double arrow

Расчетное исследование прочности гидроцилиндра


Предполагается, что к моменту начала выполнения этого задания были выполнены предыдущие: расчет ствола вертлюга, трубных плашек плашечного превентора, устьевой крестовины и корпуса пневмоаккумулятора, корпуса плашечного превентора.

 

Рисунок 51П – Составляющие элементы гидроцилиндра

Возможно несколько вариантов очередности построения расчетной модели корпуса плашечного превентора, рассмотрим один из них:

По размерам, согласно вариантам, строится 3 детали: шток, поршень и корпус (рисунок 51П).

Далее необходимо осуществить сборку (рисунок 52П).

 

 

Рисунок 52П – Сборка гидроцилиндра

 

Отличительной особенностью проводимого прочностного расчета является необходимость разделения внутреннего объема гидроцилиндра на полости высокого и низкого давления. Для этого, при назначении внешней нагрузки – давление – необходимо выбрать вкладку «Разделить». Используя тип разъема «Пересечение» и, выбрав сначала внутреннюю поверхность гидроцилиндра в поле «Другие грани для разделения», а в поле «Разделяющая грань» - поверхность гидроцилиндра (рисунок 53 П).




 

Рисунок 53П – Разделение полостей: низкого и высокого давления

 

При нажатии «Создать разъем» снова необходимо вернуться во вкладку «Тип» и назначить давление для требуемых поверхностей. Нажимаем «Ок» или сочетание клавиш «Ctrl + Enter» (рисунок 54П).

 

 

Рисунок 54П – Расчетная модель

 

Процесс создания сетки конечных элементов и запуск расчета не отличается от предыдущих, проведенных расчетов.

 


 

Расчетное исследование прочности ствола вертлюга УВ-320 МА в программе Inventor PRO

Исходные данные для расчета ствола вертлюга УВ-320 МА:

Допустимая нагрузка, кН                                              3200

Максимальное давление в стволе, МПа                       32

Материал ствола вертлюга                                           34ХН3М

Предел текучести, МПа                                                 750

Предел прочности, МПа                                               900

 

Для проведения исследования ствола вертлюга на прочность необходимо создать две модели: расчетную и сборочную. Расчетную модель в целях рационализации процесса прочностного анализа рекомендуется представить 1/4 частью от исследуемого ствола вертлюга. Сборочную модель следует выполнить в полном размере.

Рекомендуемая последовательность построения моделей в программе Inventor PRO.

Открываем программу Inventor PRO, создаем рабочий документ под названием «Деталь». Данный документ позволяет создавать детали из однородных материалов. Сборку разработанных 3D-моделей деталей рекомендуется создавать в рабочем документе «Сборка» (рисунок 55П).



 

Рисунок 55П – Расположение вкладок «Деталь» и «Сборка»

 

Далее создаем 2D-эскиз ствола вертлюга. Выбираем плоскость построения эскиза (XY; XZ;ZY) (рисунок 56П).

 

Рисунок 56П – Расположение вкладки «Создать 2D-эскиз»

и выбор плоскости построения

 

С помощью геометрий и линий строим требуемый эскиз ствола вертлюга. Не забываем про ось симметрии, которая послужит осью вращения, созданного 2D-эскиза. Для замыкания линий контура используем функцию «Замкнуть контур» (рисунок 57П). Далее нажимаем кнопку «Принять эскиз» (рисунок 58П).

 

Рисунок 57П – Расположение вкладки «Замкнуть контур»

 

Рисунок 58П – Контур эскиза ствола вертлюга и расположение вкладки

 «Принять эскиз»

 

Вращаем контур эскиза ствола вертлюга по оси на ¼ часть детали (угол вращения 90°) (рисунок 59П).

 

Рисунок 59П – Расчетная модель ¼ части ствола вертлюга

 

Далее переходим к анализу напряжений. Во вкладке «Среда» выбираем «Анализ напряжений».

Первым делом необходимо выбрать материал исследуемого образца. Для этого нажимаем кнопку «Назначить материал». Выбираем из библиотеки необходимый материал. Если в библиотеке не существует данного материала, то можно создать новый материал, изменив требуемые характеристики, например, предел текучести и предел прочности до требуемых значений (рисунок 60П).

