Общие сведения об объёмных насосах
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РБ
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Октябрьский нефтяной колледж им. С. И. Кувыкина
Курс лекций
По теме 2.3 Нефтегазопромысловое оборудование
МДК 02.01 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
ПМ.02 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования
для специальности
131018 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
(базовой и углубленной подготовки)
2014 г.
| Рассмотрено и одобрено ПЦК нефтепромысловых дисциплин Председатель ПЦК _______________ О. Н. Ситникова «___»__________ 2014 г. | «Утверждаю» зам. директора по учебной работе _____________ Т. Н. Хайдарова «___»_________ 2014 г. |
Курс лекций по теме 2.3 Нефтегазопромысловое оборудование в рамках
ПМ.02 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования разработан на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС)
по специальности среднего профессионального образования (далее - СПО)
131018 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
Организация-разработчик:
Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального
образования «Октябрьский нефтяной колледж им. С.И. Кувыкина» (ГБОУ СПО «ОНК»)
Разработчик:
Шакирова Е.А., преподаватель общепрофессиональных и специальных дисциплин
СОДЕРЖАНИЕ
| стр. | |
| ВВЕДЕНИЕ | |
| 1 НАСОСЫ 1.1 Объёмные насосы 1.1.1 Общие сведения об объёмных насосах 1.1.2 Теоретические основы работы объёмных насосов 1.1.3 Конструкции объёмных насосов 1.1.4 Эксплуатация поршневых (плунжерных) насосов 1.1.5 Дозировочные насосы 1.1.6 Роторные насосы 2. Динамические насосы 1.2.1 Общие сведения о динамических насосах 1.2.2 Теоретические основы работы центробежных насосов 1.2.3 Конструкции центробежных насосов 1.2.4 Осевые и диагональные насосы 1.2.5 Динамические насосы трения 1.2.6 Монтаж и эксплуатация динамических насосов | |
| 2 КОМПРЕССОРЫ 2.1 Поршневые компрессоры 2.1.1 Общие сведения о поршневых компрессорах 2.1.2 Теоретические основы работы поршневых компрессоров 2.1.3 Конструкции приводных поршневых компрессоров 2.1.4 Передвижные компрессорные установки 2.1.5 Промысловые компрессорные станции 2.1.6 Эксплуатация поршневых компрессоров 2.2 Турбокомпрессоры 2.3 Винтовые компрессоры | |
| 3 Оборудование для эксплуатации скважин 3.1 Оборудование для фонтанной эксплуатации скважин 3.2 Оборудование для газлифтной эксплуатации скважин 3.3 Оборудование для эксплуатации скважин штанговыми скважинными насосами 3.4 Оборудование для эксплуатации скважин погружными бесштанговыми насосами | |
| 4 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ | |
| СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ |
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
НТП – научно-технический прогресс;
ПЗП – призабойная зона пласта;
ППД – поддержание пластового давления;
СПО– среднее профессиональное образование;
УГПН – установка гидропоршневого насоса;
УЭВН – установка электровинтового насоса;
УЭДН – установка электродиафрагменного насоса;
ШВНУ – штанговая винтовая насосная установка;
ШГНУ – штанговая глубинно-насосная установка;
ВВЕДЕНИЕ
Значение темы в подготовке специалиста.
Задачи темы, структура изучаемого материала.
Основные направления развития техники и технологий нефтегазодобывающей отрасли.
Курс лекций является основной теоретической базой для освоения темы 2.3 Нефтегазопромысловое оборудование, являющейся частью основной профессиональной образовательной программы по специальности СПО 131018 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений (базовой и углубленной подготовки). Изучение данной темы способствует освоению основного вида профессиональной деятельности – «Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования» и формированию у обучающегося соответствующих профессиональных и общих компетенций (ПК и ОК):
ПК 2.1 Выполнять основные технологические расчеты по выбору наземного и скважинного оборудования;
ПК 2.2 Производить техническое обслуживание нефтегазопромыслового оборудования;
ПК 2.3 Осуществлять контроль за работой наземного и скважинного оборудования на стадии эксплуатации;
ПК 2.4 Осуществлять текущий и плановый ремонт нефтегазопромыслового оборудования;
ПК 2.5 Оформлять технологическую и техническую документацию по эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования;
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес;
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность;
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности;
ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями;
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий;
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации;
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.
Содержание темы 2.3 Нефтегазопромысловое оборудование входит в рабочую программу профессионального модуля ПМ.02 Эксплуатация нефтегазопромыслового оборудования, изучение темы направлено на формирование у обучающегося следующих
умений:
- подбирать комплекты машин, механизмов, другого оборудования и инструмента, применяемого при добыче, сборе и транспорте нефти и газа, обслуживании и ремонте скважин;
- выполнять основные технологические расчеты по выбору наземного и скважинного оборудования;
знаний:
- назначения, устройства, принципа действия и технических показателей основных видов нефтепромыслового оборудования, а также оборудования и инструмента, применяющегося при обслуживании и ремонте скважин;
- методов расчета по выбору оборудования и установлению оптимальных режимов его работы;
- методов и правил монтажа и эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и инструмента;
- правил проведения технического обслуживания нефтегазопромыслового оборудования;
- назначения, принципов работы, характеристик основных видов электрооборудования промысла;
- мер предотвращения всех видов аварий оборудования.
Настоящее учебное пособие может быть использовано и в дополнительном профессиональном образовании в двух направлениях: обеспечение совершенствования знаний специалистов для выполнения нового вида профессиональной деятельности и для получения дополнительной квалификации в области разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.
