Министерство образования
Российской Федерации
Уфимский государственный нефтяной
технический университет
Кафедра нефтегазопромыслового оборудования
РЕЦЕНЗЕНТ К ЗАЩИТЕ ДОПУЩЕН
_____________ Заведующий кафедрой
_____________ Проф. _________Ю.Г. Матвеев
Двигатель винтовой забойный д1-195 повышенной надёжности
Пояснительная записка
к дипломному проекту
Д1-195. 00. 00. 000 ПЗ
Дипломник: ст. гр. МП 98 – 01 М. К. Нигамадьянов
Руководитель:
доцент В. У. Ямалиев
Консультанты:
профессор Р. М. Ишмаков
доцент В. В. Якимов
2003
СОДЕРЖАНИЕ
лист
ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 2
Реферат 6
Введение 7
1 Литературный обзор и патентная проработка
по осевой опоре забойного двигателя 9
-
Технические характеристики винтовых забойных двигателей 9
-
Патентная проработка ВЗД 10
-
Литературный обзор 16
2 Назначение, принцип действия, устройство и характеристика ВЗД типа Д1 – 195. Анализ отказов и предложения по повышению надёжности ВЗД 27
2.1 Назначение 27
2.2 Принцип действия 28
2.3 Устройство и техническая характеристика ВЗД типа Д1 – 195 29
2.4 Анализ отказов и предложения по повышению надёжности ВЗД 33
2.4.1 Анализ отказов 33
2.4.2 Предложения по повышению надёжности ВЗД 35
3 Расчётная часть 37
3.1 Расчёт геометрических и энергетических параметров двигателя 37
3.2 Расчёт осевой опоры трения скольжения 39
3.3 Расчёт витков резьбы РКТ – 177 на прочность 41
3.4 Проверочный расчёт вала шпиндельной секции 43
3.5 Расчёт корпуса двигателя 45
3.6 Потери в двигателе Д1 – 195 46
3.7 Расчёт параметров надёжности 48
3.7.1 Построение статистического ряда информации 48
3.7.2 Расчёт параметров статистического распределения 51
3.7.3 Выбор теоретического закона распределения 51
3.7.4 Построение функций распределения Вейбулла 51
3.7.5 Оценка справедливости гипотезы 53
3.7.6 Построение функций экспоненциального закона распределения 55
3.7.7 Оценим справедливость гипотезы о наработке винтового забойного двигателя по экспоненциальному закону распределения 57
3.7.8 Определение доверительных границ показателя надёжности 58
4 Правила монтажа и эксплуатации, ремонт
основных элементов ВЗД 60
4.1 Монтаж винтовых забойных двигателей 60
4.2 Правила эксплуатации двигателей 63
4.3 Ремонт основных элементов ВЗД 65
4.4 Техническое обслуживание 69
5 Безопасность и экологичность проекта 71
5.1 Организационное обеспечение безопасности в производственном управлении ООО “Томскбурнефтегаз” 73
5.1.1 Требования к персоналу 73
5.1.2 Требования к оборудованию и инструменту 74
5.2 Оценка эффективности мероприятий по обеспечению
производственной безопасности в ООО “Томскбурнефтегаз” 74
5.2.1 Мероприятия по технике безопасности 74
5.2.2 Мероприятия по промышленной санитарии 78
5.2.3 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности 79
5.2.4 Освещённость цеха 80
5.3 Защита рабочих и служащих предприятия ООО “Томскбурнефтегаз”
в чрезвычайных ситуациях 82
5.4 Оценка охраны окружающей среды 83
5.4.1 Основные виды воздействия на окружающую среду 87
5.4.2 Расчёт стока дождевых сточных вод 89
5.5 Вывод 89
6 Расчёт экономического эффекта использования
вЗД ТИПА Д1 – 195 ПОВЫШЕННОЙ НАДЁЖНОСТИ 91
6.1 Расчёт экономического эффекта 91
литературА 96
РЕФЕРАТ
В данном дипломном проекте разрабатывается задача повышения надежности винтового забойного двигателя Д1 – 195. Для увеличения срока службы двигателя в данном дипломном проекте предлагается усовершенствование осевой опоры шпиндельной секции.
Дипломный проект состоит из пояснительной записки и графической части.