 

 

Рисунок 60П – Назначение материала 34ХН3М образца



ствола вертлюга УВ-350 МА

 

После назначения материала выбираем фиксации. Для фиксации используют различные объекты твердого тела: грани, ребра или вершины. Здесь подразумевается, что деформация в зафиксированном объекте будет ровна нулю. В нашем случае выбираем в качестве фиксаций грани ствола вертлюга (рисунок 61П).

 

Рисунок 61П – Назначение фиксаций образца ствола вертлюга

УВ-350 МА

 

Расставляем нагрузки в стволе вертлюга (осевую нагрузку и давление).

Интерфейс команды достаточно прост, сила задается в системе СИ – в Ньютонах. При необходимости силу можно задать проекциями вдоль системы координат детали. На рисунке 62П показано приложение осевой нагрузки на ствол вертлюга.

 

Рисунок 62П – Приложение осевой нагрузки на ствол вертлюга

 

Давление является распределенной силой по поверхности. Особенностью давления является то, что оно всегда направлено по нормали к поверхности во всех его точках. Оно может накладываться только на грани детали (рисунок 9).

 

Рисунок 63П – Назначение внутреннего давления на ствол вертлюга

 

Далее формируем расчетную сетку метода конечных элементов в программе Inventor PRO (рисунок 64П). Выполняем предварительный расчет (рисунок 65П).

 

Рисунок 64П – Расчетная сетка метода конечных элементов в программе Inventor PRO

 

Рисунок 65П – Предварительный расчет ствола вертлюга УВ-320 МА

 методом конечных элементов в программе Inventor PRO

 

На предварительном расчете видны примерные места концентрации напряжений. Сохраняем отчет об анализе напряжений ствола вертлюга. Для этого переходим во вкладку «Отчет», набираем интересующие нас параметры и сохраняем в одном из представленных форматов.

Максимальное напряжение доходит до 140,3 МПа, минимальное до 0,5 МПа, максимальное значение коэффициента запаса прочности составляет 15, минимальное 1,48.

Завершаем анализ напряжений расчетного элемента ствола вертлюга.

Далее рассмотрим напряжения детали ствола вертлюга. Для этого в исходном документе по дереву построения переходим к этапу вращения контура ствола вертлюга. Выбираем полный круг вращения (рисунок 8).

 

Рисунок 66П – Создание детали ствола вертлюга в исходном рабочем документе

 

Программа Inventor PRO позволяет автоматически создавать резьбовые соединения из библиотеки компонентов. Для этого переходим во вкладку «Резьба» и выбираем необходимую резьбу из представленных стандартов (рисунок 9 и 10).

 

Рисунок 67П – Разработка резьбового соединения на стволе вертлюга

УВ -320

 

Рисунок 68П – Разработанная деталь ствола вертлюга в программе

Inventor PRO с резьбовыми соединениями

 

Для начала расчета детали ствола вертлюга из дерева построения удаляем предыдущие значения приложенной осевой нагрузки, давления и зависимости фиксаций.

В качестве зависимости фиксации данной детали выберем резьбовое соединение, где ствол крепится к корпусу вертлюга (рисунок 11).

 

 

Рисунок 69П – Выбор фиксации ствола вертлюга

 

Переходим к расчету анализа напряжений. Расчет проводим по вышеописанной последовательности (рисунок 70П).

 

Рисунок 70П – Расчет детали ствола вертлюга УВ-320 методом конечных элементов в программе Inventor PRO

 

Из анализа напряжения видно, что концентратами напряжений являются углубления на стволе вертлюга. Максимальное напряжение в них составляет 361,1 МПа, минимальное напряжение по стволу вертлюга 0,3 МПа. Максимальный коэффициент запаса прочности не превышает 15, а минимальный не ниже 2,08, что говорит о допустимости применения стали 34ХН3М в качестве материала ствола вертлюга при данной конструкции. Во вкладке «Вид» можно улучить визуализацию конструкции детали и экспортировать в различные форматы (рисунок 71П).

