Исследование влияния параметров вакуумной электронно-лучевой сварки на структуру и свойства сварного соединения пробки откачного отверстия термоизолированной трубы
Объектом исследования является: Сварное соединение пробки откачного отверстия термоизолированной трубы
Цель работы: Отработка технологии электронно-лучевой сварки (ЭЛС) теплоизолированной лифтовой трубы с пробкой, помещенной в откачное отверстие в одном технологическом режиме “откачка вакуума — сварка”.
Степень внедрения: Разработанная технология ЭЛС трубы с пробкой внедрена в технологический процесс производства труб с экранно-вакуумной изоляцией на предприятие ООО “НПФ Кубаньнефтемаш”.
Оглавление С.
Введение …………………………………………………………………………………………… 14
1. Литературный обзор ………………………………………………………………………. 17
1.1 Применение теплоизолированных лифтовых труб в
нефтегазодобывающей промышленности ……………………………………………. 17
1.1.1 Применение ТЛТ для предотвращения оттаивания
многолетнемерзлых пород вокруг ствола скважины …………………………….. 17
1.1.2 Применение ТЛТ для предотвращения парафинообразования в
лифтовой колонне ……………………………………………………………………………… 19
1.1.3 Применение ТЛТ для закачки горячей воды или пара в скважину при
добыче высоко вязкой нефти ……………………………………………………………… 20
1.1.4 Применение ТЛТ для предотвращения гидратообразования …………. 22
1.1.5 Применение ТЛТ в морских скважинах ……………………………………….. 22
1.2 Обзор отечественных и зарубежных конструкций теплоизолированных
обсадных и лифтовых труб…………………………………………………………………. 23
1.3 Освоение технологии производства труб лифтовых
теплоизолированных (тлт) ………………………………………………………………….. 30
1.4 Стали, применяемые для производства термолифтовых труб и способы
их сварки ………………………………………………………………………………………….. 32
1.5 Концентрированные потоки энергии ……………………………………………… 33
1.6 Особенности вакуумной электронно-лучевой сварки………………………. 34
1.7 Постановка задачи ………………………………………………………………………… 38
2. Материалы, оборудование и методы исследования …………………………… 41
2.1 Материал лифтовых труб, пробки и крышечки ……………………………….. 41
2.2 Оборудование для сварки ……………………………………………………………… 42
2.3 Анализ структуры сварных соединений …………………………………………. 45
3 Экспериментальная часть ………………………………………………………………… 46
4. Финансовый менеджмент и ресурсоэффективность ………………………….. 51
4.1 Планирование работ по электронно-лучевой сварке
теплоизолированной лифтовой трубы с пробкой …………………………………. 51
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений ……………………………….. 51
4.1.2 SWOT – анализ ………………………………………………………………………….. 52
4.1.3 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований …………………………………………………………………………………….. 56
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………………. 56
4.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования …………………………………………………………………………………….. 59
4.1.6 Разработка устава научно-технического проекта ………………………….. 60
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………….. 63
4.2.3 Разработка графика проведения проекта ……………………………………… 64
4.3 Обоснование необходимых инвестиций для разработки и внедрения ИР
…………………………………………………………………………………………………………. 69
4.3.1 Бюджет затрат на проектирование ………………………………………………. 69
4.3.2 Расчет материальных затрат проекта …………………………………………… 69
4.3.3 Основная заработная плата и дополнительная заработная плата
исполнителей проекта ………………………………………………………………………… 70
4.3.4 Отчисления в социальные нужды ……………………………………………….. 72
4.3.5 Накладные расходы ……………………………………………………………………. 73
4.3.6 Формирование бюджета затрат на проектирование ………………………. 74
4.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования ……………………………………… 75
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………. 79
5.1 Анализ вредных и опасных факторов на рабочем месте ………………….. 79