Нефтегазопромысловое оборудование - весьма ёмкое понятие, потому как, то, что принято называть нефтяным или газовым промыслом, является целым комплексом инженерных средств, состоящим из машин, оборудования, сооружений, аппаратов, инструментов, механизмов, взаимосвязанных между собой и с объектом разработки. Кроме того, для наиболее эффективного функционирования данной системы необходимо привлечение необходимых средств автоматизации, внедрение информационных технологий. Изучение такого многообразия технических средств делает необходимым их систематизацию, основу которой составляет классификация. Наиболее целесообразной является классификация нефтегазопромыслового оборудования по технологическому признаку, в соответствии с которой и структурировано содержание темы (рис.1.1). Введение разделов 1,2 и 3 обусловлено спецификой темы, требующей необходимой общей базы знаний в области теории гидромашин и компрессоров, а также промышленного электрооборудования.
Материал изложен в соответствии с логической последовательностью изучения вопросов и включает разделы, подразделы, пункты и подпункты, обозначенные одной, двумя или тремя арабскими цифрами соответственно. Подпункты цифрами не обозначаются и приводятся в форме списка, помещенного после названия каждого пункта. 
Рисунок 1.1 Структура темы Нефтегазопромысловое оборудование
Подпункты – это отдельные узкие вопросы темы, дидактические единицы материала; содержание каждого подпункта выделено в тексте межстрочными интервалами.
Основные понятия и наиболее важные формулы выделены в тексе жирным курсивом и рамкой соответственно и рекомендуются для заучивания.
Обеспечение намечаемых объёмов добычи нефти и повышение эффективности нефтедобычи основывается, в первую очередь, на научно-техническом прогрессе в отрасли, связанном с внедрением нового оборудования и техники на нефтяных и газовых промыслах. Инновационная программа отрасли должна обеспечить условия для максимального использования достижений НТП в отрасли. В настоящее время приоритетными направлениями НТП в добыче нефти являются:
- создание и широкое освоение технологий и оборудования, обеспечивающих высокоэффективную разработку трудноизвлекаемых запасов нефти и, в первую очередь, для условий низкопроницаемых коллекторов, остаточных запасов нефти обводненных зон, высоковязких нефтей, запасов нефти в подгазовых зонах;
- разработка и освоение технологических комплексов по бурению и добыче на шельфе арктических, дальневосточных и южных морей;
- совершенствование технологий сооружения и эксплуатации нефтепромысловых объектов в сложных природно-климатических условиях;
- совершенствование и широкое освоение существующих и создание новых методов воздействия на пласты и увеличения нефтеотдачи;
- развитие технологий компьютерного проектирования и моделирования жизненного цикла разработки нефтяных месторождений (включая компьютерные технологии геологического моделирования проводки горизонтальных скважин в сложных горно-геологических условиях);
- создание новых "многофакторных" технологий, основанных на использовании различных физических, термодинамических, гидродинамических, механических, физико-химических эффектов.
Контрольные вопросы:
1. В чем особенности темы Нефтегазопромысловое оборудование?
2. Назовите основные задачи темы Нефтепромысловое оборудование?
3. По каким признакам можно классифицировать нефтегазопромысловое оборудование?
4. Перечислите разделы темы Нефтегазопромысловое оборудование в соответствии с технологическим признаком.
5. Перечислите основные направления развития техники и технологий в нефтегазодобывающей отрасли.
НАСОСЫ
Объёмные насосы
Общие сведения об объёмных насосах
Классификация, область применения объёмных насосов.
Схемы устройства, принципы действия и особенности работы объёмных насосов.
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.
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.
Простейший поршневой насос (рис. 1.2, а) состоит из цилиндра 4, поршня 5, соединенного при помощи штока 6 с приводной частью насоса 7, всасывающего 2 и нагнетательного 1 клапанов, размещенных в клапанной коробке 3.
Пространство, ограниченное поршнем, стенками цилиндра и клапанной коробкой, называется рабочей камерой насоса. При движении поршня вправо (ход всасывания) объем рабочей камеры увеличивается, а давление в ней уменьшается. Перекачиваемая жидкость под действием давления, действующего на неё (например, атмосферного) открывает всасывающий клапан и заполняет рабочую камеру. В это время нагнетательный клапан закрыт. Таким образом, при ходе всасывания рабочая камера связана с всасывающим патрубком и изолирована от нагнетательного патрубка. При обратном ходе поршня в рабочей камере создается давление, превышающее давление в нагнетательном патрубке, нагнетательный клапан открывается и жидкость, по объему соответствующая полезному объему рабочей камеры вытесняется. Во время нагнетательного хода рабочая камера насоса связана с нагнетательным патрубком (клапан 1 открыт) и изолирована от всасывающего (клапан 2 закрыт).
Особенности работы объёмных насосов:
1)
| Рисунок 1.2 Схемы насосов: а, в, г – поршневые насосы одинар-ного, двойного, дифференциально-го действия; б – плунжерный насос; д, е – диафрагменные насосы с пассивной диафрагмой, ж – диафрагменный с активной диафрагмой. |
2) количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от развиваемого давления;
3) всасывающий и нагнетательный патрубки герметически изолированы друг от друга;
4) подача жидкости неравномерная.
Контрольные вопросы:
1. Какие насосы принято называть объёмными?
2. Область применения объемных насосов.
3. По каким признакам можно классифицировать объёмные насосы?
4. Опишите принцип работы поршневого (плунжерного) насоса одинарного (двойного, дифференциального) действия.
5. Какие существуют разновидности диафрагменных насосов?
6. Почему поршневые насосы обладают самовсасывающей способностью?
7. Что означает “жесткая” характеристика насоса?