WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

скважинного оборудования и трубных систем. Во второй главе показано, что для депарафинизации предпочтительно использовать гидродинамические волны низкочастотные. Поэтому рабочим элементом пульсатора выбирается рычажный механизм, показанный на рисунке 2.

1 – корпус, 2 – центратор, 3 – пружина, 4 – упор, 5 – поворотный клапан,

6 – кривошип, 7 – ось, 8 – палец, 9 – штифт

Рисунок 2 – Принципиальная схема пульсатора

Рабочие элементы пульсатора установлены в корпусе 1, который имеет отверстия для входа и выхода жидкости, центратор 2 установлен на пружине 3, которая, в свою очередь, опирается на упор 4. Поворотный клапан 5 установлен на корпусе при помощи оси 7. Кривошип 6 соединен с клапаном 5 при помощи пальца 8, с центратором при помощи штифта 9. Устройство работает следующим образом. При восстановлении циркуляции

жидкости за счет гидравлических сил клапан и с ним связанные элементы начинают совершать колебательные движения. При этом проходной канал пульсатора открывается и закрывается, в результате возбуждаются гидродинамические волны.

Расчетная схема рабочих элементов пульсатора приведена на рисунке 3.

AB – длина поворотного клапана; AД – длина кривошипа; G1 – сила тяжести клапана; G2 – сила тяжести кривошипа; G3 – сила тяжести центратора; С1 – центр тяжести клапана; С2 – центр тяжести кривошипа; С3 – центр тяжести центратора; 1 – угловая скорость клапана; Р1 –движущая гидравлическая сила; Fу – сила упругости пружины; – угол поворота клапана; ОВ – длина консольной части клапана; О – центр вращения клапана

Рисунок 3 – Расчетная схема пульсатора

Изучение движения клапанного механизма проводится с помощью уравнения Лагранжа II-го рода. В качестве обобщенной координаты

механизма принимается угол поворота звена АВ вокруг оси вращения О.

В этом случае уравнение Лагранжа записывается в виде

(7)

где Т– кинетическая энергия рычажного механизма ;

Q – обобщенная сила рычажного механизма.

На основе решения уравнения (7), получено выражение, связывающее гидравлическую силу Р1 и жесткость пружины, т. е.

(8)

где l1=АВ; a = АО; b = ОВ; l2 =АД; = а / l2; с – жесткость пружины; 0 – максимальное сжатие пружины.

Из выражения (8) определяется значение движущей гидравлической силы Р1, необходимой для работы механизма:

. (9)

И наоборот, при заданной силе Р1 определяется жесткость пружины:

. (10)

Для лабораторных исследований пульсатора усовершенствовался стенд УГНТУ. Стенд имеет замкнутую циркуляцию жидкости. На рисунке 4

приведена принципиальная схема лабораторного стенда, на котором показаны его основные элементы. Циркуляцию жидкости через пульсатор при установке его различных положений 12, 18, 19, обеспечивает насос 1. Для направления потока служат задвижки 8, 9, 10. Величина расхода жидкости через пульсатор регулируется отводом ее части в мерную емкость 3.

1 – насос с электродвигателем; 2 – рабочая емкость; 3 – мерная емкость; 4 – трубопроводы; 5 – расходомер; 6,7,8,9,10 - задвижки; 11 – манометр; 12,18,19 – пульсатор в различных положениях; 13 – датчик; 14 - коммутатор; 15 – усилитель; 16 – АЦП; 17 – ЭВМ; 20 – датчик виброперемещений

Рисунок 4 – Принципиальная схема лабораторного стенда

Контроль за давлением рабочей жидкости осуществляется манометром 11. Для записи мгновенных значений давления жидкости

служат регистрирующие устройства: датчик давления - 13, коммутатор - 14, усилитель - 15, АЦП- 16, ЭВМ -17. Частота колебаний определяется через колебания корпуса пульсатора, для этого датчик 20 виброанализатора «Корсар» устанавливается на корпусе пульсатора. Разработанный лабораторный стенд позволяет получить амплитудно-частотную характеристику пульсатора.

На стенде испытывался пульсатор с различными рабочими элементами. При этом определялись оптимальные размеры рабочих элементов пульсатора. Критерием оптимальности при этом являлись устойчивая работа и максимальная амплитуда колебания корпуса пульсатора.

Некоторые результаты стендовых исследований приведены на рисунке 5. При расходе жидкости 0,012 м3/с устойчивая работа пульсатора происходит при длине поворотного клапана 135 мм; длине консольной части 60 мм; ширине клапана 58 мм; длине кривошипа 140 мм; жесткости пружины 4,4 кН/м. При расходе жидкости 0,012 м3/с, поджатии пружины на 10 мм амплитуда продольных колебаний корпуса составляет 260 мкм, при поджатии – на 20 мм амплитуда составляет 276 мкм. При расходе жидкости 0,009 м3/с продольные колебания корпуса составляет 240 мкм. Максимальная амплитуда давления составляет 2,0 МПа.

В четвертой главе приведены результаты промысловых испытаний пульсатора при очистке от парафиноотложений нефтесборного трубопровода Туймазинского управления добычи нефти и газа ОАО АНК «Башнефть».

Испытания проводились для оценки влияния пульсирующей закачки горячей нефти на очистку нефтепровода от АСПО, интенсивности последующего отложения и работоспособности пульсатора.

Испытания проводились на участке нефтепровода от автоматизированной групповой замерной установки АГЗУ 315 до АГЗУ 640

цеха добычи нефти и газа № 1. На автоматическую групповую замерную установку АГЗУ 315 поступает нефть из пяти скважин: из двух скважин,

а)

б)

Длина поворотного клапана 135 мм, длина консольной части 60 мм,

ширина клапана 58 мм, длина кривошипа 140 мм, а – расход жидкости 0,012 м3/с, б – поджатие пружины 20 мм.

Рисунок 5 – Зависимость амплитуды колебания корпуса пульсатора от поджатия пружины (а) и расхода жидкости (б).

оборудованных УСШН, и трех скважин, оборудованных УЭЦН. Суточный объем жидкости - 302,8 м3/сут; количество нефти - 5,3 т/сут; обводненность нефти составляет порядка 98 %. Протяженность обрабатываемого участка нефтепровода - 2866 м, диаметр - 114 мм, рабочее давление нефтепровода - 1,8 МПа. Периодичность очистки трубопровода горячей нефтью - три месяца. Перепад давления в трубопроводе в зависимости от периода года, времени очистки АСПО составляет от 1,1-1,9 МПа. Для удаления парафиноотложений применялись горячая нефть и следующее оборудование: агрегат депарафинизации АДПМ; пульсатор гидромеханический; приборы для контроля расхода и давления; автоцистерна с товарной горячей нефтью с температурой 120оС; трубопроводы для обвязки нефтепровода, пульсатора, автоцистерны и АДПМ.

При очистке трубопровода от АСПО пульсатор устанавливали у разрывной задвижки нефтепровода. Верхний переводник пульсатора соединяли с АДПМ линией нагнетания горячей нефти, нижний переводник –с нефтепроводом.

Промывка нефтепровода горячей товарной нефтью с температурой

120 0С и объемом 20 м3 осуществлялся в течение двух часов. В процессе закачки горячей нефти контролировали: время; скорость закачки; давление нагнетательной линии насоса и на конце трубопровода; расход горячей нефти; температуру горячей нефти на выкиде насоса и на конце трубопровода; пульсацию давления горячей нефти; частоту колебаний пульсатора.

Частоту излучения гидродинамических волн контролировали через колебания корпуса пульсатора, для этого использовали виброанализатор «Корсар».

Эффективность очистки нефтепровода от АСПО оценивали по уменьшению его рабочего давления.

Перед обработкой рабочее давление нефтепровода составляло 2,4 МПа. В первоначальный период обработки давление поднялось до

2,4 ­– 2,6 МПа, через час давление снизилось до 2,2 – 2,3 МПа, конечное установившееся давление закачки составляло 2,0 – 2,1 МПа. Нефтепровод был пущен в работу с рабочим давлением 1,7 МПа.

При пульсированной промывке очистка трубопровода от АСПО происходит следующим образом. Сначала очистка осуществляется на длине распространения гидродинамических волн. Далее на очищенном участке уменьшается демпфирование, за счет этого гидродинамические волны распространяются дальше, начинается очистка следующего участка трубопровода. Так осуществляется очистка трубопровода от АСПО на длине распространения гидродинамических волн давления на очищенном и неочищенном его участках.

Изменение давления в нефтепроводе при пульсированной промывке приведено на рисунке 6.

рн – рабочее давление нефтепровода перед промывкой;

1 – повышение давления в трубопроводе в начальный период обработки; 2 – падение давления в нефтепроводе при промывке пульсатором;

3 – пуск нефтепровода в работу

Рисунок 6 – Изменение давления в нефтепроводе при пульсированной промывке АСПО горячей нефтью

В таблице 1 приведены сравнительные показатели промывки нефтепровода горячей нефтью обычным способом и промывки с применением пульсатора. Среднее снижение давления после промывки в первом случае составляет 0,16 МПа, после обработки с применением пульсатора снижение рабочего давления составляет 0,70 МПа, т.е. рабочее давление снижается в 4 раза.

Таблица 1 – Сравнительная таблица эффективности промывки нефтепровода горячей нефтью обычным способом и с применением пульсатора в ТУДНГ ОАО АНК «Башнефть»

Наименование нефтепровода

Количество горячей нефти,

т

Давление до обработки, МПа

Давление после обработки, МПа

Снижение давления, МПа

1 ГУ 392 н/п

24.01

2.36

2.16

0.19

2 1262 н/п

24.42

3.00

2.89

0.11

3 ГУ2976 н/п

30.60

2.65

2.58

0.07

4 1262 н/п

22.38

3.50

3.20

0.30

5 ГУ392 н/п

23.56

2.38

2.23

0.15

Среднее значения при обычной промывке

24.99

2.77

2.61

0.16

Опытная очистка с пульсатором от АГЗУ 315 до 640

20.18

2.40

1.70

0.70

Промысловые испытания показали удовлетворительную работоспособность пульсатора. Применение пульсатора для промывки нефтепроводов горячей нефтью от АСПО позволяет повысить эффективность очистки на 40 % по сравнению с обычной промывкой.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1 На основе проведенных аналитических исследований установлена зависимость затухания амплитуды ГДВ давления с учетом сил трения жидкости (внешнего демпфирования) о стенки труб, обеспечивающая определение минимально допустимого расстояния между гидро-генераторами с целью эффективной акустической виброобработки трубо-провода:

- периодической, при очистке от АСПО;

- стационарной, для снижения интенсивности отложения АСПО.

2 На основе решения уравнения движения рабочих элементов пульсатора получено аналитическое выражение, позволяющее определить величину движущей гидравлической силы рычажного механизма в зависимости от геометрических размеров рабочих элементов пульсатора.

3 Теоретическими и экспериментальными исследованиями выявлены рациональные геометрические параметры пульсаторов, обеспечивающие устойчивость их работы для условий и режимов эксплуатации месторождений в Урало-Поволжье, для очистки наземных трубопроводов и колонн НКТ в скважинах от АСПО.

4 Создана серия конструкций пульсаторов, в которых устойчивое возбуждение гидродинамических волн обеспечивается разработанным клапанным механизмом с принудительным периодическим изменением углового положения золотника относительно потока жидкости.

5 Применение разработанных конструкций пульсаторов для промывки нефтепроводов или колонн НКТ горячей нефтью позволяет повысить эффективность очистки от АСПО в среднем на 40 % по сравнению с распространенными на промыслах Урало-Поволжья идентичными по назначению технологическими процессами.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих публикациях:

1 Габдрахимов Н.М.Удаление пульсированной промывкой парафино-отложений от скважинного оборудования / Н.М. Габдрахимов, Л.М. Габдрахимова (Л.М. Зарипова), С.Б. Купавых // Проблемы разработки и эксплуатации нефтяных месторождений: межвузов. сб. науч. тр. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.- С. 21-26.

2 Габдрахимова Л.М. (Зарипова Л.М.). Низкочастотный вибратор для производства скважинных работ/ Л.М. Габдрахимова (Л.М. Зарипова) //Материалы уральской горно-промышленной декады. – Екатеринбург:

УГГУ, 2005.- С.160-161.

3 Габдрахимова Л.М. (Зарипова Л.М.). Выбор основных параметров рабочих элементов рычажного вибратора / Л.М. Габдрахимова (Л.М. Зарипова) //: Студенческая наука - экономике России. - материалы Пятой межрегиональной научной конференции СЕВКАВГТУ:; 2005.-http:www.ncstu.ru.

4 Пат. 2287665 Российская Федерация, МПК Е21В 37/00. Вибратор / Л.М. Габдрахимова (Л.М. Зарипова), Н.М. Габдрахимов, М.С. Габдрахимов. - Заяв.03.03.05; опубл.20.11.06, Бюл.№ 32.

5 Габдрахимова Л.М. (Зарипова Л.М.). Выбор основных параметров рабочих элементов рычажных вибраторов / Л.М. Габдрахимова (Л.М. Зарипова) // Проблемы нефтегазового дела: материалы Международной научно-технической конференции. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006.- С 47- 48.

6 Зарипова Л.М. Изучение движения рычажного механизма вибратора/ Л.М. Зарипова // ЭВТ в обучении и моделировании: сб. науч. тр.VI Всероссийской науч.-метод. конф.20-21 апреля 2007. - Бирск: Бирск. гос.соц.-пед.акад.,2007. - С.56-58.

7 Зарипова Л.М. Оборудование для пульсированной промывки

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»