5.1.1 Производственный шум ……………………………………………………………… 80
5.1.2 Ультрафиолетовое излучение (УФИ) …………………………………………… 81
5.1.3 Запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны …………………. 82
5.1.4 Ожоги при сварочных работах …………………………………………………… 83
5.2 Защита от поражения электрическим током …………………………………… 84
5.2.1 Электробезопасность. Расчет защитного заземления ……………………. 84
5.2.3 Пожаровзрывоопасность …………………………………………………………….. 86
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………. 88
5.3.1 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……. 88
5.3.2 Мероприятия по защите окружающей среды ……………………………….. 88
5.4 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС ……………………………………… 89
5.4.1 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………….. 90
5.5 Социальная защита пострадавших на производстве ………………………… 91
5.5.1 Общие принципы возмещения причиненного вреда……………………… 91
5.5.2 Социальное страхование ……………………………………………………………. 92
5.5.3 Виды обеспечения по страхованию: …………………………………………… 93
5.5.4 Пособие по временной нетрудоспособности ………………………………… 94
5.5.5 Единовременные и ежемесячные выплаты …………………………………… 94
Заключение ……………………………………………………………………………………….. 96
Список публикаций студента ……………………………………………………………… 98
Приложение А …………………………………………………………………………………… 99
Приложение Б ………………………………………………………………………………….. 110
Список используемых источников…………………………………………………….. 113
В связи с истощением активно разрабатываемых в настоящее время
месторождений нефти, нефтегазодобывающие компании уделяют всё большее
внимание развитию методов разработки месторождений тяжелых нефтей и
природных битумов. Совершенствование технологий добычи
трудноизвлекаемых углеводородов приобретает всё большую актуальность,
поскольку запасы этих ресурсов уже превышают запасы обычной (легкой)
нефти и доля их будет возрастать по мере добычи легкой нефти. Наиболее
широко применяемыми методами добычи тяжелых нефтей и природных
битумов являются паротепловые обработки призабойных зон скважин [1].
Процесс паротепловой обработки скважины призабойной зоны заключается в
периодической закачке перегретого до 350 °С пара в добывающие скважины
для разогрева призабойной зоны пласта и снижения в ней вязкости нефти с
последующим извлечением разжиженного сырья.
Важным условием эффективности паротепловых методов является
сохранение высокой температуры пара в области его воздействия на пласт. Для
этого используют теплоизолированные трубы, которые состоят из коаксиально
расположенных труб с экранно-вакуумной изоляцией в межтрубном
промежутке. Кроме закачки горячей воды или пара в скважину при добыче
трудноизвлекаемой высоковязкой нефти теплоизолированные трубы с экранно-
вакуумной изоляцией применяют для предотвращения оттаивания
многолетнемерзлых пород вокруг ствола скважины, предотвращения
парафинообразования в лифтовой колонне и гидратообразования в морских
скважинах [2-4].
Условием долговременной работы теплоизолированной вакуумной
трубы является не только откачка межтрубного промежутка до высоких
значений вакуума, но и сохранения в межтрубном промежутке давления, не
превышающем мм.рт.ст. в течение всего времени работы
теплоизолированной трубы. При таком давлении длина свободного пробега
молекул остаточного газа превышает характерные геометрические размеры в
межтрубном промежутке и перенос тепла от внутренней трубы к наружной
происходит только за счет излучения, а перенос тепла газом (за счет
теплопроводности и конвекции) практически полностью исключается. Для
поддержания вакуума в межтрубный промежуток закладывается
газопоглотитель типа St-707 или ГП-ТЦЮ, играющий роль геттерного насоса в
процессе нагнетания в скважину перегретого до 350оС пара.
