Высота подъёма жидкости определяется

 

(1.108)

 

Таким образом, утечки через плунжерную пару составлют

что является допустимой величиной в данных условиях.

Утечки в зазоре плунжерной пары можно рассчитать, опираясь на законы гидравлики, если рассмотреть движении жидкости через плунжерную пару, как движении жидкости по кольцевому сечению, образованному цилиндром и плунжером.

Расход жидкости через кольцевое сечение можно рассчитать по формуле полученной из уравнения Пуазейля

 

(1.109)

 

где - расход жидкости через кольцевое сечение;

- зазор между цилиндром и плунжером,

- перепад давления,

- вязкость жидкости,

- длина зоны контакта, .

 

 

Таким образом, утечки через плунжерную пару составляют

, что является допустимой величиной в данных условиях.

 

1.5.2 Расчет муфты на прочность

Муфта выполняется в виде стальной трубы. На муфту действует осевая сила равная весу колонны НКТ плюс вес жидкости в колонне НКТ.

Вес колонны НКТ Æ73 мм

 

(1.110)

 

где - вес одного метра НКТ

- длина колонны НКТ

Вес жидкости в колонне НКТ

 

, (1.111)

 

где - плотность пластовой жидкости

- объём колонны НКТ;

- объём штанг.

Объём колонны НКТ

 

(1.112)

 

где - диаметр колонны НКТ.

 

 

Поскольку колонна штанг состоит из двух ступеней, то объём штанг равен

(1.113)

 

Объём штанг определяем

 

(1.114)

 

Осевая сила

(1.115)

 

Площадь опасного сечения

 

, (1.116)

 

где - наружный диаметр муфты

- внутренний диаметр муфты

 

 

Напряжение растяжения

, (1.117)

 

где допускаемое напряжение для стали марки Д

Поскольку условие прочности выполняется, то муфту можно изготовить из материала сталь марки Д.

 

1.5.3 Проверочный расчёт резьбы муфты

Присоединение муфты с колонной НКТ осуществляется посредством резьбового соединения. Зная наибольшую нагрузку на один виток резьбы, можно составить условие прочности этого витка на срез, смятие и износостойкость контактной поверхности резьбы.

Условие прочности резьбы на срез

 

(1.118)

 

где – внутренний диаметр резьбового соединения, ;

– высота срезаемого сечения резьбы,

– коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между витками резьбы,

– коэффициент неполноты резьбы,

 

(1.119)

 

где допускаемое напряжение для стали марки Д.

Условие прочности резьбы на срез выполняется.

Условие прочности резьбы на смятие

(1.120)

 

где – внутренний средний диаметр вершин,

– внутренний средний диаметр впадин,

 

 

1.5.4 Расчёт плунжера на прочность

Осевая сила действующая на плунжер рассчитана и состовляет

Площадь опасного сечения

 

 

Напряжение растяжения

 

 

Условие прочности плунжера на растяжение выполняется.

 

1.5.5 Проверочный расчёт резьбы плунжера

Условие прочности резьбы на срез

– высота резьбы,

 

Условие прочности резьбы на срез выполняется.

Условие прочности резьбы на смятие

 

 

Условие прочности резьбы на смятие выполняется.

Страгивающую нагрузку в резьбе плунжера определяем по формуле Шумилова

(1.121)

 

где - средний диаметр трубы под резьбой в её основной плоскости;

- длина резьбы с полными витками,

- угол профиля резьбы,

- угол трения,

- коэффициент, учитывающий влияние основного тела трубы более жесткого, чем ослабленная резьбовая часть.

 

(1.122)

(1.123)

 

где - номинальная толщина трубы,

- толщина тела трубы под резьбой,

 

 

Страгивающая нагрузка равна

Значит, разрушение в сечении плунжера ослабленном резьбой от страгивающей нагрузки не происходит.

 

1.5.6 Определение потерь мощности на трение в плунжерной паре

Мощность, расходуемая на преодоление трения плунжера в цилиндре

 

, (1.124)

 

где - сила трения плунжера в цилиндре.

, (5.19)

 

Сравнение потерь мощности в плунжерной паре и устьевом сальнике показаны на рисунке 1.25.

Анализируя диаграмму потерь мощности на трение в устьевом сальнике и плунжерной паре, мы видим, что в плунжерной паре они меньше почти в 3 раза.

