Введение к работе
Актуальность работы. Успешное функционирование системы управления буровыми установками, во многом определяет технический уровень и производительность поисковоразведочных и буровых работ.
На эффективность функционирования системы дистанционного управления буровыми установками оказывает влияние надежность источников питания пневматической системы, в качестве которых наибольшее распространение в нефтегазовой отрасли получили воздушные компрессоры типа 4ВУ1-5/9.
Несмотря на наличие существенных достоинств, таких как простота, надежность в эксплуатации и высокая ремонтопригодность, данные компрессорные станции имеют такой недостаток как высокая температура сжатого воздуха на выходе из компрессора. Это негативно сказывается на рабочем режиме компрессорной станции буровой установки (КСБУ) из-за частых остановок вследствие перегрева компрессора. Высокая температура компримиро-ванного воздуха снижает долговечность пневмоуправляемого оборудования и механизмов системы дистанционного управления буровых установок.
В связи с этим работы, направленные на снижение температуры компри-мированного воздуха компрессора повышением эффективности теплообменников воздушного охлаждения (ТВО) КСБУ, совершенствованием конструкции и технологии изготовления, являются актуальными.
Цель диссертационной работы. Повышение тепловой эффективности теплообменника воздушного охлаждения компрессорной станции буровой установки совершенствованием конструкции и технологии производства.
Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Анализ существующих конструкций КСБУ и оценка эффективности их работы.
-
Обоснование конструкторско-гєометрических параметров и компоновки трубных пучков ТВО повышенной тепловой эффективности.
-
Создание стенда для проведения натурных испытаний по оценке тепловой эффективности ТВО КСБУ.
-
Исследование влияния загрязнений наружной поверхности оребрённых труб на тепловую эффективность ТВО и разработка эффективного способа механизированной очистки при их изготовлении.
-
Исследование тепловой эффективности ТВО двухконтурного исполнения с зигзагообразной компоновкой трубного пучка.
Научная новизна:
-
Разработана методика экспериментального исследования тепловой эффективности теплообменников воздушного охлаждения, позволяющая определять общую теплопередачу между теплоносителями, исключая при этом влияние физических свойств охлаждающего воздуха.
-
Установлена эмпирическая зависимость термического сопротивления загрязнений смазочно-охлаждающей жидкости от числа Рейнольдса охлаждающего воздуха в пределах 1686 — 11342, позволяющая определять теплопередачу оребрённых труб при проектировании теплообменников воздушного охлаждения, с учётом загрязнений наружной поверхности в процессе эксплуатации КСБУ.
Практическая ценность:
1. Испытания ТВО новой конструкции на разработанном стенде, проведённые в ОАО «Красный пролетарий», показали высокую тепловую эффективность трубного пучка двухконтурного исполнения, позволяющего снизить температуру компримированного воздуха на выходе из КСБУ 4ВУ1-5/9 в 5 раз (со 165 до 30С), что обеспечивает стабильность рабочего режима КСБУ и эксплуатационных показателей нневмоунрав-ляемого оборудования, а так же механизмов системы дистанционного управления буровыми установками 1 и 2 категорий.
-
Разработанное устройство для механизированной очистки при накатке наружных поверхностей оребрённых труб ТВО от загрязнений СОЖ, успешно прошло испытание в технологическом потоке производства и принято к внедрению в ОАО «УТС-Туймазыхиммаш».
-
Применение оребрённых труб с развитой поверхностью позволило в 1,5 раза снизить металлоёмкость теплообменников воздушного охлаждения компрессорных станций буровых установок.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось на международном научном симпозиуме им. М. А. Усова студентов и молодых ученых (г. Томск 2005г.); VI-ой Всероссийской (с международным участием) научно-технической конференции «Механики XXI - веку» (г. Братск 2007г.); Всероссийской научно-методической конференции «Инновации и наукоемкие технологии в образовании и экономике» (г. Уфа 2007-2010г.); Международной научно-практической конференции «Экономическое, социальное и культурное развитие Западного Казахстана» (г. Орал 2008г.); II Всероссийской студенческой научно-практической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (г. Казань 2008г.); В VIII конгрессе нефтегазопромышленников (г. Уфа 2009г.); IX Российской научно-практической конференции (г. Оренбург 2009г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе одна статья в издании включенном в перечень ВАК РФ, получен 1 патент РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, приложений и содержит 114 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 15 таблиц, список использованной литературы из 103 наименований.