Заключительной и самой ответственной операцией в процессе
вакуумирования теплоизолированной трубы является герметизация откачного
отверстия. На производстве теплоизолированных труб данная задача решается
разными способами. Например, используют разборный узел герметизации
откачного отверстия, позволяющий проводить многократную откачку
межтрубного промежутка, герметичность которого обеспечивается за счет
медной прокладки [4, 5]. Также используют запрессовку стальной пробки или
стального шарика с последующей заваркой пробки или приваркой крышечки
поверх шарика [6]. Но в обоих случаях герметичность пробки часто нарушается
за счет деформации труб в скважине, собранных в колонну при паротепловом
воздействии или деформации металла в процессе приварки пробки или
крышечки, приводящей к нарушению герметичности в месте уплотнения
откачного отверстия и нарушения вакуумплотного соединения. Это приводит к
браку при производстве и нестабильности теплоизолирующих характеристик
труб.
Обеспечение вакуумплотного надежного соединения в области
откачного отверстия теплоизолированной трубы является важной задачей,
определяющей качественные характеристики конечного продукта. Для решения
задачи вакуумплотной герметизации откачного отверстия на заключительной
стадии процесса откачки перспективным является использование электронного
луча для вакуумной сварки трубы с пробкой, помещаемой в откачное
отверстие. Причем, деформация трубы в процессе эксплуатации или в процессе
приварки защитной крышки поверх пробки никоим образом не будут влиять на
герметичность сварного соединения пробки с трубой, и в межтрубном
промежутке будет сохраняться вакуум, обеспечивающий высокие
теплоизолирующие свойства.
Целью работы является отработка технологии электронно-лучевой
сварки (ЭЛС) теплоизолированной лифтовой трубы с пробкой, помещенной в
откачное отверстие в одном технологическом режиме «откачка вакуума —
сварка».
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить
следующие задачи:
1) провести электронно-лучевую сварку соединений трубы с пробкой по
различным технологическим режимам;
2) для дополнительной защиты пробки и проведения термической обработки
ранее сформированного сварного соединения, провести на ряде труб
аргонодуговую сварку крышечки к телу трубы с использованием
присадочного материала – проволоки марки Св-08;
3) осуществить анализ микроструктуры всех сварных соединений;
4) провести рентгенофазовый анализ основного металла и сварных соединений;
5) сделать замер микротвердость (HV) по ГОСТ 9450-76 «Измерение
микротвердости вдавливанием алмазных наконечников» на приборе ПМТ-3
сварных соединений;
6) на основе полученных данных выбрать наиболее рациональный режим
электронно-лучевой сварки трубы с пробкой, провести сварку по
предлагаемому режиму, промышленные испытания теплоизолированной
лифтовой трубы и внедрить данную технологию в ООО «НПФ
Кубаньнефтемаш».
2.Николин И.В. Методы разработки тяжелых нефтей и природных
битумов // Наука – фундамент решения технологических проблем развития
России. 2007. № 2. С. 31–34.
3.Артеменков В.Ю., Ерехинский Б.А., Заряев И.А. Применение
теплоизолированных лифтовых труб в нефтегазодобывающей промышленности
// Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 3. С. 40–44.
4.Овчинников Д. В., М. Н. Лефлер, А. И. Пугин Освоение технологии
производства труб лифтовых теплоизолированных (ТЛТ) в ОАО «СинТЗ» //
Инновационные технологии в металлургии и машиностроении: материалы 6-й
международноймолодежнойнаучно-практическойконференции
«Инновационные технологии в металлургии и машиностроении. Уральская
научно-педагогическая школа имени профессора А. Ф. Головина», [г.
Екатеринбург, 29 октября – 1 ноября 2012 г.]. — Екатеринбург: Изд-во Урал.
ун-та, 2012. — С. 449-451.
5.ПатентРФ№2129202Е21В17/00,F16L59/065.
«Теплоизолированная колонна» (термоизолированная насосно-компрессорная
труба) / В.И. Кудинов, Е.И. Богомольный, М.П. Завьялов, Г.Р. Багиров (РФ). –
Опубл. 20.04.1999, Бюл. №11.