 

Рисунок 71П – Пример визуализации ствола вертлюга с помощью

вкладки «Вид»

 

Решение задачи 2.3.12 в программе Inventor PRO

Подбираем материал из библиотеки Inventor Professional, либо создаем новый материал. Далее рассчитываем толщины составных элементов (сферический верх, цилиндрическую часть и конусное днище).

Создаем эскиз сосуда по найденным значениям. Для этого нажимаем на вкладку «Создать 2D-эскиз» и выбираем плоскость построения эскиза.

 

Рисунок 72П – Примерный эскиз сосуда, работающего под давлением

 

Далее создаем методом вращения корпус сосуда и назначаем материал по вышеописанному методу.

 

Рисунок 73П – Корпус сосуда, работающего под давлением

 

Переходим во вкладку «Среда» и выбираем «Анализ напряжений». Открываем вкладку «Создать моделирование» и выбираем «Статический анализ». Создаем зависимости фиксаций. Можно выбрать места соединения составных элементов сосуда. Далее задаем избыточное внутреннее давление. Запускаем моделирование.

Рисунок 74П – Пример распределения коэффициента запаса прочности

 

По полученным результатам анализируем конструкцию сосуда, работающего под давлением. Если необходимо выбираем новый материал или меняем геометрические параметры сосуда.

Далее создаем чертеж сосуда, работающего под давлением. Для этого создаем рабочий документ «Чертеж» («Создать»=> «Чертеж»)

 

Рисунок 75П – Создание рабочего документа «Чертеж»

Нажимаем на вкладку «Базовый». Появляется окно «Вид чертежа». На вкладке «Файл» указываем путь до необходимого файла. В нашем случае до файла «Сосуд». Выбираем масштаб, направление необходимого вида. Нажимаем на кнопку «Ок».

Рисунок 76П – Окно «Вид чертежа»

 

Располагаем необходимые виды, переходим во вкладку «Инструменты». С помощью вкладки «Размеры» расставляем размеры на чертеже.

 

Рисунок 77П – Примерный вид чертежа сосуда,

работающего под давлением

 

Далее сохраняем созданный чертеж сосуда, работающего под давлением

Приложение Г – Насосное скважинное оборудование

 

Таблица 7П – Установки центробежных электронасосов [13, с. 100-101]

Шифр насоса КПД, % Номинальная подача, м3/сут Напор, м Число ступеней Число секций
1 2 3 4 5 6
ЭЦНМ5А–10-1100 28 10 1100 254 2
ЭЦНМ5В–10-300 28 10 1300 299 2
ЭЦНМ5С–10-1550 28 10 1550 344 2
ЭЦНМ5D–10-1700 28 10 1700 390 2
ЭЦНМ5E–10-2000 28 10 2000 436 2
ЭЦНМ5А–20-1000 37 20 1000 246 2
ЭЦНМ5В–20-1200 37 20 1200 290 2
ЭЦНМ5С–20-1400 37 20 1400 334 2
ЭЦНМ5D–20-1600 37 20 1600 378 2
ЭЦНМ5E–20-1800 37 20 1800 422 2
ЭЦНМ5F–20-2000 37 20 2000 501 3
2 ЭЦН5–40-1400 39,6 40 1425 - 1015 273 2
ЭЦН5–40-1750 43 40 1800 349 3
ЭЦНМ5А–50-1000 45 50 1000 192 1
ЭЦНМ5В–50-1100 45 50 1100 224 2
ЭЦНМ5С–50-1300 45 50 1300 264 2
ЭЦНМ5D–50-1550 45 50 1550 303 2
ЭЦНМ5E–50-1700 45 50 1700 344 2
ЭЦНМ5F–50-2000 45 50 2000 384 2
2 ЭЦН5–80-1200 51,5 80 1285 - 715 274 2
ЭЦН5–80-1550 51,5 80 1600 364 2
ЭЦН5–80-1800 51,5 80 1780 413 3
3ЭЦН5–130-1200 58,5 130 1330 - 870 283 2
ЭЦН5–130-1400 58,5 130 1460 348 3
2ЭЦН5–200-800 50 200 960 - 545 225 2
1ЭЦН5А–100-1350 51 100 1520-1090 264 2
1ЭЦН5А–160-1100 58,7 160 1225 - 710 224 2
2ЭЦН5А–160-1200 61 160 1560-1040 274 2
ЭЦН5А–160-1750 61 160 1755 346 3
1ЭЦН5А–250-800 60,3 250 890 - 490 145 2
1ЭЦН5А–250-1000 60,2 250 1160 - 610 185 2
1ЭЦН5А–250-1400 60 250 1580 - 930 265 3
1ЭЦН5А–360-600 59,7 360 660 - 490 134 2
2ЭЦН5А–360-700 60 360 810 - 550 161 2
2ЭЦН5А–360-850 60,7 360 950 - 680 184 3
2ЭЦН5А–360-1100 59,5 360 1260 - 920 248 3
1ЭЦН5А–500-800 59,5 500 830 - 700 213 3
1ЭЦН6–100-1500 49 100 1610 - 1090 213 2
2ЭЦН6–160-1450 57,6 160 1715 - 1230 249 2
4ЭЦН6–250-1050 63 250 1100 - 820 185 2
2ЭЦН6–250-1400 62,6 250 1590 - 1040 231 2
ЭЦН6–250-1600 62,6 250 1700 - 1080 253 2

