Исследование и совершенствование центратора-турбулизатора из композиционного материала
В работе представлено исследование центратора-турбулизатора выполнено из композитного материала с выявлением слабых сторон конструкции и представлены возможные пути совершенствования центратора-турбулизатора.
Реферат ……………………………………………………………………………………………………… 7
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 10
1. Обзор литературы…………………………………………………………………………………. 12
2. Объекты и методы исследования ………………………………………………………….. 26
2.1 Метод конечных элементов ……………………………………………………………… 26
2.2 Система автоматизированного проектирования………………………………… 28
2.4 Патентный обзор ……………………………………………………………………………… 30
3. Расчётная часть …………………………………………………………………………………….. 39
3.1 Проектирование центратора-турбуизатора ……………………………………….. 39
3.2 Анализ возможных материалов для исследования композитного
центратора-турбулизатора …………………………………………………………………….. 40
3.3 Выбор материала для центратора-турбулизатора ……………………………… 46
3.4 Проведение расчетов в программном обеспечении ANSYS ………………. 47
3.5 Результаты исследования …………………………………………………………………. 58
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 61
4.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения ……………………………………………………………………………….. 61
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………… 61
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………. 62
4.1.3 SWOT-анализ …………………………………………………………………………….. 63
4.2. Планирование научно-исследовательских работ ……………………………… 64
4.2.1. Структура работ в рамках научного исследования ……………………… 64
4.2.2. Определение трудоемкости выполнения работ …………………………… 65
4.2.3. Разработка графика проведения научного исследования …………….. 67
4.3. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………. 70
4.3.1. Расчет материальных затрат ………………………………………………………. 70
4.3.2. Затраты на амортизацию оборудования ……………………………………… 71
4.3.3. Полная и дополнительная заработная плата исполнителей темы … 71
4.3.4. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …… 72
4.3.5. Накладные расходы …………………………………………………………………… 73
4.3.6. Формирование бюджета затрат НТИ ………………………………………….. 73
4.4. Определение ресурсоэффективности проекта ………………………………….. 75
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 78
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 78
5.2 Профессиональная социальная безопасность ……………………………………. 81
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования и мероприятия по их устранению. …………………………………. 81
5.2.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на
рабочем месте при проведении исследований и мероприятия по их
устранению. ……………………………………………………………………………………….. 85
5.3 Экологическая безопасность…………………………………………………………….. 87
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 88
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ……………………………………………………………………………………… 88
5.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте
при проведении исследований…………………………………………………………….. 89
5.4.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС …………………………………….. 89
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 92
Список используемых источников ……………………………………………………………. 93
Приложение А …………………………………………………………………………………………. 97
К концу двадцатых годов XXI века большая часть легко добываемых
месторождений нефти и газа уже разработаны, однако разработка
месторождений происходит и по сей день. В ногу со временем идет и развитие
в области предъявляемых требований к качеству скважин, что связано, в
первую очередь, с повышением сложности траекторий бурения, с повышением
скважин с большим зенитным углом, бурением протяженных горизонтальных
участков. В целях повышения качества новых скважин необходимо обратить
внимание на очень важные этапы строительства – спуск обсадной колонны в
скважину и цементирование затрубного пространства скважины.
Процесс цементации заключается в заполнение пространства между
стенками скважины и обсадной колонны тампонажным раствором (чаще всего
в состав входит цемент, от чего и произошло название процедуры) путем
замещения им бурового раствора. Для обеспечения качественного
цементирования обсадной колонны необходимо поддержание
пространственного положения труб относительно оси скважины, так чтобы
обсадные трубы находились на равноудаленном расстоянии от стенок
скважины. Данное положение необходимо поддерживать с момента спуска
первой обсадной трубы в пробуренную скважину, вплоть до окончания
строительства скважины. Для достижения качественного центрирования и, как
следствие цементирования скважины, применяют опорно-центрирующую
оснастку – центраторы.
Центраторы для обсадных колонн выполняют разных типов конструкций:
неразъемные и разъемные, жесткие и пружинные, из разных материалов,
сплавов и композитных решений. Чаще всего их устанавливают в середине
каждой из обсадных труб, в наиболее подверженной изгибу части. По мимо
своей основной центрирующей функции, центраторы помогают при спуске
обсадной колонны, за счет уменьшения силы трения между обсадной трубой и
стенкой скважины, а также упрощают стыковку секций обсадных труб из-за
центрирования их верхних концов. Однако, это не весь потенциал данных
устройств. В определенном исполнении конструкции центратора к
вышеперечисленным функциям можно добавить еще одну – создание
турбулентного потока бурового или тампонажного растворов.
Центратор-турбулизатор – это один из элементов технологической
оснастки обсадных колонн, представляющий собой комбинированное решение
двух частных задач при строительстве скважин – это центрирование обсадной
колонны для исключения ее эксцентричного расположения в ходе
спускоподъемных операциях, а также турбулизации восходящего потока
тампонажного раствора. Турбулизация потока жидкости повещает качество
цементирования за счет того, что закрученный турбулентный раствор вымывает
глинистые пленки с обсадных труб, способствует разрушению и вымыванию
бурового раствора из желобов и кавернобразований в стенках скважины.
В строительстве скважин для поддержания качественного крепления
обсадной колонны и стенок скважины в процессе цементирования необходимо
применение технологической оснастки – центраторов-турбулизаторов. На
сегодняшний день имеется несколько статей и публикаций на тему
конструкторских решений центраторов, и патентных решений в
совершенствовании конструкций центраторов, что говорит о актуальности
данного вопроса.
Результатом выпускной квалификационной работы является
проведенное исследование конструкции центратора-турбулизатора и
разработка совершенствования центратора-турбулизатора выполненного из
композитных материалов. Работа по исследованию проводилась на основе
центратора компании АО «Механический завод.
Для достижения результата в ходе работы был сконструирована 3D-
модель изделия, проведен патентный анализ центраторов, находящихся в
свободном доступе, подобраны композиционные материалы, пригодные для
эксплуатации технологической оснастки обсадных колонн и применимые в
создании методом литья под давлением в форму, на основе построенной
пространственной модели проведен прочностной анализ для выявления
слабых сторон конструкции и на их основе предложены варианты для
совершенствования устройства.
Центратор-турбулизатор был усовершенствован путем изменения
конструкции: отказ от соединения винтами, изменен угол поворота лопастей
центратора, что снижает материалоемкость конструкции, из-за чего
снижается цена на его производство, подобран необходимый композитный
материал, применимый к литью в форму под давлением, способный
выдерживать высокие нагрузки, изменения температур рабочей зоны и
работы в условиях жидкой агресивной среды.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (18 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
4.9 (522 отзыва)
4.8 (373 отзыва)
4.9 (343 отзыва)
5 (1241 отзыв)
5 (188 отзывов)
5 (8 отзывов)