6.ПатентРФ№2473005,Е21В17/00,F16L59/065.Труба
термоизолированная насосно-компрессорная (ТТНК). / С.А. Шакаров (РФ). –
Опубл. 20.01.2013, Бюл. №2.
7.Патент РФ №2352750, Е21В17/00, F16L59/065. Теплоизолированная
колонна / В.С. Смирнов, Б.А. Кумейко, Н.В. Серегина (РФ). – Опубл.
20.04.2009, Бюл. №11.
8.Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики
мира. М: Высшая школа, 1991. 656 с.
9.Храмов Ю.А. Физики: Биографический справочник. М.: Наука,
1983. 400 с.
10.Осокин А.Б., Смолов Г.К., Витченко А.С., Васильева А.О.
Обеспечениеустойчивостидобывающихскважинвособосложных
геокриологическихусловияхБованенковскогонефтегазоконденсатного
месторождения: отчет ООО «Газпром добыча Надым». Надым, 2016.
11. Кудинов В.И., Савельев В.А., Головина Т.И. Экономическая
эффективность внедрения тепловых методов повышения нефтеотдачи на
месторождениях ОАО «Удмуртнефть» // Геология нефти и газа. 1998. № 5.
С. 2–11.
12. Пат. 2221184 РФ, F16L9/14, F16L59/14. Теплоизолированная труба /
И.Ф. Калачев, Р.Н. Рахманов, Р.М. Шаммасов (РФ). – № 2002126844/06;
Заявлено 07.10.2002; Опубл. 10.01.2004, Бюл. №1.
13. Пат.2197594РФ,E21B17/01,E21B43/00,F16L59/14.
Термоизолированная колонна / Н.Д. Цхадая, В.Н. Волков, А.А. Пранович и др.
(РФ). – № 2000101452/03; Заявлено 17.01.2000; Опубл. 27.01.2003, Бюл. №3.
14. Пат. 2232864 РФ, E21В17/00. Теплоизолированная колонна / В.П.
Мелихов, В.Г. Прокопенко, П.З. Данюк и др. (РФ). – № 2002129642/03;
Заявлено 04.11.2002; Опубл. 20.07.2004, Бюл. №20.
15. Гнюсов С.Ф. Электронный луч в формировании неравновесных
структур: монография/ С.Ф. Гнюсов, В.Г. Дураков. Томский политехнический
университет. – Томск: Издательство ТПУ, 2012.-115с.
16. Технологии и оборудование ЭЛС – 2008 // Материалы Первой
Санкт-Петербургской международной научно-технической конференции 19–22
мая 2008 года.
17. Туричин Г.А., Валдайцева Е.А., Климова О.Г., Хассель Т., Беньяш
А., Мюррэй Н., Майер Х.Ю. Механизмы влияния динамических процессов при
высокоскоростной лазерной, лазерно-дуговой и электронно-лучевой сварке на
формирование дефектов сварных швов// Сварка и диагностика. 2015. № 3.
С. 23-27.
18. Абрютин М.С., Анализ финансово-экономической деятельности
предприятия учеб. – практ. Пособие. – М.: Дело и сервис 2000. – 256 с.
19. Анализ финансовой отчетности учеб. пособие для вузов под ред.
О.В. Ефимовой. – М.: Омега-Л, 2006. – 449 с.
20. Арутюнов Ю.А., Финансовый менеджмент: теория и практика М.:
Проспект 2008. – 1024 с.
21. Бланк И.А. Управление финансовой безопасностью предприятия. –
Киев: Эльга; Ника-Центр, 2006. – 776 с.
22. Большаков С.В., Финансы предприятий: теория и практика учебник
для вузов. – М.: Кн. Мир 2006. – 617 с.
23. Бригхем Ю., Финансовый менеджмент полный курс: в 2 т. Т. 1.,
пер. с англ. Под ред. В.В. Ковалева. – СПб.: Эконом. шк. – 2000. -497 с.
24. Гусева И.Б. Управление затратами в системе контроллинга. //
Финансы. – 2005. – №12. – с.69.