 

Продолжение таблицы 7П

1 2 3 4 5 6
2ЭЦН6–350-850 65 350 1035 - 560 127 2
3ЭЦН6–350-1100 65 350 1120 168 2
2ЭЦН6–500-750 63 500 930 - 490 145 2
1ЭЦН6–700-800 58 700 850 - 550 152 3
1ЭЦН6–500-1100 59 500 1350 - 600 217 3
ЭЦН6–700-1100 60 700 1220 – 780 233 4
ЭЦН6–1000-900 60 1000 1085 – 510 208 4
2ЭЦНИ6–350-1100 62,1 350 1170 – 710 154 2
2ЭЦНИ6-500-750 61,5 500 860 – 480 157 2
ЭЦНК5–80-1200 49,5 80 1250 – 785 274 2
ЭЦНК5–80-1550 51,5 80 1600 364 2
ЭЦНК5–130-1200 58,5 130 1330 – 870 283 2

 


 

Таблица 8П – Погружные электродвигатели [13, c. 108]

Показатель ПЭД 14-103 ПЭД 20-103 ПЭД 28-103 ПЭД 40-103 ПЭД 45-117 ПЭД 65-117
Номинальная мощность, кВт 16 22 32 45 45 63
Напряжение линейное, В 500 700 850 1000 1400 2000
Сила номинального тока, А 31,5 31 37 43 27,5 27
Частота, Гц 50 50 50 50 50 50
Частота вращения синхронная, мин-1 3000 3000 3000 3000 3000 3000
Скольжение, % 6,5 6,5 6,7 8 5,5 5,5
Коэффициент мощности 0,77 0,77 0,77 0,8 0,84 0,84
КПД, % 76 76 76 76 81 81
Температура окружающей среды, 70 70 70 70 50 50
Тип гидрозащиты 1ГБ1 1ГБ1 1ГБ1 1ГБ1 1ГБ1 1ГБ1
Скорость движения охлаждения жидкости, м/с 0,06 0,06 0,085 0,12 0,27 0,27
0,92 0,95 0,935 0,93 - -
0,31 0,21 0,37 0,5 - -
1,15 1,15 0,95 0,82 - -
7,8 4,1 4,1 3,7 - -
0 0 1,6 3 - -
0,52 0,54 0,5 0,56 - -
0,58 0,55 0,57 0,52 - -
0,31 0,26 0,325 0,21 - -

 


 

Таблица 9П- технические характеристики погружных электродвигателей (выпускаемые по стандарту API) [13, с. 110]

Обозначение Мощность, кВт/л.с. Напряжение, В Ток, А

КПД,

%

Коэф. мощности Скольжение, % Длина электродвигателя, мм Масса, кг
ПЭД16-117ЛГВ5 16/21,7 750 18,5

