Модернизация спирального гидроциклона СГМ-ТПИ

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт геологии и нефтегазового дела

Специальность “Бурение нефтяных и газовых скважин”

Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин

Модернизация спирального гидроциклона СГМ-ТПИ

 

Курсовой проект

Студент _______________

^{(подпись)}

_______________

^(дата)

 Руководитель _______________

^{(подпись)}

_______________

^(дата)

 

Томск

Оглавление

Введение

I. Техническое

1. Наименование и область применения

2. Основания для разработки

3. Цель и назначение разработки

4. Источники разработки

5. Технические требования

6. Экономические показатели

7. Стадии и этапы разработки

8. Порядок контроля и приёмки

II. Техническое предложение

1. Классификация гидроциклонов

1.1. Турбоциклоны

1.2. Открытые гидроциклоны11

1.3. Цилиндрические гидроциклоны

1.4. Конические гидроциклоны

 1.4.1.Сливной (шламовый) патрубок

1.4.2.Песковые насадки

1.5.Выбор принципиальных схем и способов компоновки гидроциклона СМГ-С:

1.5.1.Износ изделия

1.5.2.Обзор способов упрочнения

III. Эскизный проект

Заключение

Список литературы

Введение

Производительность буровых работ повышается главным образом за счёт технического перевооружения. С развитием буровой техники актуальность вопросов повышения надёжности и долговечности деталей машин, качество и эффективности их работы в экстремальных условиях значительно возросла.

Цель курсового задания, разработка ограничителя крутящих моментов к механизму для свинчивания и развинчивания бурильных труб РТ-1200М.

Так же в курсовом проекте реализуется идея модернизация механизма для свинчивания и развинчивания бурильных труб путем замены ограничителя крутящего момента и надежность герметизации всех сочленений.

I.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на модернизацию спирального гидроциклона СГМ-ТПИ

 

1. НАИМЕНОВАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1.     Наименование изделия.

Механизм, предназначенный для тонкой отчистки промывочной жидкости от песка, грубодисперсных частиц и частиц выбуренной породы

Условное обозначение: СМГ-С.

1.2.    Спиральный гидроциклон СМГ-С предназначен для тонкой отчистки промывочных жидкостей от песка, грубодисперсных частиц, поступающих в раствор вместе с глиной, и частиц выбуренной породы, которыми раствор обогащается в процессе бурения скважин.

1.3.    Условия применения определяются горно-геологическими и техническими характеристиками спирального гидроциклона СМГ-С

1.4.    Поставка изделия на экспорт не планируется. Спиральный гидроциклон СМГ-С может быть рекомендован для использования в организациях, занимающихся геологоразведочным бурением.

2. ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

 

 Работа выполняется в соответствии с программой дисциплины “Буровые машины и механизмы с основами их проектирования” и задания №15 на выполнение курсового проектирования выданного на кафедре бурения скважин.

3. ЦЕЛЬ И НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ

 

3.1. Целевое назначение разработки – модернизация гидроциклона СГМ-ТПИ с целью уменьшения его габаритных размеров, упрощения технологии изготовления и увеличения срока службы.

3.2. Современные аналоги: на сегодняшний день существуют множество гидроциклонов, применяемых в нефтедобывающей промышленности, и при бурении скважин на твёрдые полезные ископаемые. Все гидроцикроны можно разделить на конические, цилиндрические и цилиндро-конические. Среди них такие аналоги, как: ГЦ-5; ГЦ- 7,5; ГЦ- 15;; ГЦ- 25; ГЦ- 36 ГЦ- 50; 1ГУ- 40.

Достоинствами гидроциклонов является то, что они позволяют существенно отчистить промывочную жидкость от абразивных и недиспергированных глинистых частиц в процессе бурения скважин, весьма просты по конструкции, дёшевы в изготовлении, просты в эксплуатации.

Главным недостатком уже разработанных гидроциклонов является то, что все они достаточно недолговечны.

3.3. Преимущества разрабатываемого объекта.

Преимуществом модернизированного гидроциклона является то, что он будет иметь меньшие габаритные размеры, упростится технология его изготовления, увеличится срок службы и т. д.

