Изучение вопросов оптимального выбора газоразделительной установки и разработка ее конструкции в системе получения азота

Выпускная квалификационная работа посвящена рассмотрению вопросов получения азота, его использования в нефтегазовой отрасли, а также в исследовательских целях. Актуальность избранной для квалификационной работы темы обусловлена стратегией освоения перспективных в экономическом отношении регионов России, для которых характерны суровые климатические условия. Применение азота наиболее эффективное и перспективное направление развития не только современных способов освоения скважин, но и для нужд технологического комплекса.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 12

1. Обзор Литературы ………………………………………………………………………………… 15

1.1.Анализ методов и промышленных способов получения азота ………. 17

1.2 Назначение и использование сжатого азота …………………………………………. 25

1.2.1. Мембранная установка ……………………………………………………………. 25

1.2.2. Определение расхода азота ……………………………………………………… 33

1.2.3. Определение потребности воздуха ………………………………………….. 34

1.2.4. Подбор и расположение оборудования ……………………………………. 35

1.4.Машины Стирлинга ……………………………………………………………………………. 40

2. Использование жидкого азота в качестве криопродукта ………………………… 45

2.1. Вводные замечания …………………………………………………………………….. 45

2.2. Об изнашивающей способности горных пород (абразивность) ……. 47

2.3. Механизм работы шарошечных долот ………………………………………… 55

2.4. Классификация износа долот ………………………………………………………. 66

2.5. Механическое изнашивание бурового инструмента …………………….. 70

2.6. Исследование ударно-абразивного изнашивания…………………………. 87

2.7. Исследование низкотемпературного ударно-абразивного
изнашивания ……………………………………………………………………………………………. 98

3. Раздел «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»……………………………………………………………………………….. 121

3.1. Анализ промышленных способов получения азота ……………………. 121

3.2. Потенциальные потребители результатов исследования ……………. 122
3.3. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………………….. 123

3.4. Планирование научно-исследовательских работ ……………………….. 125

3.5. Определение ресурсоэффективности проекта ……………………………. 137

4. Социальная ответственность ………………………………………………………………. 143

4.1. Профессиональная социальная ответственность………………………… 145

4.1.1. Анализ выявленных вредных и опасных факторов проектируемой
производственной среды ……………………………………………………………………….. 146

4.2. Экологическая безопасность……………………………………………………… 148

4.2.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду .. 148

4.2.2. Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……… 149

4.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………….. 150
4.3.1. Анализ вероятных чрезвычайных ситуаций, которые могут
возникнуть на производстве, при внедрении и эксплуатации объекта
исследований …………………………………………………………………………………………. 151
4.3.2. Обоснование мероприятий по предотвращению чрезвычайных
ситуаций и разработка действий в случае возникновения чрезвычайной
ситуации ………………………………………………………………………………………………… 153

4.4.Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 155

4.4.1. Специальные правовые нормы трудового законодательства ……. 155

4.4.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны . 157

Заключение ……………………………………………………………………………………………. 159

Список использованных источников ………………………………………………………. 161

Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 165

В разделах и главах настоящей магистерской работы выявлены (при
проведении сравнительного анализа) промышленные способы и
лабораторные методы (на базе машин Стирлинга) получения азота как в
виде инертного газа, так и криопродукта, данные для анализа были
получены с МЛСП «Приразломная». Показано, что преимущественной
областью применения азота, как инертного газа, является разработка и
освоение, включая эксплуатацию, нефтяных и газовых скважин. Вопросы
бурения нефтегазоносных скважин серьезно осложняются при эксплуатации
бурового оборудования и инструмента в арктической и близкой ей по
климатическим условиям зонах РФ.

Проблемные вопросы обусловлены тем, что климатически низкие
температуры влияют как на степень закрепленности абразивных частиц в
разрабатываемых грунтах (изменяется изнашивающая способность), так и на
механофизико – химические свойства материалов, из которых изготовлены
детали оборудования и сам инструмент. В рассматриваемом контексте и
поверхностные и объемные разрушения связаны, как правило, с явлением
хрупкости. Вместе с отмеченным необходимо подчеркнуть, что проявление
хрупкого разрушения обусловлено и ударным приложением нагрузки в
бурильных колоннах.

Изучению закономерностей механического изнашивания в условиях
отрицательных температур и посвящена исследовательская часть
магистерской работы.

В разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» был проведен анализ конкурентных технических
решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения, в ходе
которого сделали оценку сравнительной эффективности научной разработки
и определить направления для ее будущего повышения.
Выполнен SWOT-анализ проекта с определением его сильных и
слабых сторон с последующей оценкой угроз и возможностей. Были
определены возможные альтернативы проведения научных исследований.
Также посчитан бюджет НТИ, равный 86114 руб.

В разделе «Социальная ответственность» проведен анализ возможных
вредных и опасных факторов. В качестве вредных факторов выявлены
повышенный уровень шума и вибрации, опасных – поражение электрическим
током и пожароопасность. Рассмотрено влияние на окружающую среду и
предложены мероприятия для обеспечения экологической безопасности.
При эксплуатации и установке азотной станции, а так же сосудов
находящихся под давлением следует строго соблюдать технику
безопасности, иметь средства коллективной и индивидуальной защиты,
проводить своевременные проверки по знаниям промышленной безопасности
персонала, проверки рабочего оборудования, чтобы заранее предотвратить
аварию, которая может привести к последствиям различной тяжести.