Пояснительная записка включает в себя три раздела: техническая, экономическая часть и раздел безопасности и экологичности проекта:
- в технической части проводится литературный и патентный обзор двигателя, назначение, описание конструкции, принцип работы, правила монтажа и эксплуатации двигателя, ремонт основных элементов ВЗД, а также необходимые расчеты параметров и надёжности конструкции;
- раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды;
- экономическая часть раскрывает оценку экономической эффективности внедрения разработанной осевой опоры двигателя.
Пояснительная записка объёмом машинописных листа формата А4, содержит 21 рисунок, 19 таблиц и список литературы из 13 наименований.
Графическая часть состоит из графического материала объёмом в количестве 10 листов чертежей, выполненных на формате А1.
Введение
В последние годы винтовые забойные двигатели (ВЗД) получили широкое применение в нефтяной промышленности как в России, так и за рубежом. Создание ВЗД явилось одним из наиболее заметных фундаментальных достижений в области буровой техники. Если в начале 70-х годов ВЗД выпускались только двумя фирмами: ВНИИБТ (СССР) и Smith (США), то в настоящее время свыше 20 компаний производят ВЗД в широком диапазоне типоразмеров, общего и специального назначения.
Научно-исследовательские работы по созданию ВЗД были начаты в 60-е годы. Анализ технической и коньюктурной ситуации, сложившейся в то время в практике бурения, показывает, что разработчики изначально руководствовались различными целями. Американские инженеры, используя схему обращённого винтового насоса с однозаходным ротором, ставили своей задачей создание нового гидравлического двигателя как альтернативу турбобуров прежде всего для наклонного бурения. В России - родоначальнице турбинного бурения - начали разрабатывать ВЗД как техническое средство для привода низкооборотных долот.
В последние годы во ВНИИБТ был проведён большой объём НИОКР, в результате которых были созданы основы конструирования и технологии изготовления двигателей, разработана технология с использованием этих машин. В ходе разработки и усовершенствования двигателей были получены около 100 авторских свидетельств на конструктивные узлы и компоновки ВЗД, а также технологию изготовления, 15 из которых были запатентованы за рубежом во многих развитых странах. За это время ВЗД прошли эволюционный путь развития, превратившись в эффективное техническое средство для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин.
Широкое применение ВЗД в практике бурения нефтяных скважин началось в конце 70-х годов, после освоения серийного производства двигателей Д2-172М и Д-85 на Кунгурском и Павловском машиностроительных заводах в Пермской области. С начала 80-х годов помимо указанных двигателей машиностроительные заводы бывшего Минхиммаша также начали выпускать разработанные ВНИИБТ двигатели диаметром 195, 127 и 54 мм.
Современные конструкции винтовых двигателей ещё не полностью отвечают возрастающим технико-экономическим требованиям, технологии и техники бурения. Небольшой межремонтный период, сравнительно невысокая перегрузочная способность, связанная со значительными объёмными потерями при износе рабочих органов, настоятельно требуют развития опытно-конструкторских работ по усовершенствованию винтовых двигателей.
Рабочие характеристики забойных двигателей должны соответствовать требованиям, предъявляемым к долотам с целью обеспечения оптимальных рейсовых скоростей и минимальной стоимости 1 м проходки.
Общая тенденция развития забойных двигателей может быть сформули-рована так: новые забойные двигатели по сравнению с существующими должны проектироваться с расчётом на более высокие осевые нагрузки, моменты и перепады давлений на долоте при одновременном увеличении долговечности и надёжности двигателей. Это касается некоторой корректировки рабочей характеристики двигателя, а также конструктивного исполнения рабочих органов и ряда других узлов двигателя. Корректировка рабочей характеристики отечест-венных двигателей для бурения скважин ведётся в направлении расширения области устойчивой работы при одновременном увеличении тормозного момента. Для усовершенствования ВЗД необходимо уделить особое внимание таким элементам конструкций, как:
- уплотнение вала шпинделя;
- шарнирные соединения;
- переливной клапан;
- осевые и радиальные опоры.
В данном дипломном проекте будет рассматриваться проблема, связанная с осевой опорой винтового забойного двигателя, являющаяся на данный момент одной из актуальнейших.