84

0,85 5 2477,5 115
ПЭД22-117ЛГВ5 22/29,8 750 24

84,5

0,85 5 3237,5 213
ПЭД32-117ЛГВ5 32/43,4 1000 26

85

0,87 5,2 3997,5 272
ПЭД45-117ЛГВ5 45/61 1400 26

85

0,87 5 5137,5 360
ПЭД63-117ЛГВ5 63/85,4 2000 25

85

0,845 5 6657,5 475
ПЭДС90-117ЛГВ5 90/122 2000 37

85

0,86 5,2 9168,0 626
ПЭДС125-117ЛГВ5 125/169,5 2000 51,5

85

0,85 5,2 12968,0 906
*ПЭД12-117МВ5 12/16,3 380 26

84

0,85 5 2097,5 126
*ПЭД28-117МВ5 28/38 900 26

84,5

0,84 5 3617,5 242
*1ПЭД32-117МВ5 32/43,4 750 35,5

85

0,84 5 3997,5 272
*ПЭД40-117МВ5 40/54,3 1200 27

84,5

0,85 5 4377,5 300
*1ПЭД45-117МВ5 45/61 1000 36,5

85

0,86 5 5137,5 360
*ПЭД50-117МВ5 50/67,8 1400 28

84,5

0,86 5,2 5897,5 416
*ПЭД56-117МВ5 56/76 1400 31,5

84,5

0,86 5,2 6277,5 445
*1ПЭД63-17МВ5 63/85,4 1000 51,5

85

0,85 5 6657,5 475
*ПЭД70-17МВ5 70/94,9 1500

38

85 0,85 5 7037,5 498
*ПЭД80-117МВ5 80/108,5 1600

39

84,5 0,86 5,2 8408,0 570
*ПЭДС100-117МВ5 100/135,6 2000

38,5

85 0,85 5,2 9928,0 690
*ПЭДС140-117МВ5 140/189,9 2000

53,5

84,5 0,85 5,2 13738,0 962
*ПЭДС180-130МВ5 180/241,6 2300

60

85 0,87 6 12653,0 1039
*ПЭДС250-130МВ5 250/340 2300

85

85 0,86 6 15405,0 1510
*ПЭДСЗ60-130МВ5 360/489 2300

122

85 0,87 6 23056,0 2039

* Электродвигатели выпускаются по отдельному заказу. По желанию заказчика могут быть изготовлены электродвигатели других мощностей

                   

 


 

Таблица 10П – Паспортные данные станков-качалок нормального ряда по ГОСТ 5866-76

Обозначение

станка-качалки

Паспортные характеристики

, т , Н×м , м/мин , м/мин , кВт
СК1,5-0,42-100 1,5 10 1,5 6,3 2,0
СК2-0,6-250 2,0 25 1,5 9 2,8
СК3-0,75-400 3,0 40 1,5 11,25 5,0
СК3-1,2-630 3,0 63 2,2 18 7,0
СК4-2,1-1600 4,0 160 4,2 31 10
СК5-3,0-2500 5,0 250 6,5 45 20
СК6-2,1-2500 6,0 250 4,5 31 20
СК8-3,5-4000 8,0 400 8,3 42 40
СК12-2,5-4000 12,0 400 6,0 30 28
СК20-4,5-12500 8,0 560 8,3 42 28
СК10-3,0-5600 10,0 560 6,5 36 28
СК10-4,5-8000 10,0 800 9,0 45 40
СК12-3,5-8000 12,0 800 10,0 35 40
СК15-3,5-12500 15,0 1250 8,3 35 55
СК12-2,5-40000 20,0 1250 9,0 45 55

 

Таблица 11П ­ техническая характеристика скважинных насосов исполнения НВ1С

Насос

Диаметр насоса, мм

Длина хода
плунжера, мм

подача при 10-двойных ходов в минуту, м3/сут

Напор, м

Длина плунжера, мм

Масса, кг, (не более)

