- •Оглавление
- •Лекция № 1. Технологические особенности и оборудование для поддержания пластового давления
- •1.1. Технологические схемы ппд и их размещение
- •1.1.1. Автономная система.
- •1.1.2. Централизованная система закачки.
- •1.2. Оборудование водозаборов
- •1.2.1. Артезианский центробежный насос атн-8
- •1.2.2. Вакуум-насос
- •1.3. Оборудование насосных станций 2 подъема ( нс2 )
- •Лекция 2. Оборудование кустовые насосные станции
- •2.1. Основное и вспомогательное оборудование кнс
- •2.1.1. Техническая характеристика кнс
- •2.1.2. Рабочая характеристика центробежного насоса (цбн)
- •2.2. Блочные кустовые hacochыe станции
- •2.3. Трубопроводная арматура кнс
- •2.3.1. Задвижка
- •2.3.2. Обратный клапан
- •2.4 Эксплуатация насосных станций
- •2.4.1. Пуск центробежных насосов
- •2.4.2. Остановка центробежных насосов.
- •2.4.3. Контроль за работой насосных агрегатов
- •2.4.4. Контроль за производительностью кнс
- •2.5. Расчеты узлов центробежных насоcob
- •2.5.1. Определение осевой силы
- •2.5.2. Определение высоты всасывания
- •2.5.3. Расчет вала
- •3.1.1. Эксплуатация
- •3.1.2. Достоинства и недостатки конструкции
- •3.2. Оборудование для закачки в пласт химических реагентов
- •3.3. Оборудование нагнетательных скважин
- •3.4 Очистка и закачка сточных вод
- •3.5. Кавитация, регулирование подачи насоса
- •Лекции 4. Технологические особенности и оборудование при гидравлическом разрыве пласта (грп)
- •4.1. Назначение и технологическая схема грп. 'требование к оборудованию
- •4.2. Основные агрегаты
- •4.3. Вспомогательное оборудование
- •4.4 Расчеты основных параметров грп
- •Лекция 5. Технологические особенности и оборудование при тепловых методах воздействия
- •5.1. Элекропрогрев забоя скважин
- •5.2.Закачка пара в скважину
- •5.3. Воздействие на пласт движущимся очагом грения
- •Лекция 6. Технологические особенности и оборудование кислотной обработки скважин
- •6.1.Назначение и порядок проведения
- •6.2. Применяемое оборудование
- •Лекция 7.Оборудование для увеличения проницаемости призабойной зоны пласта другими методами
- •7.1.Оборудование для взрывных работ
- •7.2. Торпедирование пласта
- •7.3. Виброобработка забоя скважин
- •Лекция 8 компрессоры и компрессорные установки
- •8.1 Нефтепромысловые компрессоры. Область применения
- •8.2 Принцип действия и термодинамические основы теории работы поршневых компрессоров
- •8.3 Устройство компрессоров различного назначения
- •8.3.1 Схемы применяемых компрессоров
- •8.3.2 Основные детали компрессора
- •8.3.3.Компрессора для газлифта и закачки газа в пласт
- •8.3.4.Компрессора для сбора и транспорта попутного газа
- •8.4. Оборудование для компрессорных станций и газлифтной эксплуатации
- •8.4.1 Нефтепромысловые компрессорные станции
- •8.4.2 Эксплуатация компрессоров
- •8.5 Расчёт прочности отдельных узлов и деталей
- •8.5.1 Коленчатый вал
- •8.5.2 Шатун
- •8.5.3 Крейцкопф
- •8.5.4 Палец крейцкопфа
- •8.5.5 Поршневые кольца
- •8.5.6 Цилиндры
- •8.5.7 Клапаны
- •Лекция 9. Нефтепромысловые насосы
- •9.1.Принцип работы и классификация
- •9.1.1 Устройство поршневого насоса.