 

Рисунок 1.25 – Сравнительная характеристика потерь мощности в сальнике и плунжерной паре

 

1.6 Уровень унификации и стандартизации усовершенствованной арматуры устья скважины

 

Большой экономический эффект при конструировании машин дают унификация и стандартизация деталей узлов и агрегатов.

Унификация состоит в многократном применении в конструкции одних и тех же элементов, что способствует сокращению номенклатуры деталей и уменьшению стоимости изготовления, упрощению эксплуатации и ремонта машин.

Унификация конструктивных элементов позволяет сократить номенклатуру обрабатывающего, мерительного и монтажного инструмента. Унификация оригинальных деталей и узлов может быть внутренней (в пределах данного изделия) и внешней (заимствование деталей с иных машин данного или смежного завода).

Степень унификации оценивают коэффициентом унификации, который представляют как отношение [п.и.орлов том1]

 

(1.125)

 

где Z _ун. – число унифицированных деталей;

Z – общее число деталей изделия.

 

 

Стандартизация- это есть регламентирование конструкций и типоразмеров широко применяемых машиностроительных деталей, узлов и агрегатов.

Почти в каждой специализированной проектной организации стандартизируют типовые для данной отрасли машиностроения детали и узлы. Стандартизация ускоряет проектирование, облегчает изготовление, эксплуатацию и ремонт машин и при целесообразной конструкции стандартных деталей способствует увеличению надежности машин.

Стандартизация дает наибольший эффект при сокращении числа применяемых типоразмеров стандартов, т. е. при их унификации. В практике проектных организаций эта задача решается выпуском ограничителей, содержащих минимум стандартов, удовлетворяющих потребностям проектируемого класса машин.

Степень стандартизации оценивают коэффициентом [П.И.Орлов том1]

(1.126)

 

где N_с – число стандартных деталей;

N – общее число деталей в изделии.

 

 

Заводская стандартизация и унификация содействуют уменьшению номенклатуры материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, упрощают планирование производства, сокращают объем документации, применяемой на заводе, упорядочивают ее обращение, облегчают снабжение.

Задачей стандартизационного контроля является обеспечение внедрения государственных, отраслевых и заводских стандартов в производство. Стандартизационный контроль способствует максимальному применению в технической документации стандартных и унифицированных материалов, конструктивных элементов, деталей и узлов, а также строгому соблюдению правил, норм и требований, регламентированных стандартом. Таким образом, стандартизационный контроль несет в себе функции не только контроля,

 

3 Экономическая эффективность усовершенствованного устьевого оборудования

 

3.1 Общие сведения

 

Оценка экономического эффекта от внедрения в эксплуатацию предлагаемой в данном дипломном проекте модернизированного оборудования устья скважины выполняется в сравнении затрат на изготовление и эксплуатацию стандартного оборудования устья (устьевой сальник типа СУС).

В результате внедрения предложенного оборудования устья скважины увеличивается межремонтный период работы скважины, повышается надёжность работы установки, а также снижаются затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт оборудования устья скважины.

Следовательно экономический эффект от внедрения предложения будет осуществлён в виде сокращения затрат на обслуживание установки, а также увеличение межремонтного периода работы установки.

За базу сравнения возьмем серийное устьевое оборудование в условиях эксплуатации ВНГДУ "Мегион-нефтегаз" ОАО «Славнефть».

3.2 Исходные данные для расчетов

 

Исходные данные для расчета и приведены в таблице 3.1

Из таблицы 3.1 видно, что общие затраты на замену устьевого сальника типа СУС устьевой арматуры в связи с текущим ремонтом определяется как сумма 6, 7, 8, 9 статей, равная 29485 руб.

Из таблицы 3.1 видно, что общие затраты в связи с капитальным ремонтом определяется как сумма 6, 7, 8, 10 статей, равная 35775 руб.

 

 

Таблица 3.1 - Исходные данные для расчетов

Показатель	Базовый вариант
1. Плановый межремонтный период устьевой арматуры, сут.
2. Нормативный срок службы устьевой арматуры, год
3. Число текущих ремонтов устьевой арматуры в год
4. Цена устьевой арматуры, руб.
5. Цена устьевого сальника типа СУС, руб.
6. Затраты на монтаж-демонтаж устьевой арматуры, руб.
7. Затраты на завоз-вывоз оборудования, руб.
8. Затраты на техническое обслуживание, руб.
9. Затраты на текущий ремонт устьевой арматуры, руб.
10. Затраты на капитальный ремонт устьевой арматуры, руб.

