Разработка модульной компоновки центробежного насоса с динамическим гасителем колебаний

• Автор: Яхин, Ренат Рустемович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.1 Анализ причин появлений отказов установки электроцентробежной насосной
1.2 Анализ работ, описывающих существующие методы оценки технического состояния установок электроцентробежных насосных
1.3 Способы борьбы с отказами, вызванными вибрацией установок электроцентробежных насосных
Вывод по первой главе
2. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОЙ НАСОСНОЙ
2.1 Расчет собственных частот поперечных колебаний математической модели УЭЦН по теории колебаний стержня
2.2 Расчет собственной частоты колебаний стержня со свободными концами
2.3 Механические характеристики динамического гасителя колебаний
2.3.1 Испытание динамического гасителя колебаний с демпфером из резины на жесткость
2.3.2 Расчет модуля упругости
2.4 Расчет собственных частот колебания электроцентробежной насосной установки модульного исполнения с гасителем колебаний вязкоупругого типа по теории колебаний стержня
2.5 Исследование поведения компоновок УЭЦН с динамическим гасителем колебаний и без него методом конечных элементов
Вывод по второй главе
3. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ БОРЬБЫ С ВИБРАЦИОННЫМИ НАГРУЗКАМИ УЭЦН
3 Л. Виды гасителей колебаний
3.2 Виды якорей
3.3 Разработка гасителя колебаний вязкоупругого типа электроцентробежной насосной установки модульного исполнения
Вывод по третьей главе
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ДИНАМИЧЕСКОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ УЭЦН
4.1 Исследование динамических свойств демпфера динамического гасителя колебаний УЭЦН
4.2 Вибрационный стенд для испытаний динамического
гасителя колебаний УЭЦН
4.3 Анализ полученных результатов испытаний на вибрационном стенде
Вывод по четвертой главе
5. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВИБРАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЮЗ
5.1 Проверка гипотезы о нормальном распределении
результатов испытаний
5.2 Обработка результатов вибрационных испытаний методом полного факторного эксперимента
Вывод по пятой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В настоящее время эксплуатация нефтяных скважин при помощи установок погружных центробежных насосов (УЭЦН) является в РФ одним из основных способов механизированной добычи нефти. Отсюда ясно, насколько экономически целесообразно поддержание продолжительных межремонтных периодов скважин с УЭЦН.
Модульная компоновка УЭЦН - это техническая система, включающая комплексы агрегатов, устройств и инструментов, предназначенных для управления устойчивой работой УЭЦН. Комплексы работают как отдельные модули, участвующие в сложных динамических процессах, происходящих в скважине.
Одной из причин отказов типа «полет» у модульной компоновки УЭЦН является усталостное разрушение соединительных элементов модулей из-за динамических колебаний, сопровождающихся также жесткими ударами погружного агрегата об эксплуатационную колонну.
Этот вид отказа является наиболее опасным, так как падение скважинного оборудования на забой скважины сопровождается повреждением агрегатов, узлов, заклиниванием упавшего оборудования в обсадной колонне, что делает его неремонтопригодным. Ликвидация таких аварий характеризуется прямыми затратами на подъем упавшего оборудования и восстановление забоя скважины, при этом существенно возрастают и экономические потери, связанные с вынужденным простоем скважины.
Для предотвращения «полетов» УЭЦН были разработаны различные технические средства: демпферы, гасители колебаний, противополетные устройства и так далее. Основной недостаток таких устройств - небольшой ресурс работы в скважинных агрессивных средах, сохранился.

2.3.1 Испытание динамического гасителя колебаний с демпфером из резины на жесткость
Одним из главных назначений динамического гасителя колебаний является уменьшение собственной частоты колебания УЭЦН, что достигается путем применения в конструкции демпфирующих элементов либо в виде пружин, либо из вязкоупругих материалов: резины, металорезины и т.д. [106].
В работе рассматривается динамический гаситель колебаний с демпфером из различных марок резин. При этом были выбраны марки резины, которые показали хорошую работоспособность в скважинных агрессивных высокотемпературных средах, состоящих из нефти и пластовой воды.
Химический состав марок резиновых смесей и их физические свойства указаны в таблицах 2.3 и 2.4.
Таблица
Химический состав марок резиновых смесей
Компонент Марки резиновых смесей
Р-26У ДХ-23 Г-9304 Р
Каучук БНКС-28 39% БНКС-40 13% БНКС-28 39% ТйегЬап 56% ТРМ-26 69%
Цинковые белила 2% 2,6% 3,4%
Техуглерод (сажа) 48% 37% 29%
Пигмент красный 2,6%
Вулканизирующий компонент перекись 2,2% сера 1,6% перекись 3,9% перекись 5,8%
Технологические добавки 8,8% 6,8% 7,7% 22,6%