1 2 3 4 5 6 10
НВ1С-29-12-15

29

1200 11,4 1500 1200 36,0
НВ1С-29-18-15

1800

17,1

2500

1800

42,3
НВ1С-29-18-25

48,0

НВ1С-29-25-15

2500

23,8

1500 1200
НВ1С-29-25-25 2500 1800

53,5

НВ1С-29-30-15

3000

28,5

1500 1200
НВ1С-29-30-25 2500 1800 59,5
НВ1С-32-12-15

32

1200 14,0 1500 1200 33,0
НВ1С-32-18-15

1800

21,0

2200

1800

39,0
НВ1С-32-18-22

45,0

НВ1С-32-25-15

2500

29,0

1500 1200
НВ1С-32-25-22 2200 1800

49,0

НВ1С-32-30-15

3000

35,0

1500 1200
НВ1С-32-30-22 2200 1800 53,5
НВ1С-38-12-15

38

1200 20,0 1500 1200 52,0
НВ1С-38-18-15

1800

29,5

2000

1500

62,5
НВ1С-38-18-20 64,5
НВ1С-38-25-15

2500

41,0

1509 1200 69,5
НВ1С-38-25-20 2000 1500 72,5
НВ1С-38-30-15

3000

49,0

1500 1200 77,5
НВ1С-38-30-20 2000 1500 81,5
НВ1С-38-35-15

3500

57,5

1500 1200 85,5
НВ1С-38-35-20 2000 1500 88,5
НВ1С-44-12-15

44

1200 26,3

1500

1200

48,0
НВ1С-44-18-15 1800 39,4 54,5
НВ1С-44-25-15 2500 54,7 61,5
НВ1С-44-30-15 3000 65,6 67,5
НВ1С-44-35-15 3500 76,6 74,0
НВ1С-57-18-12

57

1800 66,1

1200

4750 72,5
НВ1С-57-25-12 2500 91,8 5350 80,0
НВ1С-57-30-12 3000 110,2 5950 88,5
НВ1С-57-35-12 3500 128,5 6510 96,5

 


 

Таблица 12П ­ техническая характеристика насосных штанг

Показатель

Величина показателя для штанг диаметром, мм

16 19 22 25
Площадь сечения, см2 2,0 2,8 3,8 4,9
Вес 1 погонного метра в воздухе, Н 17,15 23,05 30,78 40,18
Диаметр штанговой муфты, мм 34 42 46 55

 

Таблица 13П – Область применения штанг [13, c. 92]

Сталь

марки

Вид термической обработки

Область применения штанг

Допускаемое приведенное напряжение в штангах, МПа, не более

Условия эксплуатации по коррозионности продукции скважины Диаметр скважинных насосов (от– до), мм
40 Нормализация   Нормализация с последующим поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ Некоррозионные 28-95   28-43     55-95 70   120     100
20Н2М Нормализация   Нормализация с последующим поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ   Некоррозионные Коррозионные с влиянием Н2S Некоррозионные Коррозионные без влияния Н2S Некоррозионные Коррозионные 28-95   28-43   55-95   90   60   130 110  
20Н2М Объемная закалка и высокий отпуск   28-95   28-95 100   100   70
15Н3МА Нормализация с последующим поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ Некоррозионные     Коррозионные с влиянием Н2S 28-43 55-95   28-95 170 150   120
15Х2НМФ Закалка и высокий отпуск или нормализация и высокий отпуск Некоррозионные   Коррозионные без влияния Н2S 28-95   28-95 100   90

 


 

Таблица 14П – Технические характеристики электродвигателей станков-качалок

Тип двигателя

Номинальная мощность, кВт

Для условий номинальной нагрузки

КПД,% , доли ед.
АОП-41-4 1,7 81,0 0,82
АО2-22-4 2,2 82,5 0,83
АОП-42-4 2,8 83,0 0,84
АО2-31-4 3,0 83,5 0,84
АОП-51-4 4,5 84,5 0,85
АОП2-41-4 4,0 85,0 0,81
АОП2-42-4 5,5 87,0 0,82
АОП-52-4 7,0 86,0 0,86
АОП2-51-4 7,5 88,0 0,83
АОП-62-4 10,0 86,5 0,87
АОП2-52-4 10,0 88,0 0,83
АОП-63-4 14,0 87,5 0,87
АОП2-61-4 13,0 88,0 0,84
АОП-72-4 20,0 88,0 0,87
АОП-71-4 22,0 89,5 0,85
АОП-73-4 28,0 89,0 0,87
АОП2-72-4 30,0 90,0 0,85
АОП-84-4 40,0 90,0 0,88
АОП2-81-4 46,0 91,0 0,89
АОП2-82-4 55,0 92,0 0,89

 


 

Библиографический список

1. Абубакиров, В. Ф. Буровое оборудование: справочник, том 1 и 2./ В. Ф. Абубакиров, В. Л. Архангельский, Ю. Г. Буримов и др./ – М.: Недра, 2002. – 500 с.