 

 

3.3 Расчет единовременных затрат

 

Затраты на основные материалы для изготовления одного модернизированного оборудования устья скважины представлены в таблице 3.2

 

Таблица 3.2 - Расчет стоимости основных и вспомогательных материалов

Наименование материалов (изделий)	Расход на еди-ницу	Цена Руб.	Сумма Руб.
Круг 36 сталь 38XМЮА кг	25,48	18,55	472,61
Круг 45 сталь 45 кг	0,300		5,4
Круг 65 сталь 45 кг	23,7	17,39	412,29
Круг 100 сталь 45 кг	7,4	16,64	123,13
Круг 120 сталь 45 кг	2,8	16,29	45,63
Круг 300 сталь 20 кг	23,8	16,3	388,03
Масло индустриальное кг	2,750	6,80	18,70
Проволока сварочная 1,2-0-С кг	0,040	25,21	1,01
Пропан кг	1,140	6,37	7,26
Растворитель 646 кг	0,250	25,76	6,44
Эмаль ПФ-115 (серая) кг	0,350	45,76	16,02
Итого			1496,52

Затраты на комплектующие изделия для одного модернизированного оборудования устья скважины представлены в таблице 3.3

 

Таблица 3.3 - Расчет стоимости покупных изделии

Комплектующие изделия	Количество	Цена, руб.	Сумма, руб.
1. Кольцо 080-090-58-2-2 ГОСТ 9833-73		35,4	35,4
2. Кольцо 070-080-58-2-2 ГОСТ 9833-73		31,27	31,27
3. Кольцо 065-070-30-2-2 ГОСТ 9833-73		23,6	23,6
4. Кольцо 058-063-30-2-2 ГОСТ 9833-73		15,93	15,93
5. Винт М8х16 ГОСТ 1481-84
Итого			124,2

 

В таблице 3.4 приведен расчет основной заработной платы при изготовлении одного модернизированного оборудования устья скважины.

 

Таблица 3.4 - Расчет основной заработной платы

Наименование работ	Разряд	Норма времени,ч	Тарифная ставка, руб/ч	Сумма, руб
1. Заготовка
2. Механическая обработка:
- токарные работы
-фрезерные работы		1,5		70,5
-сверлильные работы		1,5
3.Кузнечно-пресовочные работы
4. Термическая обработка		1,5
5. Сварные работы
6.Слесарно-сборочные работы		2,5		117,5
7. Малярные работы
Итого
Премия (54%)				421,2
За условия труда (10,5%)				85,05
Районный коэффициент (50%)
Итого				1721,25
Прочие доплаты (12%)				206,55
Всего				1927,8

 

 

Таблица 3.5 – Калькуляция стоимости одного модернизированного оборудо-

вания устья скважины

 

Наименование затрат	Сумма, руб.
1. Основные материалы	1496,52
2. Комплектующие изделия	124,2
3. Транспортно-заготовительные расходы (10 % от суммы статей 1, 2)	311,7
4. Топливо и энергия на технологические цели(3,37руб на 1кг материала)	4,35
5. Основная заработная плата	1927,8
6. Дополнительная заработная плата (19 % от статьи 5)	243,54
7. Отчисления на социальные нужды (33,8 % от суммы статей 5, 6)	515,55
8. Цеховые расходы (287 % от суммы статей 5, 6)	5158,31
9. Общепроизводственные расходы (95% от суммы статей 5, 6)	1707,45
10. Производственная себестоимость продукции (сумма статей с 1 по 9)	10843,39
11. Внепроизводственные расходы (3 % от статьи 10)	325,3
12. Полная себестоимость продукции (сумма статей 10 и 11)	11168,69
13. Прибыль (25% от статьи 12)	2792,17
14. Цена предприятия (сумма статей 12 и 13)	13960,86
15. Налог на добавленную стоимость (18 % от статьи 14)	2512,96
16. Отпускная цена (сумма статей 14 и 15)	16473,82

 

Цена модернизированного оборудования устья скважины определяется по формуле

 

Ц_м = Ц_б - Ц_бу + Ц_му=45000 - 24560+ 16473,82= 36913,82 руб (3.1)

где Ц_б – цена базового оборудования устья скважины, руб.;

Ц_бу - цена базового узла, руб.;

Ц_му – цена нового узла, руб.