25. ИоноваА.Ф.Анализфинансово-хозяйственнойдеятельности
организации. – М.: Бух. Учет, 2005. – 310 с.
26. Карасева И.М., Финансовый менеджмент учеб. пособие. – М.:
Омега-Л, 2006. – 335 с.
27. Ковалев В.В., Финансовый менеджмент: теория и практика. – М.:
Проспект, 2008. – 1024 с.
28.Негашев Е.В., Анализ финансов предприятия учеб. пособие. – М.:
Высш. шк.2001 – 192 с.
29. Основы экономики и управления учеб. пособие для вузов под ред.
Н. Кожевникова. – М.: Академия, 2003. – 272 с.
30. Остапенко В.В., Финансы предприятия учеб. пособие. – М.: Омега-
Л, 2007. – 301 с.
31. Пястолов С.М. Экономический анализ деятельности предприятий
учеб. пособие для вузов. – М.: Академ. проект, 2004. – 576 с.
32. Раицкий К.А. Экономика предприятия: учебник для вузов. – М.:
Дашков и К, 2002. – 1012 с.
33. Савицкая Г.В., Анализ хозяйственной деятельности предприятия
учебник. – М.: Инфра-М 2004. – 424 с.
34. Сергеев И.В. Экономика предприятия: учеб. пособие для вузов. –
М.: Финансы и статистика, 2003. – 304 с.
35. Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.0.003-2015 “Система
стандартов по безопасности труда. Опасные и вредные производственные
факторы. Классификация” (введен в действие приказом Федерального агентства
по техническому регулированию и метрологии от 9 июня 2016 г. N 602-ст).
36. Государственный стандарт СССР ГОСТ 12.1.005-88 “Система
стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны” (утв. постановлением Госстандарта СССР от 29
сентября 1988 г. N 3388) (с изменениями и дополнениями).
37. ГосударственныйстандартСССРГОСТ22269-76″Система
“человек-машина”.Рабочееместооператора.Взаимноерасположение
элементов рабочего места. Общие эргономические требования” (введен в
действие постановлением Государственного комитета стандартов Совета
Министров СССР от 22 декабря 1976 г. N 2798).
38. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 12.1.019-2009 “Система
стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и
номенклатура видов защиты” (утв. приказом Федерального агентства по
техническому регулированию и метрологии от 10 декабря 2009 г. N 681-ст).
39. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 12.1.009-2009 “Система
стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Термины и определения”
(утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и
метрологии от 10 декабря 2009 г. N 682-ст).
40. СанПиН2.2.2/2.4.1340-03″Гигиеническиетребованияк
персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы”
(зарегистрированы в Минюсте России 10.06.2003, регистрационный N 4673.).
41. Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.1.003-2014 “Система
стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности” (введен
в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию
и метрологии от 29 декабря 2014 г. N 2146-ст).
42. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических
процессов и производств: Учеб. пособие для вузов / П.П. Кукин, В.Л. Лапин, Н.
Л. Пономарев и др. – 3-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2004. – 319 с.
43. Охрана окружающей среды: Учеб для техн. вузов / С.В. Белов, Ф.А.
Барбинов, А.Ф. Козьяков и др.; Под ред. С.В. Булова, 2-е изд., испр. и доп. – М.:
Высш. шк., 1991. – 319 с.
44. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ
от 21 июня 2016 г. N 81 «Об утверждении СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-
эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах».
45. Постановление Правительства РФ от 3 сентября 2010 г. N 681
“Об утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в
части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор,
накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение
которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда
животным, растениям и окружающей среде”.
46. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ
(ред. от 27.12.2018).
47. ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования.
48. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ
(ред. от 27.12.2018).
49. С. Сорокин. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение,
1978.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (21 отзыв)
4.8 (9 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
5 (91 отзыв)
4.2 (25 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