4. ИСТОЧНИКИ РАЗРАБОТКИ

 

4.1. Разработка спирального гидроциклона СМГ-С ведётся на основании результатов НИР кафедры бурения скважин и тематических работ отраслевых НИИ.

4.2. Источником информации при разработке изделия является литературные источники по бурению геологоразведочных скважин, бурению скважин на воду, автоматизации и механизации процессов бурения, а также патентные материалы, журналы, производственно-технические проекты и отчёты.

5. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

5.1. Состав продукции и требования к конструктивному производству.

5.1.1. Гидроциклон СМГ-С должен содержать:

·          корпус;

·          питающий штуцер;

·          шнековая спираль со сливным патрубком;

·          конус;

·          штуцеры;

·          Комплект запасных частей и монтажный инструмент.

5.1.2. В комплект поставки должны входить:

·          спиральный гидроциклон СМГ-С;

·          документация;

·          ящик упаковочный.

·          комплект запасных частей

5.1.3. Гидроциклон СМГ-С должен быть легкосъёмным и демонтироваться при спуско-подъёмных операциях (СПО), что в свою очередь приведёт к меньшим затратам времени на выполнение СПО.

5.1.4. Точность сборки должна быть на высоком уровне, т.к. от сборки зависит качество работы гидроциклона и его ресурс.

5.1.5. Конструктивное выполнение деталей и узлов СМГ- С должно обеспечивать минимальные непроизводственные потери.

5.1.6. Конструкция гидроциклона должна обеспечить свободный монтаж и демонтаж его, что в свою очередь приведёт к экономии времени.

5.1.7. Вид и состав запасных частей, инструмента и принадлежностей должен соответствовать ГОСТ 2.101-68.

5.2. Показатели назначения.

5.2.1.Технические параметры гидроциклона СМГ-С должны остаться неизменными.

5.2.2. Показатель точности должен быть не менее 0.9.

5.3. Требования к надёжности.

5.3.1. Средний ресурс до списания должен быть не менее 2000 часов.

5.3.2. Наработка на отказ СМГ-С должна быть не менее 400 часов.

5.3.3. Среднее время восстановления гидроциклона должна быть не более 1 чел/час.

5.3.4. Сохраняемость - время хранения должно быть не менее 10 лет, а транспортировка осуществляться любым видом транспорта.

5.4. Требование к технологичности и метрологическому обеспечению разработки при производстве и эксплуатации.

5.4.1. Трудоемкость изготовления гидроциклона должна быть не более 60 чел/час.

5.4.2. Коэффициент сборности (К_сб) механизма СМГ-С должен быть не менее 0.8.

5.4.3. Коэффициент использования рациональных материалов должен быть не менее 0.8.

5.4.4. Все стандартные и не стандартные измерения производить с использованием современных приборов и инструментов, обеспечивающих заданную точность, оговоренную в 5.2.3.

5.5. Требования к уровню унификации и стандартизации.

5.5.1. Коэффициент применяемости по типоразмерам должен быть не менее 0.5.

5.5.2. Коэффициент повторяемости должен быть не менее 30%.

5.6. Требования к безопасности и влияние на окружающую среду.

5.6.1. Гидроциклон СГМ-ТПИ должен удовлетворять требованиям безопасности согласно «Правилам безопасности при ведении геологоразведочных работ» М.: Недра 1996 утвержденной ГОСГОРТЕХНАДЗОР.

5.7. Эстетические и эргономические требования.

5.7.1. При разработке механизма должны быть учтены требования технической эстетики в соответствие с общепринятыми нормами, а также должны быть учтены основные вопросы:

1.              цветовое оформление СМГ-С;

2.              формообразование (корпус не должны содержать острых граней и углов);

3.              вопрос шума и вибрации ;

4.              размещение оборудования.

5.8. Требования к патентной чистоте.

5.8.1. Патентная чистота разработки должна быть обеспечена в отношении ведущих стран СНГ и ведущих стран мира по классам: МКИ Е21В 7/02; 7/04; 7/06; 7/08; 7/10; 47/02; 47/022; 47/024.

