Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Астраханский государственный технический университет»

Кафедра «Машины и оборудование

нефтяных и газовых промыслов»

Курсовой проект

по дисциплине: Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

на тему: Расчет и подбор оборудованияустановки электроприводного винтового насоса для добычи нефти

Пояснительная записка

Выполнил:Руководитель проекта:к.т.н., доцент

Студент гр. ЗНТМБ 52Феклунова Ю.С. __________

Пронин Д.А. ___________

«___» ___________2023 г.

Курсовой проект выполнен

и защищен с оценкой _______

Астрахань 2023

Содержание

1. Введение 2

2. 
   Технологическая часть 3
   
   1. 
      Принцип действия винтовых насосов 3
      
   2. 
      Основные энергетические параметры электроприводного винтового насоса 6
      
   3. 
      Требования, предъявляемые к насосному оборудованию высокого давления 7
      
   4. 
      Факторы, определяющие конструкцию и влияющие на работу электроприводного винтового насоса 8
      
3. 
   Конструктивная часть 9
   
   1. 
      Рабочие органы и конструкции винтовых насосов 9
      
      1. 
         Эксцентриковая муфта 10
         
      2. 
         Шламовая труба 10
         
      3. 
         Пусковая ведущая муфта 11
         
      4. 
         Обойма 12
         
      5. 
         Винт 14
         
      6. 
         Сборка сдвоенных насосов 14
         
   2. 
      Влияние зазора и натяга в рабочих органах винтового насоса на его характеристики 16
      
   3. 
      Рабочие характеристики винтовых насосов 17
      
   4. 
      Погружные электродвигатели для винтовых насосов 20
      
4. 
   Расчетная часть 21
   
   1. 
      Подбор электроприводного винтового насоса 22
      
   2. 
      Расчет фонтанной арматуры 28
      
   3. 
      Расчет прямоточных задвижек 34
      
5. 
   Заключение 36
   
6. 
   Список литературы 37
   

1. 
   Введение
   

При эксплуатации месторождений с трудноизвлекаемыми запасами высоковязкой нефти использование традиционных технических средств механизированной добычи нефти (штанговые скважинные насосы, центробежные бесштанговые насосы, газлифт) малоэффективно.

Многолетний опыт эксплуатации насосов с погружными электродвигателями показал, что винтовые насосы (ЭВН) являются одним из наиболее эффективных средств механизированной добычи высоковязких нефтей.

---

Главное преимущество погружных винтовых насосов по сравнению с погружными центробежными состоит в том, что с повышением вязкости до определенных пределов (200сПз) параметры насоса остаются практически неизменными, в то время как параметры центробежного насоса с увеличением вязкости резко снижаются. А при вязкости более 200сПз эксплуатация погружных центробежных насосов становится невозможной.

Следует отметить, что одним из осложняющих факторов добычи нефти является повышенное газосодержание пластовой жидкости. В данных условиях эффективно применять винтовые насосы, так как наличие 50% свободного газа на приеме насоса практически не вызывает снижения его рабочих характеристик.

Винтовые насосы также эффективно применять в искривленных скважинах. Во-первых, угол наклона ствола скважины в месте установки винтового насоса не влияет на его рабочие параметры.

Во-вторых, установки ЭВН имеют незначительную длину, что облегчает прохождение скважинного агрегата по наклонно- направленной скважине.

Винтовые насосы приспособлены к перекачке пластовой жидкости с повышенным содержанием механических примесей (до 400 мг/л).

Все вышеперечисленные преимущества установок электропогружных винтовых насосов указывают на актуальность проведения научно-исследовательских и конструкторских работ по расчету и усовершенствованию существующих, а также разработке новых конструкций винтовых насосов.

2. 
   Технологическая часть
   

1. 
   Принцип действия винтовых насосов
   

В объемном насосе рабочий процесс основан на вытеснении жидкости из рабочей камеры, герметично отделенной от полости всасывания и нагнетания. Насосы этого типа имеют большую жесткость характеристик при изменении параметров, возможность перекачивания небольших объемов жидкостей при высоких давлениях, а также жидкостей с широким диапазоном значений вязкости и жидкости с газовой составляющей.

О тличительная особенность одновинтового насоса как насоса роторного типа заключается в наличии развитых поверхностей трения, мест со щелевым уплотнением, в связи с чем обеспечение режима жидкостного трения между ротором и статором является необходимым и достаточным условием высокого ресурса насоса.

---

На обеспечение режима жидкостного трения влияют геометрические параметры винтовых поверхностей ротора и статора и зазор между ними, свойства материалов и чистота обработки поверхностей ротора и статора, скорость перемещения ротора в статоре; свойства перекачиваемой среды; обеспечение теплового баланса поверхностей скольжения в пределах, допускаемых выбранными материалами. Наиболее часто используется максимально простое конструктивное и технологическое решение одновинтового насоса: ротором служит винт, а статором - обойма насоса. Винт металлический, а обойма - резинометаллическая с внутренней поверхностью из синтетического каучука или другого эластомера.

Кинематическая схема одновинтового механизма показана на рисунке 4.62.