2. Баграмов Р. А. Буровые машины и комплексы: учебное пособие для вузов/Р. А. Баграмов/ М.: Недра, 1988. – 501 с.

3. Ефимченко С. И., Прыгаев А. К. Расчет и конструирование оборудования нефтяных и газовых промыслов. Часть I Расчет и конструирование оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин. Учебник для ВУЗов / С. И. Ефимченко, А. К. Прыгаев /. – М.: Издательство «Нефть и газ». РГУ им. И. М. Губкина, 2006. – 736 с.

4. Ильский А.Л. Расчет и конструирование бурового оборудования: учебное пособие для вузов /А. Л. Ильский, Ю. В. Миронов, А. Г. Чернобыльский/ – М.: Недра, 1985. – 457 с.

5. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в MathCAD. Учебный курс / Е. Г. Макаров / – М., С-П. «ПИТЕР» 2005. – 448с.

6. Макушкин Д.О., Спирин Т.С. Расчёт и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учебное пособие / Д. О. Макушкин, Т. С. Спирин / Электронный документ УМКД. Красноярск ИПЦ СФУ, 2009. – 158 с.

7. Объединенные машиностроительные заводы. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. Справочное пособие /Коллектив авторов / – Екатеринбург 2002 г. ОМЗ, – 660 с.

8. Элияшевский И.В., Стронский М.Н., Орсуляк Я.М. Типовые задачи и расчеты в бурении. Учебное пособие для техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1982. – 296 с.

9. Р. Х. Гафаров, Р. Г. Шарафиев, Р. Г. Ризванов. Краткий справочник инженера-механика. Основные формулы и справочные данные по расчетам на прочность. – Уфа: изд-во УГНТУ, 1995. – 112 с.

10. Чичеров Л.Г. и др. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования. Учебное пособие, 1987 г.

11. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в MathCAD. Учебный курс /Е.Г. Макаров/ М., С-П.: «ПИТЕР» 2005. – 448с.

12. Алямовский А.А. COSMOSWorks. Основы расчета конструкций на прочность в среде SolidWorks. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 784 с., ил. (Серия «Проектирование»).

13. Справочник инженера по добыче нефти. Уфимский государственный нефтяной технический университет. 2002 г.


СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ. 3

Часть первая. Задачи и методические указания по расчету и автоматизированному проектированию машин и оборудования для бурения скважин на нефть и газ. 6

1.1. Разработка кинематических схем и анализ режимов нагружения механизмов. 6

Задача № 1.1.1 Разработка кинематических схем. 6

Задача № 1.1.2 Расчет режима нагружения при спуско-подъемных операциях. 10

Задача № 1.1.3 Расчет режима работы деталей ротора. 11

Задача № 1.1.4 Расчет нагружения бурового насоса. 12

1.2. Задачи по расчетам деталей основных механизмов на прочность и выносливость. 15

Задача № 1.2.5 Расчет прочности ствола бурового вертлюга по методу МКЭ.. 15

Задача № 1.2.6 Расчет трубных плашек плашечного превентора. 17

Задача № 1.2.7 Расчет устьевой крестовины.. 18

Задача № 1.2.9 Расчет корпуса плашечного превентора. 21

Задача № 1.2.10. Расчет корпуса гидроцилиндра. 22

Задача № 1.2.11Расчет быстроходного вала ротора. 23

Задача № 1.2.12Проверочный расчет трансмиссионного вала трехпоршневого бурового насоса одностороннего действия. 27

1.3. Задачи по анализу и оценке работоспособности основных механизмов буровых установок, их сборочных единиц и деталей. 29

Задача № 1.3.13 Расчет тяговой характеристики СПК.. 29

Задача № 1.3.14 Расчет тормозной системы буровой лебедки. 31

Задача № 1.3.15 Расчет талевого каната. 34

Задача № 1.3.16 Разработка программы отработки талевого каната. 36

Задача № 1.3.17 Расчет барабана и тормозного шкива лебедки. 38

Задача № 1.3.18 Расчет основной опоры вертлюга. 42

Задача № 1.3.19 Поверочный расчет выбранного подшипника основной опоры стола ротора. 45