Составлению ТЗ предшествовал анализ изобретений по следующим странам:….., глубина поиска составила до 20 лет.

5.8.2. Закупка иностранных лицензий не целесообразна.

5.9. Требования к составным частям продукции.

5.9.1. Материалы, используемые для изготовления СМГ-С, должны по всем своим параметрам соответствовать действующим ГОСТам и техническим условиям.

5.9.2. Используемая смазка должна соответствовать ГОСТ 25.347-82.

5.10. Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту.

5.10.1. СМГ-С должен обеспечить безотказную работу при отчистке промывочной жидкости, при бурении скважин.

5.10.2. Среднее время подготовки установки к работе должна быть не более 2 чел/час.

5.10.3. Техническое обслуживание СМГ-С должно включать текущий уход после каждого цикла работы.

5.10.4. Текущий уход должен производиться с целью проверки состояния, количество, визуальных повреждений.

 Средняя продолжительность текущего ухода должна быть не более 30 мин.

5.10.5. Конструкция СМГ-С, условия его эксплуатации и профилактическое обслуживание должны быть доступны для освоения буровым персоналом под руководством бурового мастера.

5.10.6. Климатическая исполнение и категория размещения по классу ОС – 9-5.

5.11. Дополнительные требования:

·          модернизированный гидроциклон должен отвечать ТБ;

·          должен быть прост в эксплуатации и обслуживании.

5.12. Требования к маркировке и упаковке.

5.12.1. Маркировка должна быть произведена согласно ОСТ 41 – 01 – 182 – 79. Способ маркировки любой. Шрифт ПО – 5 по ГОСТ 2. 930.

5.12.2. Содержание маркировки должно быть следующим:

·     страна изготовитель;

·     товарный знак предприятия изготовителя;

·     условные обозначения;

·     год выпуска;

·     порядковый номер.

5.12.3. Каждое изделие СМГ-С вместе с комплектом запасных частей, эксплуатационной документацией должно быть упаковано в стандартный ящик, размеры и конструкция которого должны определяться предприятием изготовителем и соответствовать ГОСТ 18.617 – 83.

5.12.4. Маркировка тары должна наносится четко с помощью трафарета не смываемой краской по ГОСТ 14192 – 77.

5.12.5. Обозначение упаковочного средства УМ – 4 (материал упаковки: пленка полиэтиленовая по ГОСТ 10.354 – 82).

5.12.6. Защита изделия от коррозии должна соответствовать варианту ВЗ – 1 по ГОСТ 9.014 – 78.

5.12.7. Эксплуатационная документация должна быть упакована в пакет из полиэтиленовой пленки ГОСТ 10.354 – 82 толщиной 0,1 – 0,3 мм с последующей заваркой швов.

5.12.8. В каждый ящик должен вкладываться упаковочный лист, в котором перечисляются все элементы изделия, согласно ГОСТ 2.418-77.

5.13. Требования к транспортированию и хранению.

5.13.1.В укомплектованном виде транспортирование СМГ-С должно быть обеспечено любым видом транспорта в соответствии с ГОСТ151.59 – 69 по категории

ОЖ – 2.

5.13.2. Гидроциклон при транспортировании должен соответствовать, воздействия климатических факторов категории ОЖ – 2, а в части воздействия механических факторов в категории Ж ГОСТ 23170 – 78.

5.13.3. Ящики с изделием необходимо хранить в складских помещениях или под навесом.

5.13.4. Ящики с СМГ-С должны укладываться в штабеля, в штабеле должно быть не более 4 рядов.

5.13.5. При длительном хранении гидроциклоны должны подвергаться переконсервации с периодичностью, не превышаюшей срок действия смазки.

5.14. Требования к категории качества.

5.14.1. СМГ-С по своим технико-экономическим показателям должна соответствовать высшей категории качества на момент постановки продукции на производстве.

6.ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

 

6.1 Экономический эффект от внедрения единицы новой техники –10 тыс. руб.

6.2. Ориентировочная стоимость – не более 5тыс. руб.

6.3. Предполагаемая годовая потребность для ГРЭ – 12 шт.

6.4. Годовой экономический эффект – 120 тыс. руб.