Винт в обойме совершает сложное планетарное движение. Он вращается не только вокруг своей оси О₂ его ось одновременно перемещается по окружности диаметром, равным двум эксцентриситетам (2е) в обратном направлении. Это второе движение винта вызывается его качением на отрезке 2-3 и скольжением на отрезке 5-6 стенок обоймы. Неподвижное зубчатое колесо m с внутренним зацеплением и центром O₁, являющимся осью обоймы, имеет диаметр D=4e.



По нему без скольжения катится колесо n диаметром d₁=2e, которое принадлежит винту и вращается вокруг своей оси в обратном направлении. Во время вращения винта центр любого его поперечного сечения непрерывно перемещается по прямой от верхнего положения А до нижнего положения В и обратно.

Это перемещение сверху вниз совершается за один оборот винта, причем точка на окружности n, перемещаясь внутри неподвижной окружности m, описывает гипоциклоиду. Если диаметр перемещающейся окружности равен половине диаметра неподвижной окружности, то гипоциклоида преобразуется в прямую линию АВ длиной, равной диаметру неподвижной окружности m

На рисунке 4.63 показаны восемь положений винта в обойме, сменяющих друг друга в течение одного оборота вала привода.

При качении окружности nпо окружности m в направлении по часовой стрелке из положения 1 в положение 5 круг К (сечение винта) движется вниз, причем он вращается против часовой стрелки и скользит по стенке 6-5 обоймы. Прямая АВ поворачивается на определенный угол, отвечающий форме и шагу винтовой линии обоймы.

---

Геликоидальная поверхность винта (рис. 4.64) образуется перемещением окружности К, вдоль оси винта О-О при условии, что центр окружности перемещается по винтовой линии М-М. отстоящей от оси О-О на величину эксцентриситета е винта. 



Внутренняя поверхность обоймы образуется винтообразным движением плоскости поперечного сечения 1-2-3-4-5-6 (см. рис. 4.63), которая вращается вокруг оси О₁ обоймы и соразмерно перемещается вдоль этой оси. Полный поворот этой плоскости на 360° при равномерном перемещении ее вдоль оси обоймы составит длину шага обоймы Т = 2t, где, t - шаг винта. Между винтом и обоймой образуются замкнутые полости, которые заполняются перекачиваемой жидкостью. Сечение этих полостей имеет форму полумесяца.

Вместе с вращением винта полости или камеры, наполненные жидкостью, перемещаются вдоль оси обоймы из приемной полости в полость нагнетания, причем за каждый оборот винта жидкость в камере переместится в осевом направлении на длину шага обоймы Т.

Сечение, заполняемое жидкостью, постоянно по длине обоймы и определяется площадью прямоугольника со сторонами 4е и D или F = 4eD, где D - диаметр винта.

Оптимальным законом распределения давления по длине обоймы должна быть эпюра 1 в форме треугольника с катетами: длина обоймы и заданное давление. На практике могут быть нежелательные отклонения. Так, рабочее давление р насоса распределяется не на всю длину насоса, а лишь на крайние витки. Это значит, что натяг в рабочих органах велик и эластомер будет интенсивно разрушаться.

Под натягом понимается разность между диаметром поперечного сечения винта и внутренним диаметром обоймы. Если эта разность отрицательна, имеется зазор в данной рабочей паре.

2. 
   Основные энергетические параметры ЭВН
   

Основными энергетическими параметрами насосов являются: напор , подача

---

, мощность , коэффициент полезного действия , допустимая вакуумметрическая высота всасывания или кавитационный запас

Напор насоса - высота, на которую жидкость способна подняться под действием статического давления и разности скоростей на выходе и входе в насос. Напор – разность энергий единицы веса жидкости в сечении потока после насоса



где - высота центра тяжести сечения выхода и входа в насос;

- соответственно давление на выходе и входе в насос;

- соответственно средние скорости жидкости на выходе и на входе в насос;

- ускорение силы тяжести;

- плотность жидкости.

Подача насоса - объем жидкости, подаваемый насосом в единицу времени.



При частоте вращения n оборотов теоретическая подача насоса:



а действительная подача:



Где _об - объемный КПД одновинтового насоса.

Мощность насоса - мощность, потребляемая насосом, необходимая для создания требуемого напора и преодоления всех видов потерь энергии в насосе.

Мощность насоса определяется по формуле:



где - полезная мощность насоса;

---

Смотрите также файлы

• Вопрос Отмена крепостного права в России предпосылки, подготовка, ход и последствия реформы. Её влияние на российский вариант модернизации государства и общества. Ответ.docx

• 1. При каких заболеваниях назначается диета 5 Ответ острый и хронический гепатиты, холециститы, цирроз печени.rtf

• 2 Верно Текст вопроса Счет 41 означает Выберите один ответ Расчеты с разными дебиторами и кредиторами Расчеты с покупателями и заказчиками Резервы по сомнительным долгам Товары Вопрос 3.docx

• Памятка руководителю вкр.pdf

• 1 Исходные данные Место строительства г.docx