Контрольная работа по «Нефтегазопромысловое оборудование»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «САХАЛИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет природных ресурсов и нефтегазового дела

Кафедра нефтегазового дела

 

 

 

Контрольная работа

 

по дисциплине «Нефтегазопромысловое оборудование»

Вариант № 1

I. Принцип работы и классификация поршневых насосов

II. Виды динамических насосов, их классификация и принцип действия

III. Виды и классификация компрессоров

IV. Оборудование ствола скважины, законченной бурением

V. Оборудование водозабора

VI. Кустовые насосные станции

 

Выполнила:.                                                  .

дата:  

подпись:

 

Проверил:

дата:

подпись:

 

 

 

 

I. Принцип работы и классификация поршневых насосов

Принципы работы

Поршневые насосы служат для преобразования механической энергии двигателя в механическую энергию перекачиваемой жидкости. Они сообщают жидкости, проходящей через них, энергию, необходимую для преодоления сил сопротивлений, возникающих в самом насосе, по длине трубопровода, в местах изменения сечения потока и направления движения жидкости, а также для преодоления силы инерции и статической высоты, на которую требуется поднять жидкость.

 

На рис. I.1 представлена схема горизонтального поршневого насоса одинарного действия. Он состоит из цилиндра 6, поршня 2, плотно пригнанного к стенкам цилиндра и движущегося возвратно-поступательно, и двух регулирующих клапанов — всасывающего 3 и нагнетательного 5. Снизу к корпусу присоединен всасывающий трубопровод 4 с приемной сеткой 1, предохраняющей насос от попадания в него посторонних предметов.

При повороте кривошипа 8 по стрелке со от 0° до 180° поршень 2 перемещается в сторону увеличения объема цилиндра и образует разреженное пространство. Всасывающий клапан 3 открывается и жидкость по всасывающей трубе 4, под действием атмосферного давления, устремляется из бассейна в цилиндр насоса. При обратном ходе поршня из правого крайнего положения влево, что соответствует повороту кривошипа от 180° до 360°, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 5 открывается и жидкость выталкивается в нагнетательный трубопровод 7.

Действие поршневого насоса за один оборот коренного вала можно расчленить на его составляющие: процесс всасывания, при котором происходит подъем жидкости из нижнего резервуара в цилиндр насоса, и процесс нагнетания, при котором жидкость вытесняется из цилиндра с энергией, достаточной для преодоления всех видов сопротивлений на напорной стороне насоса.

В насосах двойного действия обе стороны поршня являются рабочими. Цилиндры таких насосов имеют четыре клапана (см. рис. I.2). При ходе поршня влево всасывающий 1 и нагнетательный 2 клапаны открыты. Через клапан 1 происходит всасывание, а через клапан 2 — вытеснение жидкости в нагнетательный трубопровод. В это время клапаны 3 и 4 закрыты. При обратном ходе поршня через клапан 3 жидкость поступает в цилиндр, а через клапан 4 производится подача жидкости в нагнетательный трубопровод. В рассматриваемых насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит при каждом ходе поршня.

Рис. 1.2. Схема гидравлической части одноцилиндрового насоса двойного действия

Трехцилиндровый насос одинарного действия составляет агрегат из трех соединенных вместе насосов одинарного действия. Поршни трехцилиндровых насосов одинарного действия получают движение от кривошипов, установленных под углом 120°. Данные насосы имеют общую всасывающую и нагнетательную линии.

Двухцилиндровые насосы двойного действия составляются из двух одноцилиндровых насосов двойного действия, включенных в общую всасывающую и нагнетательную линии.

В диафрагменном насосе, схема гидравлической части которого представлена на рис. I.2, б, всасывание и нагнетание осуществляется изменением формы диафрагмы. Он представляет собой обычный насос одинарного действия, в котором перекачиваемая абразивная жидкость 1 отделена гибкой диафрагмой 2 (прорезиненная нейлоновая ткань) от рабочей жидкости 3.[1]

Рис. 1.3. Схема гидравлической части диафрагменного насоса одинарного действия

Классификация насосов

Поршневые насосы можно классифицировать следующим образом:

1. По способу  приведения в действие:

а) приводные, в которых поршень приводится в движение шатунно-кривошипным механизмом от отдельно расположенного двигателя, присоединенного к насосу при помощи той или иной передачи;

б) прямого действия, в которых поршень насоса получает возвратно-поступательное движение при помощи штока непосредственно от поршня бескривошипной паровой машины, составляющей вмести с насосом один общий агрегат;

в) ручные.

