкрат. Шток гидродомкрата двигаясь тянет за собой шток съемника на котором закреплены лапки удерживающие седло клапана. Ход гидродомкрата 20мм., усилие 50тс., что обеспечивает съем седла клапана.

Производят осмотр посадочного места седла клапана на наличие промывов и трещин. Если промывы имеют глубину более 20мм., то коробку бракуют, если менее 20мм., то коробку ремонтируют путем наплавления промывов и последующей расточкой до размера по чертежу.

Место посадки седла клапана растачивают под наплавку на горизонтально расточном станке. Место под наплавку подготавливают путем зачистки напильником, шкуркой, шлиф. машинкой.

Восстанавливаемые поверхности подвергают наплавке на автомате наплавки. Наплавленные поверхности зачищают напильником, шкуркой и протирают бензином для полного удаления масляных пятен

Затем клапанную коробку устанавливают на горизонтально- расточной станок, фиксируют, и производят расточку наплавленной поверхности до размеров чертежа. Производят контроль правильности полученных размеров, конусность 1:5 проверяют калибром-конусным. После капитального ремонта производится гидроиспытание коробки давлением 23,5 МПа (240 кгс/см2) в течении 5мин.

5. ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ БУРОВОГО НАСОСА

5.1 Условия эксплуатации

Буровые насосы эксплуатируются в различных климатических условиях при температуре воздуха до +/-50'С и температуре бурового раствора от -1'С до 80'С. Плотность растворов обычно составляет 1100-1300 кг/м3, а в некоторых случаях понижается до 800 кг/м3, или же повышается до 2000 кг/м3 и более. Растворы имеют большую вязкость и статическое сопротивление сдвигу.

Время работы насоса колеблется от 30 минут до 200 часов и более в зависимости от длительности рейса долота. Периодические технические и технологические остановки продолжаются от 3 до 15 минут для наращивания бурильной колонны до 10 часов и более для спуска и подъема долота с больших глубин.

Насос должен быть удобным в эксплуатации, допускать быструю смену быстроизнашивающихся деталей: поршней, штоков, цилиндровых втулок, сальников, клапанов и др. Долговечность без капитального ремонта должна составлять не менее 10000 часов работы. Приводная часть насоса надежно защищается от грязи, пыли и воды. Конструкция его приспособлена для привода от электродвигателей и дизелей.

Многолетней практикой бурения глубоких скважин установлено, что единственным удовлетворяющим требования технологии проводки скважин является поршневой горизонтальный приводной насос. Буровые насосы главные потребители энергии (70-80%). Мощность современных насосов составляет 300-1600 квт. Для каждого типа буровой насосной установки насос должен иметь определенную мощность, подачу и давление. Насосы устанавливают на расстоянии до 100 метров от устья скважины под навесом или в разборном укрытии. Масса, габариты и конструкция насоса должны допускать его транспортировку, как при помощи промысловых транспортных средств, так и волоком в пределах промысла, а иногда и на расстояния до 100 км, для чего насосы снабжаются жесткой рамой салазками.

Для правильной работы бурового насоса необходимо соблюдать следующие условия, ухода за насосом.

1. Хорошее наполнение цилиндров жидкостью. Коэффициент наполнения не ниже 0,9.
2. Исправная работа пневматического компенсатора неравномерности подачи. Степень неравномерности давления нагнетания до 3%.
3. Тщательная отработка планово-предупредительного ремонта с комплектной заменой изношенных парных деталей гидравлической части.
4. Регулярная заправка консистентной смазкой всех мест, указанных в карте смазки, замена отработанного масла свежей в ванне приводной части два раза в год, весной летним сортом смазки, осенью зимним. Эксплуатация насоса без перегрузок.
5. Во время насоса необходимо следить за показаниями манометров и вакуумметров, а также других измерительных приборов, установленных на насосе и на трубопроводах.
6. Необходимо следить за отсутствием утечки из сальников и за плотностью соединений гидравлической части.
7. При внезапном самопроизвольном изменении насосом режима работы, при проявлении ненормального стука в насосе или при значительном нагревании движущихся частей насос следует немедленно остановить для выявления и устранения причины неисправности.
8. Насос и его фундамент необходимо содержать в чистоте.
9. Для фиксирования режима работы насоса следует вести эксплуатационный журнал, в котором отмечается также случайный мелкий ремонт. Крупный ремонт должен отмечаться в паспортной книге насоса с указанием вызвавших его причин.
10. Запуск насосов более сложных конструкций, остановка их, а также уход за ними в работе должны производиться в соответствии с инструкцией по эксплуатации, получаемой от завода изготовителя.

5.2 Общие правила установки и обслуживания насосов

1. Всасывающий и напорный трубопроводы не должны иметь резких поворотов. Число установленных на трубопроводах запорных приборов, колен и других местных сопротивлений должно быть минимальным.
2. Всасывающий трубопровод должен быть по возможности коротким и во избежание образования в нем воздушных мешков должен прокладываться с подъемом по направлению к насосу.
3. При засасывании жидкости из резервуаров, подверженных засорению, в начале всасывающего трубопровода устанавливается фильтр.
4. При работе с подпором в начале всасывающего трубопровода устанавливается задвижка.
5. Все соединения всасывающего трубопровода должны быть совершенно плотны.
6. На напорном трубопроводе непосредственно у насоса устанавливается задвижка.
7. На всасывающем и напорном трубопроводах должны быть установлены быть установлены ближе к полу воздушные колпаки и предусмотрено устройство для добавления сжатого воздуха в напорный колпак.
8. В соответствующих местах насосного корпуса или на всасывающей и напорных трубах непосредственно у насоса должны быть установлены вакуумметр и манометр.

.3 Порядок пуска, вход и остановка поршневых насосов

1. Перед пуском вход насос надо тщательно осмотреть, смазочные приборы очистить и наполнить маслом, проверить готовность к работе всей смазочной системы.
2. Если рабочие камеры гидравлической части пусты и насос должен работать при значительной высоте всасывания, то перед пуском рабочие камеры необходимо заполнить перекачиваемой жидкостью.
3. Задвижки на напорной и всасывающей трубах должны быть полностью открыты.
4. Двигатель запускается при пониженном числе оборотов, затем постепенно число оборотов доводится до нормального.
5. Для остановки насоса выключается двигатель приводного насоса, а у паровых насосов закрывается паровыпускной вентиль.
6. После остановки насоса закрываются задвижки на напорном и всасывающей трубах и выключается (если требуется) смазочные приборы, кроме того, у паровых насосов закрывается паровыпускной вентиль и открываются продувочные краны.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

насос буровой клапанный коробка

1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. - Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. - 632 с.: ил.

. Султанов Б.З., Шаммазов Н.Х. - Забойные буровые машины и инструмент, М., Недра, 1976

. Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. - Расчет и конструирование бурового оборудования, учебное пособие для ВУЗов.-М.: Недра, 1985

. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А - Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб, для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003.