7. СТАДИИ И ЭТАПЫ РАБОТЫ

 

Стадии разработки	Этапы выполнения работ	Сроки выполнения работ	Исполнители
7.1.Техническое задание.	Работы выполняется в 4 этапа: 7.1. Техническое задание. 7.2. Техническое предложение. 7.3. Эскизный проект. 7.4. Защита проекта.	1.11.2003 20.11.2003 10.12.2003 10 –17 .12.2003	Рузанов С.А. Рузанов С.А.   Рузанов С.А. Рузанов С.А.

8. ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ И ПРИЕМКИ

 

8.1. Порядок контроля и приемки работ для различных стадий и этапов должен производиться в соответствии с ГОСТ15.001 – 73.

8.2 Порядок согласования и утверждения ТУ и карты технического уровня и качества продукции должен производиться в соответствии с ГОСТ 1.3 – 85, ГОСТ 2.166 – 84.

8.3. Номенклатура конструкторской документации должна соответствовать ГОСТ 2.102 – 86^*.

8.4. Для предварительных испытаний должно быть изготовлено не менее 3 шт. опытных образцов….

8.5. Для приемочных испытаний должно быть предъявлено не менее 3 шт. опытных образцов.

8.6. Состав приемочной комиссии:

·          Представитель заказчика;

·          Представитель проектной (конструкторской) организации;

·          Инспектор Госгортехнадзора;

·          Представитель производственной организации.

При проведении приемочных испытаний рабочая бригада должна состоять:

·Буровой мастер (в/о);

·Машинист буровой установки (не ниже 5-го разряда);

·Помощник машиниста буровой установки (не ниже 4-го разряда).

При проведении испытаний должен быть организован круглосуточный хронометраж.

II.ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

 

Введение

Гидроциклон (рис. 1, а) в общем виде представляет собой конический сосуд 2, заканчивающийся цилиндрической частью 3, закрытый сверху крышкой. Угол между образующими конической части называется углом конусности гидроциклона (обычно обозначается буквой α). Жидкость подается под давлением через питающий патрубок 5, установленный тангенциально к цилиндрической части непосредственно под крышкой.

Разгрузка гидроциклона происходит через установленный в центре крышки по оси гидроциклона сливной патрубок 4 и расположенное в вершине конуса отверстие, которое называется разгрузочным. Площадь разгрузочного отверстия в некоторых конструкциях гидроциклона может изменяться с помощью сменных разгрузочных насадок 1. Входное отверстие на нижнем конце сливного патрубка принято называть сливным.

В ряде конструкций гидроциклонов

 (см. рис 1,б) предусмотрена сливная камера 6,

а слив происходит через отводную трубу 7,

Рис.1 Гидроциклон.

установленную тангенциально к направлению вращения пульпы.

В ряде гидроциклонов (в гидроциклонах малых диаметров) отсутствует цилиндрическая часть, и исходный продукт (пульпа) вводится непосредственно в конус гидроциклона.

Наиболее широко применяются гидроциклоны первой из описанных конструкций.

Главной действующей силой является центробежная, возникающая благодаря тангенциальной подаче питания. Под действием центробежной силы сравнительно крупные и тяжелые частицы твердой фазы отбрасываются к стенке гидроциклона и затем разгружаются через песковую насадку, а наиболее тонкие и легкие частицы выносятся со сливом.

1. Классификация гидроциклонов

По конструктивным признакам все гидроциклоны можно разделить на следующие группы:

1. турбоциклоны.

2. открытые.

3. цилиндрические.

4. конические, получившие наибольшее распространение в промышленности, отличающиеся между собой:

а) способом выдачи слива через сливной патрубок,

соединенный непосредственно с отводной трубой, или

через приемник для слива. Иногда глубина погружения

сливного патрубка плавно регулируется;

б) способом установки – вертикальные, горизонтальные и наклонные;

в) углом конусности (5-90˚)

г) способом установки и конструкцией питающего патрубка;

д) относительной высотой цилиндрической части

 (от 0.2 до 1.5 диаметра гидроциклона);

е) конструкцией песковых насадок;

ж) числом выдаваемых продуктов – два и три.