2. По роду органа, вытесняющего жидкость:

а) поршневые, поршень которых имеет форму диска;

б) плунжерные, поршень которых исполнен в виде длинного цилиндра;

в) диафрагмовые, в которых перекачиваемая жидкость отделена от плунжера или поршня диафрагмой, а цилиндр заполнен рабочей жидкостью — маслом или эмульсией (рис. I.2, б). Эти насосы предназначены для перекачивания жидкостей, содержащих твердые частицы.

3. По способу  действия:

а) одинарного  действия (рис. I.1);

б) двойного   действия (рис. I.2);

в) дифференциальные (рис. I.4);

4. По расположению  цилиндра:

а) горизонтальные;

б) вертикальные.

5. По числу цилиндров:

а) одноцилиндровые;

б) двухцилиндровые;

в) трехцилиндровые;

г) многоцилиндровые.

6. По роду перекачиваемой  жидкости:

а) обыкновенные (для перекачки холодной воды);

б) горячие (для горячих жидкостей);

в) кислотные;

г) буровые (для перекачки глинистых растворов) и др.

7. По быстроходности  рабочего органа:

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

б) средней быстроходности, скорость вращения коренного вала, которых составляет 80 - 150 об,/мин;

в) быстроходные, с числом двойных ходов поршня в минуту 150 - 350.

Помимо этого насосы по величине подачи делятся на малые (диаметр поршня D ≤ 50 мм), средний (D = 50 - 150 мм) и большие (D > 150 мм).

По величине развиваемого давления различают насосы малого, среднего и высокого давлений.  [1, стр. 6-7].

 

II. Виды динамических насосов, их классификация и принцип действия

Динамические насосы широко применяются в самых различных технологических процессах, связанных с подъемом пластовой жидкости, воздействием на призабойную зону пласта, транспортированием нефти и воды в системах поддержания пластового давления, в установках подготовки нефти для нефтеперерабатывающих предприятий и др. Наиболее эффективно использование динамических насосов для перемещения значительных объемов жидкости.

По сравнению с другими видами динамические насосы отличаются простотой конструкции, высокой степенью унификации узлов насосов одного типа, небольшими габаритными размерами, низкой стоимостью. Преимущество динамичных насосов заключается также в возможности непосредственного соединения валов насосов с валами электродвигателей, быстроходных турбин и регулирования подачи насосов в широких пределах.

Динамические насосы представляют собой насосы, в которых жидкость перемещается под силовым воздействием рабочих органов на нее в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса.

В добыче нефти применяют динамические насосы двух видов: лопастные насосы и насосы трения. В первых жидкость перемещается в результате вращения лопастей. Во вторых перемещение жидкости обусловлено силами трения.

Из лопастных насосов в добыче нефти применяют центробежные и осевые насосы.

В центробежных насосах (ГОСТ 9366-80) жидкость перемещается через рабочее колесо от центра к периферии: поступает в патрубок 1, затем в рабочее колесо 2, состоящее из дисков 3 и 4, между которыми расположены лопасти 7. Диск 4 соединен с валом ступицей 5 и шпонкой 6. Вращение вала передается рабочему колесу, в результате чего жидкость нагнетается в отводящий канал 8, заканчивающийся диффузором 9 (рис. II.2). В рабочем колесе центробежного насоса лопасти образуют каналы, направленные от оси насоса к его периферии. Жидкость, проходя между лопастями, вращается ими и под действием центробежных сил выбрасывается в неподвижный периферийный канал 8 для плавного ее отвода и направления в диффузор. Диффузор — расширяющийся патрубок, в котором скорость жидкости снижается, а ее давление еще более увеличивается. Вследствие движения жидкости от оси к периферии рабочего колеса у его входа (около вала насоса) создается область пониженного давления. В результате этого происходит постоянный приток жидкости к рабочему колесу.