- •9.2 Основные узлы и детали поршневого насоса
- •9.2.1 Работа поршневого насоса
- •9.2.2 Насос бв – 60 для заводнения пластов
- •9.3 Расчёт основных параметров и узлов поршневого насоса
- •9.3.1 Коэффициент наполнения
- •9.3.2 График подачи поршневого насоса
- •9.3.3 Высота всасывания
- •9.3.4 Расчёт воздушного колпака
- •Лекция 10. Технологические особенности и применяемое оборудование при подземном и капитальном ремонте скважин
- •10.1.Назначение и технологические особенности прс и крс
- •10.2 Схема расположения оборудования при прс и крс
- •10.3 Вышки и мачты
- •10.4. Расчёт вышки
- •10.5.Расчёт мачт
- •Лекция 11. Самоходный агрегаты и подъемники для прс и крс
- •11.1.Устройство основных типов подъёмников
- •11.2. Устройство самоходных агрегатов
- •11.3. Устройство подъемника лт-11 км
- •11.3.1. Механизм отбора мощности
- •11.3.2. Коробка перемены передач
- •11.4. Агрегат а-50у
- •11.5. Определение нагрузок. Расчёт отдельных узлов
- •11.5.1 Определение нагрузки на крюке
- •11.5.2 Расчёт муфты сцепления
- •11.5.3 Расчёт тормозных устройств
- •11.5.4 Расчёт бочки барабана
- •11.6. Оптимальный режим работы подъёмника
- •Лекция 12. Оборудование талевой системы
- •12.1. Назначение и конструкционные особенности талевой системы
- •12.2.Кронблок
- •12.3. Крюки
- •12.4. Талевые блоки
- •12.5 Талевые канаты
- •Лекция 13. Инструмент для спуско-подъемных и ловильных операций при ремонте скважин
- •13.1 Инструменты для спуско-подъемных операций
- •13.1.1. Элеватор эг
- •13.1.2. Элеваторы эх5 и "Красное Сормово"
- •13.1.3. Элеватор штанговой эшн
- •13.2. Ловильные инструменты
- •13.2.1. Фрезер фтк
- •13.2.2. Фрезер фк
- •13.2.3. Метчики универсальный мэу и специальный мэс
- •13.2.4. Труболовка тв
- •13.2.5. Труболовка тнос
- •13.2.6. Штанголовитель шк
- •Лекция 14. Оборудование для ремонта наземного скважинного оборудования
- •14.1.Агрегат для наземного ремонта оборудования
- •14.2.Агрегат для ремонта станков–качалок
- •14.3. Маслозаправщик мз-4310 ск
- •14.4. Агрегат для подготовительных работ при ремонте скважин
- •14.5.Агрегат для ремонта водоводов 2арв
- •Лекция 15. Агрегаты и оборудование для дополнительных нефтепромысловых операций
- •15.1. Агрегаты для промывки скважин
- •15.2.Агрегаты для перевозки штанг и уэцн: комплектность, техническая характеристика
- •15.3.Блочная автоматизированная печь
- •15.4.Оборудование для обработки скважин аэрированной кислотой
- •15.5. Установка для очистки воды
- •15.6.Агрегат для депарафинизации скважин 1адп-4-150
- •15.7. Кабеленаматыватель
- •Лекция 16. Оборудование для борьбы с коррозией
- •16.1.Общие сведения о коррозии. Условия, предотвращающие коррозию
- •16.2 Создание условий для предотвращения коррозии
- •16.3 Применение труб, футерованных пластмассовыми трубами
- •16.4 Применение ингибиторов коррозии
- •16.5 Укрепление сварных соединений трубопроводов
- •16.6 Катодная защита
Лекция 8 компрессоры и компрессорные установки
8.1 Нефтепромысловые компрессоры. Область применения
В нефтяной промышленности широко распространены устройства для сжатия и перемещения газа (воздуха).
Они подразделяются на: компрессоры (имеют значение отношения давления на выкиде к давлению на входе более 1,1); б) вентиляторы (имеют значение отношения давления на выкиде к давлению на входе менее 1,1); в) вакуум – насосы (создают разряжение).
По принципу действия компрессоры подразделяются на: а) объёмные; б) турбокомпрессоры. Первые могут быть: а) поршневыми; б) роторными. Поршневые компрессоры классифицируются: а) по виду привода – газомоторные, электроприводные, пароприводные; б) по виду передающего механизма: через кривошипно – шатунный механизм, через шток без кривошипно – шатунного механизма; в) по числу ступеней сжатия: одноступенчатые, двухступенчатые, многоступенчатые; г) по расположению цилиндров: угловые, вертикальные, горизонтальные.
Турбокомпрессоры могут быть центробежными и осевыми.