 

 

3.4 Расчет годовых эксплуатационных затрат потребителя

 

Таблица 3.6 – Частота ремонтов до и после усовершенствования

Параметр	Оборудование
До усовершенствования	После усовершенствования
Межремонтный период, мес
Ремонтный цикл, мес

 

Годовые текущие затраты при использовании мероприятия у потребителей без учета амортизационных отчислений определяется по формуле

 

Базовый (3.2)

Новый (3.3)

где Р – число текущих ремонтов до и после усовершенствования;

Р – число капитальных ремонтов до и после усовершенствования;

G – затраты на текущий ремонт до и после усовершенствования, руб.;

G – затраты на капитальный ремонт до и после усовершенствования, руб.;

 

Базовый

Новый

 

Базовый И₁ = 2 · 29485 + 1·35775 = 94745 руб.

Новый И₂ = 1 · 29485 + 0,5 ·35775 = 47372,5 руб.

 

 

3.5 Расчет экономического эффекта от применения усовершенствования

 

Коэффициент реновации основных фондов с учетом фактора времени определяется по формул

(3.4)

 

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности капвложений,

Е_н=0,1;

t_n - нормативный срок обновления, t_n = 9 лет.

Определим стоимостную неизменную оценку годовых затрат расчетного периода на реализацию мероприятий по формуле

 

З_i = И_i + (К_р + Е_н) · Ц_i, (3.5)

где И_i – годовые текущие издержки до и после усовершенствования, руб.;

Ц_i– цена оборудования устья скважины до и после усовершенствования, руб.

Базовый З₁ = 94745 + (0,0736+ 0,1) · 45000 = 102557 руб.

Новый З₂ = 47372,5 + (0,0736 + 0,1) · 36913,82 = 53780,74руб

Экономический эффект за расчетный период определяется по формуле

 

(3.6)

 

 

Среднегодовой экономический эффект определяется по формуле

 

(3.7)

Таблица 3.7 – Технико-экономические показатели

Показатель	Вариант	Отклонения
базовый	новый	абсолют.	в %
1. Объем внедрения			-	-
2. Срок службы, год			-	-
3. Годовые текущие затраты потребителя, руб.		53780,74	48776.26	47,56
4. Коэффициент реновации основных фондов	0,074	0,074	-	-
5. Неизменная по годам стоимостная оценка затрат на реализацию мероприятия, руб./год		47372,5	47372,5
6. Экономический эффект за расчетный период, руб.	-	280969,24	-	-
7. Среднегодовой экономический эффект, руб.	-	31218,8	-	-

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Характерными особенностями развития нефтяной промышленности в нашей стране за последнее время является увеличение разработок новых конструкций оборудования уплотнения устья скважины.

Достоинством предлагаемого усовершенствования является то, наиболее распространенным видом механизированной добычи нефти являются установки скважинных штанговых насосов (ШСНУ), которыми в странах СНГ оборудовано свыше 57 % общего фонда нефтяных скважин. С точки зрения экономических возможностей ШСНУ обеспечивают высокий напор в диапазоне подач от 5 до 50 м³/сут. В области подач от 1 до 40 м³/сут. ШСНУ имеет более высокий к.п.д. по сравнению с другими способами добычи нефти, и при подаче, равной 35 м³/сут., он может достигать максимального значения (37%). Таким образом, применение ШСНУ для работы в условиях малого дебита скважин является наиболее выгодным.

Данный способ применим для всех видов станков-качалок малой, средней и большой грузоподъемности, дешев, прост и эффективен. Благодаря применению этого устройства сводится до минимума число потенциальных ремонтов по смене устьевого оборудования.

В разделе «Безопасность и экологичность проекта» рассмотрены вопросы охраны окружающей среды, безопасности труда, обеспечения пожаробезопасности, электробезопасности, освещенности, защиты от шума и вибрации.

Экономическая эффективность предложенного усовершенствования потверждена расчетом, экономический эффект за расчетный период составил 280969 рубля 24 копеек.