Нагнетательные машины и гидропривод в нефтегазовом деле

Нагнетательные машины и гидропривод в нефтегазовом деле

МТ -05 15 лекций 4 практических занятия Расчетная работа БМТ -05 13 лекций 4 практических занятия Курсовая работа

Шайдаков Владимирович Доцент кафедры гидравлики и гидромашин , директор Инжиниринговой компании «Инкомп-нефть» , эксперт высшей квалификации союза производителей нефтегазового оборудования России, доктор технических наук, автор 170 публикаций, в том числе 10 монографий, 35 изобретений. Тел. 8 -917 -3422918

ЛИТЕРАТУРА • 1 Медведев В. Ф. Гидравлика и гидравлические машины: Учеб. пособие. – Мн. : Выш. шк. , 1998. – 311 с. : ил. 2 Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / [Т. В. Артемьева, Т. М. Лысенко, А. Н. Румянцева, С. П. Стесин]; под ред. С. П. Стесина. – 3 -е изд. , стер. – М. : Издательский центр «Академия» , 2007. – 336 с. 3 Гидравлические и пневматические системы: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / А. В. Лепешкин, А. А. Михайлин; под ред. проф. Ю. А. Беленкова. – 3 -е изд. , стер. – М. : Издательский центр «Академия» , 2006. – 336 с. 4 Касьянов В. М. Гидромашины и компрессоры / Учебник для вузов. – 2 -е изд. перераб. и доп. – М. : «Недра» , 1981, 295 с.

• Лекция № 1 Общая классификация гидравлических машин. Нагнетатели, двигатели, передачи. Типы гидравлических машин, применяемых в нефтегазопромысловом деле. Технические параметры

НЕМНОГО ИСТОРИИ • Первые гидравлические системы водоснабжения и ирригации были известны задолго до нашей эры. • Древний Египет и Китай. Плотины на реках, водяные мельницы, оросительные системы с водоподъемными машинами • В Риме за шесть столетий до н. э. построен водопровод • В III веке до н. э. Архимед изобрел машину для подъема воды, «архимедов винт» , трактат « О плавании тел» • В ХV –XVIII веке Леонардо да Винчи , Г. Галилей, И. Ньютон сформулировали законы равновесия и движения жидкости • В XVIII веке Д. Бернулли, Л. Эйлер заложили теоретические основы гидромеханики • В XIX-XX веках гидромеханика получила развитие в трудах Дж. Г. Стокса, О. Рейнольдса, Н. Е. Жуковского, Н. П. Петрова , Л. Прандтля.

Нагнетательные машины 1. Гидравлические машины 2. Газовые машины Системы управлений , в состав которых входит комплекс устройств , предназначенных для перемещений и получения усилий в машинах и механизмах называют приводами. Электроприводы Гидроприводы Пневмоприводы

• Гидравлической машиной (гидромашиной) называется машина, предназначенная для преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости или наоборот. Насос – это гидромашина для создания потока рабочей жидкости путем преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости. Гидродвигатель служит для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена гидромашины.

• По принципу действия гидромашины делятся на два класса: гидродинамические и объемные. • Преобразование энергии в гидродинамических гидромашинах происходит при изменении количества движения жидкости. • В объемных гидромашинах энергия преобразуется в результате периодического изменения объема рабочих камер, герметично отделенных друг от друга. • Гидродинамический насос устроен так, что жидкость в нем перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса. Гидродинамические насосы (центробежные, вихревые, осевые, лопастные) • В объемных насосах жидкость перемещается за счет периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса. Объемные насосы (поршневые, плунжерные, диафрагменные, шестеренчатые , шиберные) • Самовсасывающие насосы создают вакуум в камерах, объем которых увеличивается, в результате чего рабочая жидкость всасывается из бака, и одновременно вытесняют жидкость из камер, объем которых уменьшается. • Объемные гидромашины в принципе могут быть обратимы, т. е. работать как в качестве насоса, так и в качестве гидродвигателя.

Насосы гидростатические (объемные) гидродинамические центробежные поршневые вихревые плунжерные осевые диафрагменные лопастные шестеренчатые шиберные

Гидродинамические насосы • Основной рабочий орган – лопаточный аппарат. • Нагнетательный патрубок соединен со всасывающим рабочей полостью насоса. • Подача перекачиваемой жидкости равномерная. • Количество жидкости, подаваемой насосом, зависит от развиваемого напора. • Максимально развиваемый напор ограничен

Схема центробежного насоса

Схема центробежного насоса

Центробежный насос типа К

Объемные насосы • Наличие рабочих камер (полостей), периодически сообщающихся со всасывающим и нагнетательным патрубками. • Нагнетательный патрубок герметически изолирован от всасывающего. • Подача перекачиваемой жидкости неравномерная. • Количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от развиваемого давления. • Максимальный развиваемый напор теоретически неограничен и определяется мощностью двигателя и прочностью деталей насоса и нагнетательного трубопровода

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА • подача насоса Qн, м 3/с – объем жидкости, подаваемый насосом в напорный трубопровод в единицу времени; • напор насоса Нн, м – приращение полной удельной механической энергии жидкости в насосе (т. е. приобретаемая при прохождении насоса энергия жидкости, приходящаяся на единицу веса) • потребляемая мощность насоса N, Вт – мощность, подводимая к валу насоса • полезная мощность насоса Nп, Вт – мощность, сообщаемая насосом потоку жидкости Nп=Hн g. Qн= рн. Qн

КПД НАСОСА Коэффициент полезного действия (КПД) насоса н – отношение полезной мощности насоса к потребляемой Кроме полного КПД используют также частные КПД, которые учитывают различные виды потерь энергии • гидравлические г - потери напора на движение жидкости в каналах внутри гидромашины • объемные о - потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутри гидромашины из области высокого давления в область низкого • механические м - потери на механическое трение в подшипниках и уплотнениях гидромашины н= г о м

Насосы в нефтегазовом деле БУРЕНИЕ Буровой насос СКВАЖИНА Скважинный насос ПРОМЫСЕЛ Насосы системы сбора и ППД МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРУБОПРОВОД Нефтяной насос НПЗ ПРОДУКТОПРОВОД

1. СКВАЖИНА 2. ДОЛОТО 3. ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 4. БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА 5. БУРОВОЙ НАСОС 6. Давление 20 -60 МПа 7. Подача 10 -80 л/с 8. Мощность привода 1500 к 9. Масса 30 -60 т 10. Габариты 4 х4 х7 м 11. Среда –буровой раствор 12. Содержание мех. примесе 13. до 10%

Буровой насос

СКВАЖИННЫЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ 1. Штанговые (плунжерные , винтовые) 2. Электроприводные (центробежные, диафрагменные) 3. Гидроприводные (поршневые , струйные) УЭЦН 33 % фонда скважин, 60 % добычи нефти УСШН 55% фонда скважин , 20 % добычи нефти

СКВАЖИННЫЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ УЭЦН 33 % фонда скважин, 60 % добычи нефти Глубина максимальная 3500 м, средняя 2000 м Подача 10 -1000 м 3/сут, Диаметр насоса 103 -114 УСШН 55% фонда скважин , 20 % добычи нефти Глубина максимальная 2500 м, средняя 1500 м Подача до 100 м 3/сут , средняя 5 м 3/сут Диаметр насоса 57… 120 мм. Осложняющие факторы • • • 4. 5. 6. 7. 8. Наклонно-направленные скважины, угол до 60 о, средний -27 о Температура до 200 о. С Наличие механически примесей Попутный газ Коррозия Образование стойких эмульсий Отложение солей, парафинов Высокая вязкость

Скважинный ЭЦН Диаметр 92 -114 мм Количество секций 3 -8 шт Длина секции 3 -6 м Количество ступеней 160 -500

Солеотложения в насосной установке

Подача ингибитров солеотложений в скважину Плунжерный дозировочный насос Подача 1 -5 л/сут Давление до 1 МПа

Насосы для системы ППД Напор 1400 -2000 м Подача 60 -300 м 3/ч Перекачиваемая среда -высокоминерализованная вода Вода содержит кислород, сероводород, механические примеси. Коррозионно-эррозинное разрушение. Межремонтный период насоса на пресной воде 17000 -2000 ч, на сточной 70009000 ч, на сточной с серодом 20003000 ч.

Насосы нефтяные для магистральных нефтепроводов Подача 125 -12500 м 3/ч Напор 210 -260 м Мощность 1250 -8000 к. Вт Частота вращения 3000 об/мин Кавитационный запас 20 -87 м Перекачиваемая среда-нефть С подачей до 1250 м 3/сут секционные С подачей от 1250 м 3/сут одноступенчатые двухстроннего входа жидкости

Насос нефтяной

НАСОС ЦНС нефтяной

НАСОС ЦНС нефтяной

• Сердце - насос двигающий кровь по сосудам. Сосуды: вены, артерии, и мельчайшие капилляры. Капилляр в 50 раз тоньше человеческого волоса. Общая длина капилляров 60 -90 тыс. км. Сердце выбрасывает кровь под давлением 120 -140 мм ртутного столба. В капиллярах давление снижается до 10 -15 мм ртутного столба. Давления для возврата крови к сердцу. явно не достаточно. Доказано, что помимо сердца значительную роль при перекачивании крови оказывает сокращение капилляров и вен. • У взрослого человека около 5 л крови. С каждым сокращением сердце выталкивает в артерии 70 -80 мл крови. За 15 -20 минут сердце может наполнить кровью целую ванну, а за час перекачивает 350 литров. За все время жизни человека сердце сокращается более 2, 5 млрд. раз. перекачивает 250 миллионов литров крови! Такую работу совершил бы сверхмощный эскалатор, поднимая нагруженный товарный поезд на вершину Эвереста.