По давлению все компрессоры делятся на: а) нагнетатели (давление нагнетания Р1 = 0,015 0,2 МПа); б) низкого давления (Рн до 1,0 МПа); в) среднего давления (Рн = 1,0 10 МПа); г) высокого давления (Рн = 10 100 МПа).
Исполнение компрессоров может быть стационарным или передвижным.
8.2 Принцип действия и термодинамические основы теории работы поршневых компрессоров
Основной частью компрессора является система (рисунок 54 ) состоящая из цилиндра 1, поршня2, всасывающего 3 и нагнетательного 4 клапанов, штока 5 и кривошипно – шатунного механизма – крейцкопфа 6, шатуна 7, кривошипа 8
1-цилиндр; 2-поршень; 3-всасывающий клапан; 4-нагнетательный клапан; 5- шток; 6-клейцкопф; 7-шатун; 8-кривошип
Рисунок 54-Термодинамический цикл компрессора
Полный цикл работы поршневого компрессора состоит из отдельных периодов:
«4 – 1»: расширение газа, который находился в мёртвом пространстве цилиндра (пространство, ограниченное дном цилиндра и плоскостью АА); снижение Р2 до Р1, закрывается нагнетательный клапан.
«1 – 2»: всасывание (расширение газа и всасывание происходит при движении поршня от плоскости А-А до плоскости В-В при длине хода S); давление и температура не изменяются, объём изменяется от V0 до V1.
«2 - 3» сжатие рабочего агента (движение поршня от плоскости 0 – 0 до А-А); начинается, когда давление в цилиндре становится больше давления в трубопроводе; работа компрессора аналогична работе поршневого насоса с добавлением процессов расширения и сжатия газа, а это ведёт к изменению температуры; при нагнетании Р и Т не изменяются, весь газ переходит в трубопровод.
Процессы, протекающие в компрессорах, основываются на первом начале термодинамики – законе сохранения энергии
dQ = du + Adl, (18)
и на характеристическом уравнении газа (формула Клайперона):
PV = RT (19)
где P,V,T – давление, объём, температура газа: этими параметрами определяется состояние газа;
R – газовая постоянная;
R = 848 / , (20)
где - молекулярный вес газа;
dQ – работа перешедшая в тепло, которое может быть подведено или отведено в процессе сжатия или расширения;
du – внутренняя энергия газа, зависящая от температуры и теплоёмкости газа;
А – механический эквивалент, равный 1 /427;
dl – внешняя работа, совершаемая над газом, или работа, совершаемая газом.
Теоретический цикл работы компрессора изображён на рисунок 55.
Процесс сжатия или расширения может происходить: а) без теплообмена с окружающей средой – адиабатический б) с полным обменом и сохранением температуры газа постоянной – изотермический; в) с частичным теплообменом – политропический: отвод тепла от газа, когда он нагрет выше стенок цилиндра и частичный подвод когда – ниже.
При адиабатическом процессе Q = 0, так как тепло не подводится и не отводится. Уравнение адиабаты принимает вид:
P1V1к = P2V2к , (79)
1-2-всасывание; 2-3 – сжатие; 3-4- нагнетание; 4-1-расширение
Рисунок 55-Теоретияческая диаграмма идеального компрессора
Работа при адиабатическом процессе выражается формулой:
Lад = К / К – 1 (P2V2 - P1V1) , (80)
где К – показатель адиабаты (К = Ср / Сv);
Ср – теплоёмкость при постоянном давлении;
Сv – теплоёмкость газа при постоянном объёме (для воздуха К = 0,41);
P2V2 и P1V1 – давления и объёмы в начале и конце сжатия.
При изотермическом процессе Т = const, du = 0.
dQ = Adl , (21)
или Q = AL , (22)
Уравнение изотермы
P1V1 = P2V2 (23)
Работа при изотермическом процессе
Lиз = 2,3 P1V1lg P2 / P1 , (24)
При политропическом процессе
P1V1m = P2V2m, (25)
Работа
Lпол = (m / m – 1) P1V1[(P2 / P1)m-1/m - 1], (26)
Где m - показатель политропы.
При m = 1 – изотерма, при m = К – адиабата.
В идеальном цикле (рис. 55) не учитывается вредное пространство, затраты энергии на преодоление сопротивления в клапанах, не постоянен тепловой режим, нет потерь на трение.
Работа сжатия от давления всасывания Р1 до давления нагнетания Р2 описывается площадью индикаторной диаграммы 1 – 2 – 3 – 4.
Рисунок 56- Диаграмма реального компрессора
В реальном компрессоре (рис. 56) процесс сжатия соответствует линии 2 – 3. Холодный газ нагревается от горячего цилиндра (привод тепла) и политропа отклоняется вправо от идеальной (изображена пунктиром). В конце процесса температура повышается и становится больше температуры цилиндров (отвод тепла): политропа отклоняется влево. В начале цикла сжатия давление в цилиндре меньше, чем во всасывающей линии из – за сопротивления во всасывающем клапане. (точка 2).
В конце цикла сжатия (точка 3) выше из – за сопротивлений в нагнетательном клапане (пружины).
Линия 3 – 4 изображает процесс нагнетания. Точка 4 выше идеальной ввиду сопротивления потоку газа в клапане, волнистость линии – неравномерность подачи.
Линия 4 – 1 – процесс расширения газа, оставшегося в мёртвом пространстве (от Р2 до Р4 – снижение давления), в конце процесса открывается всасывающий клапан. В конце процесса Р в цилиндре будет ниже, чем во всасывающем трубопроводе.
Линия 1 – 2 – всасывание газа. Сопротивление в клапанах и неравномерность подачи также описывается волнистой линией.
При степенях сжатия свыше 6 в цилиндре развивается температура Т свыше 473К, что ведёт к разложению смазки, образованию нагара и взрывам. Поэтому поднимать степень сжатия свыше 6 не рекомендуется.
Во избежании указанных явлений степень сжатия в цилиндре выбирают такой, чтобы Т 180 (степень сжатия 4,8), а высокие давления получают путём многоступенчатого сжатия. Схема трёхступенчатого сжатия приводится на рисунке 57
1 – цилиндр низкого давления; 2 – холодильник; 3 – цилиндр высокого давления; 4 – холодильник.
Рисунок 58- Схема многоступенчатого сжатия
Газ поступает в цилиндр низкого давления 1 с параметрами Р0Т1 и компенсируется до Р1Т2. затем охлаждается в холодильнике 2 до Р1Т1 и поступает во II ступень цилиндра высокого давления 3, где получается Р2Т2 и направляется в холодильник 4. Здесь газ охлаждается до Р2Т1 и поступает в III ступень цилиндра высокого давления 4. Здесь газ приобретает Р3Т2 и поступает в сеть.
Индикаторная диаграмма трёхступенчатого компрессора может быть выражена графиком, изображённым на рисунок 59.
Рисунок 59-Индикаторная диаграмма трёхступенчатого компрессора
В I ступени газ сжимается от Р0 до Р1, во II ступени – от Р1 до Р2, в третьей – от Р2 до Р3.
Газ поступая из первой ступени в холодильник, охлаждается до температуры всасывания Т1 и его состояние соответствует сжатию его в первой ступени по изотермическому процессу.
Сжатие во II ступени начинается с точки В1 и идёт по политропе до точки С2. Объём газа, поступающего во II ступень меньше, чем в I.
Газ под давлением Р2 поступает в холодильник, где охлаждается до первоначальной температуры Т1 и поступает на приём III ступени по политропе В2С3.
Если бы процесс сжатия происходил в одной ступени, то индикаторная диаграмма описывалась бы фигурой А0ВСД3А0.
Объём газа в конце ступени V1 будет соответствовать прямой С1Д1. При охлаждении объём газа станет:
V1 = V1 T1 / T2 , (27)
где Т1 – температура первоначальная;
Т2 – температура после I ступени.
Во II ступень поступает V1, которому будет соответствовать на графике прямая А2В1. После сжатия объём газа примет объём V2 (прямая С2Д2), а после холодильника V2V2 (V2 соответствует прямой В2С3) в трубопровод.
Из полученной площади диаграммы, ограниченной линией ВС1В1С2 В2С3 следует, что в результате ступенчатого сжатия уменьшается величина затраченной работы. Заштрихованная часть есть выигрыш в работе при трёхступенчатом сжатии. Кривая ВВ1В2В3 характеризует изотермический процесс.