Задача № 1.3.20 Проверочный расчет на статическую прочность и выносливость элемента гидравлической части бурового насоса. 50

Задача № 1.3.21 Расчет прочности и долговечности цепной передачи. 53

Задача № 1.3.22 Расчет сцепных фрикционных муфт. Определение запаса сцепления 55

Задача № 1.3.23 Расчет сцепных фрикционных муфт. Определение запаса крутящего момента муфты. 57

Задача № 1.3.24 Расчет нагрузок на муфту МШ-700 и коэффициента запаса сцепления 58

Задача № 1.3.25 Расчет буровой вышки. 61

Задача № 1.3.26 Сравнение массы буровых установок. 65

Часть вторая. Расчет и автоматизированное проектирование оборудования для добычи и подготовки нефти и газа. Задачи по расчетам и методические указания по их решению. 66

2.1 Расчеты элементов поршневых и плунжерных нефтепромысловых насосов. 66

Задача № 2.1.1 Расчет конструкции гидравлической части поршневого насоса 66

Задача № 2.1.2 Расчет пневмокомпенсатора поршневого насоса. 70

2.2 Расчеты элементов скважинных насосных установок и погружного нефтепромыслового оборудования. 71

Задача № 2.2.3 Подбор установки погружного ЭЦН.. 71

Задача № 2.2.4 Подбор погружного электродвигателя (ПЭД) 74

Задача № 2.2.5 Определение рабочих характеристик винтового насоса и подбор ПЭД 75

Задача № 2.2.6 Подбор одноступенчатую колонну насосных штанг к указанному типоразмеру штангового погружного насоса. 76

Задача № 2.2.7 Подбор станка-качалки (СК) для привода насоса из задачи № 2.2.6 78

Задача № 2.2.8 Подбор электродвигателя для СК.. 78

Задача № 2.2.9 Расчет усилия предварительной затяжки фланцевого соединения 80

Задача № 2.2.10 Расчет механического пакера. 82

2.3 Расчет агрегатов для подземного ремонта скважин. 84

Задача № 2.3.11 Расчет коэффициента запаса выносливости вала лебедки и максимального прогиба подъемного вала. 84

Задача № 2.3.12 Проектирование сосуда, работающего под давлением. 86

Приложения. 88

Приложение А – Методика расчетов с использованием программы MathCAD. 88

Приложение Б – Табличные данные для расчетов параметров бурового оборудования, нагрузок и напряжений в его элементах. 92

Приложение В – Исследование напряжения в деталях оборудования посредством МКЭ 99

Расчетное исследование прочности ствола вертлюга УВ-320 МА.. 100

Расчетное исследование прочности трубных плашек превентора. 116

Расчетное исследование прочности устьевой крестовины.. 121

Расчетное исследование прочности пневмоаккумулятора. 123

Расчетное исследование прочности корпуса превентора. 125

Расчетное исследование прочности гидроцилиндра. 127

Расчетное исследование прочности ствола вертлюга УВ-320 МА в программе Inventor PRO 130

Решение задачи 2.3.12 в программе Inventor PRO.. 138

Приложение Г – Насосное скважинное оборудование. 141

Библиографический список. 149

СОДЕРЖАНИЕ. 150


 

Учебное издание

 

Подготовлено к изданию РИО БИК СФУ

 

 

Подписано в печать        2017 г. Формат 60х84/16

Бумага офсетная. Печать плоская

Усл. печ. л.       Уч.-изд. л.

Тираж ??? экз. Заказ (дает РИО)

 

 

Редакционно-издательский отдел

Библиотечно-издательского комплекса

Сибирского федерального университета

660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Тел/факс (391) 206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru

http://rio.sfu-kras.ru

 

Отпечатано Полиграфическим центром

Библиотечно-издательского комплекса

Сибирского федерального университета

660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а

Тел. 206-26-58, 206-26-49

 

 


















Сейчас читают про: