книги из ГПНТБ / Николич А.С. Поршневые буровые насосы

к

Ш

ИЛИ

Давление в пневмокомпенсаторе поднимается при сжатии газа. Повышение давления создает силу, необходимую для ускорения жидкости в трубопроводе

гж'т

Подставляя выражение (168) в уравнение (166), получаем

192

Для примера, рассмотренного в предыдущем разделе, получаем

= 1,68 величина — =4,2. Тогда

Рп

ра = 4,2рн = 4,2-150 = 630 кгс/см2 .

РАЗРЯД ГАЗОВОГО КОМПЕНСАТОРА ПРИ ОТКРЫТИИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА

Измерениями установлено, что процесс может быть изотер­ мическим в гидропневматических аккумуляторах при длительности протекания — не менее трех минут.

Процесс расширения газа в компенсаторе при разрыве предо­ хранительной диафрагмы происходит настолько быстро (^ = 0,05с),

газ в компенсаторе нагревается, вследствие чего возможен пере­ грев резиновой диафрагмы. Для предохранения диафрагмы от перегрева процесс перевода насоса с холостого хода на рабочий должен протекать замедленно (не менее 1 мин).

194

3. Мощность разряда газового компенсатора может быть достаточно большой. К предохранительному клапану необходимо предъявлять высокие требования, во избежание несчастных слу­ чаев.

Разрывная диафрагма предохранительного клапана должна располагаться в плоскости, касательной к внутренней поверхности трубопровода, так, чтобы поток смывал с диафрагмы налипаю­ щие частицы твердых включений. При размещении диафрагмы на отводе в нем выделяется осадок утяжелителя и других твердых частиц, спрессованных большим давлением жидкости. Внутри отвода образуется достаточно прочный цилиндрический керн. Дав­ ление жидкости воздействует на диафрагму через твердый ци­

она рассчитана. Устанавливать диафрагму на отводе нельзя во избежание чрезмерного повышения давления в системе.

Выпускная труба должна быть прямой. Струя промывочной жидкости, выбрасываемой из системы, распрямляет изогнутую трубу, отрывая ее в месте заделки загнутого конца даже при прочном закреплении. Оба конца прямой выкидной трубы должны быть прочно закреплены. Диаметр выпускной трубы должен быть не менее, чем на 10 мм больше диаметра диафрагмы.

Выпускная труба должна быть направлена в приемный резер­ вуар так, чтобы обломки диафрагмы попадали в жидкость. Иначе они представляют опасность Для обслуживающего персонала. Во

сторону слива в приемную емкость. Выходное отверстие должно располагаться выше уровня жидкости в приемном резервуаре.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗОВЫХ КОМПЕНСАТОРОВ

Все газовые компенсаторы можно разделить по величине давления предварительного наполнения на две группы: 1) воз­ душные (атмосферные) колпаки, наполняющиеся воздухом при атмосферном давлении во время остановок насоса и 2) пневмати­ ческие (газовые) компенсаторы, заполняемые перед началом ра­ боты сжатым воздухом или техническим азотом с целью повыше­ ния эффективности их действия. Газовая камера может быть за­ полнена, например, из баллона — азотом, от системы пневмоуправления буровой установки или специальным компрессором — воздухом.

По направлению движения промывочного раствора внутри газового компенсатора различают тупиковые и проточные компен­ саторы. В тупиковых компенсаторах скорость движения жидкости

в присоединительном патрубке знакопеременная — избыток подачи или его часть сначала входит в компенсатор, а затем выходит из него. Скорость в патрубке

компенсатор имеет один присоединительный патрубок, служащий

2) нагнетательные, устанавливаемые на нагнетательной стороне насоса. Всасывающие компенсаторы можно подразделить на за­ крытые и открытые. Нагнетательные компенсаторы в поршневых буровых насосах могут быть только закрытые.

Нагнетательные компенсаторы по способу удержания в них сжатого газа делятся на диафрагменные, клапанные и поршневые Днафрагменные компенсаторы по форме различают сферические, трубчатые (виккельные) и баллонные (закрытые с одной стороны).