В осевом насосе (ГОСТ 9366-80) жидкость перемещается через рабочее колесо в направлении его оси. Лопасти образуют каналы, направленные вдоль оси насоса. Жидкость движется под воздействием вращающихся лопастей (рис. II.2).

При определенной скорости движения лопастей 1 их сила воздействия на жидкость преодолевает действие силы тяжести жидкости и силы сопротивления движению ее в каналах. В результате жидкость поступает в неподвижный направляющий аппарат 2, в котором устраняется вращательное движение жидкости и за счет этого обеспечивается увеличение давления.

Из насосов трения применяется вихревой насос (ГОСТ 10392-80Е), в котором жидкая среда перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении.

В насосе лопастями создается вихревое движение жидкости (рис. II.3, сечение а-а). Канал 2 размещен в корпусе насоса, а канал 1 образуется лопастями рабочего колеса. Лопасть продвигает жидкость по окружности и в то же время центробежная сила отбрасывает ее к периферии. У внешней части лопастей жидкость выходит в канал и перемешивается с жидкостью, находящейся там. В канале смесь движется по винтовой линии, приближаясь к оси, и снова попадает в полость между лопастями, таким образом многократно получая приращение энергии и двигаясь от всасывающего патрубка к напорному.

Вихревые насосы отличаются от центробежных и осевых способностью самовсасывания, т. е. отбора жидкости насосом с уровня, расположенного ниже установки насоса, без предварительного заполнения жидкостью всасывающей линии. Поэтому вихревые насосы лучше других приспособлены для перекачки жидкости с газом. Для этой же цели служат насосы, созданные на основе описанных. Например, центробежные насосы могут иметь со стороны всасывающей линии рабочее колесо, применяемое в вихревом насосе.

Области применения рассмотренных насосов различны. Если их сравнить при условии одинаковой частоты вращения валов и равных ширине и внешнем диаметре их рабочих колес, получим следующие результаты. Область применения осевого насоса – большая подача при небольшом напоре, центробежного насоса – средние подачи и напоры, вихревого насоса – большой напор при небольшой подаче.

Насосы отличаются друг от друга компоновкой узлов, конструктивными особенностями, поэтому их классифицируют по многим признакам:

по направлению оси расположения вала – горизонтальный и вертикальный;

по расположению рабочих органов и конструкции опор – консольный и моноблочный, с выносными и внутренними опорами;

по расположению входа в насос – с боковым и с осевым входом, с двусторонним входом;

по числу ступеней и потоков – одноступенчатый, двуступенчатый, многоступенчатый (жидкость перемещается последовательно рабочими колесами), однопоточный, двухпоточный, многопоточный (жидкость подается через несколько отводов);

по конструкции и виду разъема корпуса – секционный, с торцевым и с осевым разъемом, двухкорпусный с защитным корпусом, футерованный;

по расположению насоса – погружной, скважинный, с трансмиссионным валом;

по требованию эксплуатации – обратимый, реверсивный, регулируемый, дозировочный, ручной;

по условиям всасывания – самовсасывающий, с предвключенной ступенью, с предвключенным колесом;

по взаимодействию насоса с окружающей средой – герметичный, взрывозащищенный, малошумный, маломагнитный, ударостойкий;

по  необходимости   поддержания  температуры   подаваемой среды – обогреваемый, охлаждаемый;

по   месту  установки   насоса – стационарный,   передвижной,       встроенный.

По конструктивным признакам классифицируются также и насосные агрегаты, состоящие из одного или нескольких насосов и приводящего двигателя, соединенных между собой:

по роду привода – электронасосный, турбонасосный, дизель-насосный, мотонасосный, гидроприводной, пневмоприводной;

по требованию эксплуатации – регулируемый дозировочный, синхродозировочный;

по конструктивному объединению насоса с приводом – электронасос, турбонасос, паровой насос, гидроприводной насос, пневмонасос.

Определения, подробно раскрывающие существо конструктивных особенностей классифицированных выше насосов и насосных агрегатов, устанавливаются ГОСТ 17398-72.

Кроме того насосы классифицируются по области их применения в добыче нефти: