CC BY
16Экономическая эффективность при изменении конструкции пневмокомпенсатора сферического типа
Горбунов Данила Денисович
бакалавр, кафедра технологические машины и оборудование, ФГБОУ ВО "Уфимский государственный нефтяной технический университет", [email protected]
В данной статье рассмотрена актуальность внедрения технического решения с точки зрения экономической эффективности для пневмокомпенсатора сферического типа, установленного в гидравлической части поршневого насоса. Рассмотрены конструкции современных пневмокомпенсаторов и выявлен их общий недостаток. Установлено, что с понижением температуры увеличивается износ диафрагмы, связано это с понижением давления. Экономическая составляющая данной проблемы заключается в том, что возникает необходимость остановки бурового насоса для замены диафрагмы, что приводит к остановке бурения и необходимости пускать в работу второй насос, а так же при пониженных температурах требуется больше времени по замене диафрагмы, что увеличивает время простоя бурового насоса. В связи с этим возникает необходимость внедрения технического решения, позволяющее решить данную задачу. Техническое решение заключается в автоматическом подогреве газовой полости пневмокомпенсатора при пониженных температурах окружающей среды. Данное решение должно позволить сократить затраты диафрагм, благодаря увеличению ресурса и сокращению износа. Ключевые слова: буровой насос, пневмокомпенсатор, экономическая эффективность, диафрагма, износ.
о>
о
см
<£> о!
^
I-О ш т х
<
т о х
X
В процессе бурения скважин широко используются трехпоршневые насосы одностороннего действия. Данный вид насосов имеет существенный недостаток - неравномерность подачи. Для выравнивания подачи и сглаживания пульсации давления в гидравлической части насоса устанавливается пневмокомпенсатор [1]. Эффективность гашения пульсаций давления во многом зависит от правильной работы пневмокомпенсатора, а именно от эластичного элемента - диафрагмы [2,3,4].
Анализ существующих последних моделей пневмокомпенсаторов ПК70-250 и ПК70-350 показывает их общий недостаток - периодический выход из строя диафрагмы при низких температурах. Стоит выделить три основные и актуальные задачи, связанные с выходом из строя диафрагмы при низких температурах [5]:
1. снижение эффективности работы бурового насоса;
2. остановка бурового насоса, отпаривание (время простоя);
3. значительные затраты времени для замены диафрагмы.
Современные пневмокомпенсаторы не отвечают условиям эксплуатации в зимнее время года [6]. В этой связи возникает необходимость разработки специального устройства для снижения износа диафрагмы и уменьшения отказов пневмо-компенсатора [7,8,9]. Устройство должно выполнять функцию автоматического нагрева в холодное время для поддержания постоянного давления газа в рабочей полости. Схема усовершенствованного пневмокомпенсатора с терморегулятором приведена на рисунке 1.
Принцип действия усовершенствованного пневмокомпенсатора с терморегулятором: корпус пневмокомпенсатора 1 и диафрагма 2 покрываются теплоизоляционным элементом - поролоном 3 для уменьшения потерь теплоты. Нагревательный элемент 4 преобразует энергию электрического тока в теплоту для поддержания рабочего давления в газовой полости, ввинчивается в крышку корпуса с помощью керамического диэлектрика 5. Керамический диэлектрик 5 предотвращает движение электрического тока по крышке корпуса пневмокомпенсатора. Считывание показаний температуры производится термодатчи-
ком 6, установленного внутри корпуса пневмо-компенсатора 1. При уменьшении температуры термодатчик 6 автоматически подает сигнал в блок управления 7, затем от блока управления 7 поступает сигнал в нагревательный элемент 4 для обогрева газовой полости, тем самым выравнивая рабочее давление.
1 - корпус пневмокомпенсатора ПК70-350; 2 - диафрагма; 3 -поролон; 4 - нагревательный элемент; 5 - керамический диэлектрик; 6 - термодатчик; 7 - блок управления
Рисунок 1 - Усовершенствованный пневмокомпенсатор ПК70 - 350 с терморегулятором
Таким образом, усовершенствование конструкции пневмокомпенсатора позволяет решить задачи, связанные с его эксплуатацией при пониженных температурах, что позволит сократить износ диафрагмы и увеличить срок действия эффективной работы пневмокомпенсатора, предотвратить остановку бурового насоса и уменьшить время по замене эластичного элемента.
Ожидается повышение экономического эффекта за счет снижения износа диафрагмы и увеличения срока ее ресурса.
То есть снижение расходования сменных деталей должно способствовать сокращению затрат на время простоя, которое в свою очередь зависит от количества времени на ремонт (чем меньше требуется заменить изношенных деталей, тем меньше времени уйдет на ремонт, тем самым сократится время простоя), а также сокращению затрат на транспортировку.
Экономическая эффективность рассчитывается по формуле:
Эс =[(СдсКс - Сдн)+ Асд(Кс -1) - Анд ]Ан ,(1) где АН - число внедренных за год конструкций повышенного качества (комплектов);
КС - коэффициент работоспособности. Кс = ТДН/ТДС = 120/60 = 2, (2)
Показатели до внедрения отличаются от показателей после внедрения. Таким образом, можно сделать вывод, что при повышении ресурса диафрагмы в 2 раза увеличится экономическая эффективность при внедрении модернизированного пневмокомпенсатора взамен серийного. При увеличении ресурса диафрагмы, требуется меньше затрат на транспортировку.
Таким образом, экономический эффект показывает, что внедрение терморегулятора для пневмокомпенсатора будет выгодно по следующим параметрам:
1) объему продукции;
2) сокращению затрат при простое скважины;
3)транспортировке.
Литература
1. Уразаков К.Р., Тимашев Э.О., Тухватуллин Р.С. Устьевой пневмокомпенсатор штанговой скважинной насосной установки // Территория «НЕФТЕГАЗ».2017. №12. С. 60-64
2. Уразаков К.Р., Тухватуллин Р.С., Молчанова
B.А., Ишмухаметов Б.Х., Тимашев Э.О. Скважин-ная штанговая насосная установка. Патент РФ №2655485 заявка №2017123851 от 05.07.2017.
3. Пат. 164585 Российская Федерация, МПК F 04 B 47/02. Скважинная штанговая насосная установка / К.Р. Уразаков, Р.С. Тухватуллин, В.А. Молчанова, Б.Х. Ишмухаметов; патентообладатель Уфимский государственный нефтяной технический университет. - № 2015140114/03: заявл. 21.09.15; опубл. 10.09.16, Бюл. №25. - 6с.
4. Уразаков К.Р., Абрамова Э.В., Топольников А.С., Миннигалимов Р.З.
Технология увеличения добычи нефти из малопродуктивных скважин // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2013. № 4. С. 201211.
5. Федеральный институт промышленной собственности [Электронный ресурс]. -URL:http://new.fips.ru/ (дата обращения: 10.04.2019).
6. Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы.- М.:Недра,1985.- 320 с.
7. Лобкин А.Н. Обслуживание и ремонт буровых установок. - М.: Недра, 1985. -320 с.
8. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов
C.А. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: учеб. для вузов. - М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2003. - 1007 с.
9. Энциклопедия по машиностроению [Электронный ресурс]. - URL: https://mash-xxl.info/info/223056/ (дата обращения: 10.04.2019).
Economic efficiency when changing the design of a spherical
type pneumatic compensator Gorbunov D.D.
Ufa state petroleum technological university
This article discusses the relevance of the implementation of a
technical solution in terms of cost-effectiveness for a
X X О го А С.
X
го m
о
ю 6
м о
to
pneumatic compensator of a spherical type installed in the hydraulic part of a piston pump. The designs of modern pneumatic compensators are considered and their common drawback is revealed. It has been established that with decreasing temperature the wear of the diaphragm increases, this is due to a decrease in pressure. The economic component of this problem is that there is a need to stop the mud pump to replace the diaphragm, which leads to stopping the drilling and the need to start up the second pump, as well as at lower temperatures it takes longer to replace the diaphragm, which increases the idle time of the mud pump . In this regard, there is a need to implement a technical solution that allows to solve this problem. The technical solution consists in the automatic heating of the gas cavity of the pneumatic compensator at low ambient temperatures. This solution should allow to reduce the cost of diaphragms, due to increased resource and reduced wear.
Keywords: mud pump, pneumatic compensator, economic efficiency, diaphragm, wear.
References
1. Urazakov, K.R., Timashev, E.O., Tukhvatullin, R.S. Wellhead
pneumatic compensator of well pumping unit // Territory "NEFTEGAZ" .2017. №12. Pp. 60-64
2. Urazakov K.R., Tukhvatullin R.S., Molchanova V.A., Ishmukhametov B.Kh., Timashev E.O. Well pumping unit. The patent of the Russian Federation №2655485 application №2017123851 from 07/05/2017.
3. Pat. 164585 Russian Federation, IPC F 04 B 47/02. Borehole
sucker-rod pumping unit / l<P. Urazakov, R.S. Tuhvatullin, V.A. Molchanov, B.Kh. Ishmuhametov; patent holder Ufa State Petroleum Technical University. - No. 2015140114/03: Appl. 09/21/15; publ. 10.09.16, Byul. №25. - 6s.
4. Urazakov, K.R., Abramova, E.V., Topolnikov, A.S., Minnigalimov, R.Z.
Technology to increase oil production from low-productivity wells // Electronic scientific journal Oil and Gas Business. 2013. No. 4. P. 201-211.
5. Federal Institute of Industrial Property [Electronic resource]. -
URL: http: //new.fips.ru/ (appeal date: 04/10/2019).
6. Ilsky A.L., Schmidt A.P. Drilling machines and mechanisms. -M
.: Nedra, 1985.- 320 p.
7. Lobkin A.N. Maintenance and repair of drilling rigs. - M .: Nedra,
1985. -320 p.
8. Bulatov A.I., Proselkov Yu.M., Shamanov S.A. Technique and
technology of drilling oil and gas wells: studies. for universities. - M .: LLC Nedra - Business Center, 2003. - 1007 p.
9. Encyclopedia of mechanical engineering [Electronic resource]. -
URL: https://mash-xxl.info/info/223056/ (access date: 04.04.2019).
a>
o
CN
to
Ol
O m m x
<
m o x
X