По конструкции устройства, воспринимающего давление сжа­ того газа после остановки насоса, компенсаторы разделяют на следующие классы: 1) с решеткой в присоединительном патрубке; 2) с перфорированной трубой; 3) с клапаном, имеющим направ­ ляющие для центральной посадки; 4) со свободными клапанами, центрируемыми диафрагмой.

В настоящее время все поршневые буровые насосы снабжают всасывающим колпаком или компенсатором, которые могут быть

диафрагмами, если невозможен обогрев баллонов из синтетической резины при остановках насоса в зимнее время и в других спе­ циальных случаях).

Эксплуатационные качества тупиковых и установленных на линии пневмокомпенсаторов можно сопоставлять только учитывая условия их работы. По данным экспериментов, тупиковый компен­ сатор может быть более эффективным, если он служит продолже­ нием отвода, по которому поступает жидкость с неравномерной скоростью (кривая /, рис. 74). Линейный компенсатор несколько менее эффективен (кривая 2). Наличие газа проверяется выстуки-

196

Г л а в а IV

Р Е Г У Л И Р О В А Н И Е ПОРШНЕВЫХ БУРОВЫХ НАСОСОВ

В Л И Я Н И Е К О Н С Т Р У К Ц И И С К В А Ж И Н Ы НА ТРЕБУЕМУЮ П О Д А Ч У

ПР О М Ы В О Ч Н О Й жидкости

Впроцессе проводки достаточно глубокой скважины несколько

раз переходят на меньшие диаметры долот, причем площади забоя и кольцевого пространства уменьшаются. Бурильные трубы также при необходимости заменяют меньшими по диаметру и с повы­ шенным сопротивлением движению жидкости: .

Известно, что на 1 дм2 площади забоя для поддержания необ­ ходимой интенсивности его очистки необходимо нагнетать в сква­

глубине скважины к давлению в начале бурения составляет 2,0—

док, когда в начале бурения давление нагнетания не бывает доста­ точно высоким.

Из изложенного видно, что изменения подачи и давления нагнетания поршневого бурового насоса должны иметь широкий

301

диапазон, соответствующий требованиям технологии бурения. Конструкция насоса и его привода должна предусматривать возможность изменения подачи и давления нагнетания, что осу­ ществляется следующими методами: 1) применением сменных цилиндровых втулок различных диаметров; 2) изменением числа двойных ходов поршня в единицу времени при помощи сменных шкивов, гидромеханической муфты, гидродинамического трансфор­ матора или изменения числа оборотов двигателя; 3) извлечением части клапанов; 4) аэрированием промывочного раствора. Послед­

ний метод находится в стадии экспериментов.

Кроме того, изучаются методы регулирования насосов изме­ нением длины хода поршня, изменением объема мертвого прост­ ранства и др.

Рассмотрим последовательно эти способы.

РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ И ДАВЛЕНИЯ НАГНЕТАНИЯ ПРИМЕНЕНИЕМ СМЕННЫХ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК

Для изменения подачи и давления нагнетания обычный насос с двумя цилиндрами двустороннего действия снабжают определен­ ным набором сменных цилиндровых втулок, различающихся вели­ чиной внутреннего диаметра.

Комплект сменных цилиндровых втулок насоса У8-3 перво­ начально включал диаметры 130, 150, 170, 185 и 200 мм.

Потребность в цилиндровых втулках разных диаметров неоди­ накова. Частота применения каждого из них в процентах от об­ щего количества изображена на диаграмме (рис. 75), построенной по данным статистики. Из диаграммы видно, что чаще применяют диаметры 150 и 170 мм, общая доля которых превысила 75% всех изготовляемых цилиндровых втулок. Диаметры 185 и 200 мм при­ меняют редко.

С появлением насоса У8-4 комплект его сменных цилиндровых

в них. Это одновременно привело к уменьшению наружного диа­ метра цилиндровых втулок и размеров гидравлических коробок насосов, т. е. к существенной экономии металла.

Приведенные данные об употребительных диаметрах цилиндро­ вых втулок соответствуют практике совместной работы двух оди­ наковых насосов, суммарная подача которых необходима для под­ держания оптимального режима бурения.

С 1966 г. стандартный ряд включает все диаметры, оканчи­ вающиеся на нуль в пределах от 100 до 210 мм. Относительная частота применения разных диаметров цилиндровых втулок в %

202