 |
|
Установка для исследования блокирующих свойств технологических жидкостей на натурных кернах.
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ
Техническое описание и инструкция по эксплуатации предназначены для изучения устройства установки, а также правильной ее эксплуатации.
Установка смонтирована на базе установки УИПК с сохранением кинематической схемы привода и всех ее гидравлических характеристик. Гидравлическая система дополнена рядом специальных устройств, предназначенных непосредственно для выполнения работ по оценке блокирующих свойств технологических жидкостей (ТЖ) на образцах керна прямоугольной формы.
Для удобства управления и контроля процесса фильтрации флюидов через керн произведена соответствующая назначению установки обвязка элементов ее гидравлической системы.
Правила эксплуатации установки и меры безопасности аналогичны установки УИПК.
Перед проведением работ необходимо внимательно ознакомиться с техническим описанием и инструкцией по безопасной эксплуатации данной установки.
Дополнительно следует изучить правила эксплуатации вакуум-насоса ВН-461м и термостата жидкостного СЖМЛ-19/2,5-И I или его зарубежного аналога.
1. НАЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВКИ
1.1. Установка предназначена для изучения фильтрации различных жидкостей через опытный образец керна в прямом и обратном направлениях, как при постоянном (заданном) расходе, так и при заданном перепаде давления на торцах керна.
1.2. Установка используется в лабораториях геологических и нефтепромысловых предприяниях, а также в научно-исследовательских подразделениях НИИ и ВУЗов при подготовке специалистов нефтегазового профиля.
1.3. Условия фильтрации при эксплуатации установки приближаются к пластовым. Установка работает при следующих условиях:
- при давлении на входе в керн от 0,1 до 30 МПа;
- при противодавлении на выходе до 30 МПа;
- при геостатическом давлении от 0,1 до 60 МПа;
- при температурах термостатирования испытываемых жидкостей и образца керна от +20°С до +80°С;
- рабочая жидкость создающая давление в гидравлической системе установки - масло трансформаторное ТКп ГОСТ 982-68.
1.4. Параметры окружающей среды:
- температура окружающего воздуха +20 ±5°С;
- относительная влажность воздуха от 30% до 80%;
- атмосферное давление от 630 до 800 мм рт.ст.
1.5. Параметры питания:
- напряжение переменного тока, В 380/220 +10% -15%;
- частота переменного тока, Гц 50±1;
- максимальная потребляемая мощность, кВт 3,15.
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
2.1. Метрологические параметры:
- число делений шкалы измерительного пресса 200;
- цена деления 1 мм;
- погрешность деления шкалы ±0,2 мм;
- предел измерения перепада давления на керне при помощи образцовых манометров от 0,15 до 5 МПа;
- погрешность при измерении перепада давления на керне при помощи образцовых манометров ±0,025 МПа.
2.2. Эксплуатационные характеристики:
- рабочие размеры исследуемых пород (образцов керна прямоугольной формы):
длина 40 +0,2 -0,5 мм;
сторона квадрата поперечного сечения образца керна 19 +0,1 -0,3 мм;
- рабочий (градуированный) объем цилиндра измерительного пресса 200 см3;
- диапазон регулирования расхода через керн от 0,0001 до 1,0 см3/с;
- при переключении ручки планетарной части редуктора в каждое из четырех положений зацепления, а также при перемещении роликов вариатора из одного крайнего положения в другое скорость движения плунжеров измерительных прессов изменяется в 10 раз;
- габаритные размеры (длина Х ширина Х высота), мм 1250Х800Х1200;
- масса, кг 420.
3. СОСТАВ УСТАНОВКИ
3.1. Структурная схема установки УИПК, переоборудованной для оценки блокирующих свойств ТЖ представлена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема установки УИПК (пунктиром выделена зона дополнительно смонтированной измерительной части).
3.2. Основные части установки УИПК (рис. 1):
- пресс измерительный (ИП);
- редуктор (выключатель прессов) (Р);
- фрикционно-планетарный редуктор (ФПР);
- редуктор червячный (РЧ);
- электродвигатель (ЭД);
- пресс ручной (ПР);
- бачек для масла (Б).
3.3. Состав дополнительно смонтированной измерительной части установки:
- модернизированный зажим керна ЗК-8 (ЗК);
- трех камерная рабочая емкость для испытуемых жидкостей (РЕ);
- компенсаторная емкость (КЕ).
3.4. Дополнительное оборудование:
- вакуум-насос ВН-461м;
- термостат жидкостной лабораторный СЖМЛ-19/2 (или его импортный аналог);
- источник сжатого воздуха (баллон).
3.5. Установка содержит систему трубопроводов, запорно-распределительных устройств (вентилей) и средств измерения (манометров).
4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСТАНОВКИ
4.1. Установка основана на принципе постоянного (заданного) расхода жидкости через образец керна и измерении возникающего при этом перепаде давления на керне образцовыми манометрами.
4.2. Данная установка дополнительно снабжена автоматическим устройством, позволяющим осуществлять фильтрацию жидкостей через керн при постоянном, заданном перепаде давления на образце.
4.3. Заданные термо-барические условия проведения процесса фильтрации жидкостей через керн обеспечиваются термостатированием ЗК при помощи жидкостного лабораторного термостата, созданием всестороннего гидрообжима образца керна при помощи ИП и ПР.
Величина давления на выходе из образца керна, имитирующего пластовое давление поддерживается постоянной (незвисимо от направления фильтрации) за счет применения компенсаторной емкости (КЕ) объемом не менее 2 л, заполняемой сжатым воздухом.
4.4. Подача испытуемой технологической жидкости (жидкостей) осуществляется через специальную (разработка "Химбурнефть") трех камерную емкость (РЕ), пристыкованную к нижнему плунжеру кернового зажима (ЗК).
4.5. Скорость подачи (расход) жидкости через керн зависит от скорости перемещения плунжеров измерительных прессов (ИП).
Привод прессов состоит из электродвигателя (ЭД), который через червячный редуктор (РЧ) вращает входной вал фрикционно-планетарного редуктора (ФПР), предназначенного для регулирования скорости в диапазоне 10000:1. От выходного вала ФПР вращение с помощью колесной пары редуктора (Р) передается колесам (шестерням), сидящим на винтах перемещения плунжеров измерительных прессов (ИП).
4.6. При включении электродвигателя, плунжеры измерительных прессов движутся в противоположных направлениях: один пресс работает в режиме всасывания масла из бачка (Б), а другой - в режиме нагнетания (подачи) масла в гидравлическую систему установки. Поэтому, перед пуском установки выбранный для нагнетания пресс должен при помощи системы вентилей быть отсечен от бачка (Б) и сообщен с гидравлической системой установки. Всасывающий же пресс должен быть отсечен от гидравлической системы и сообщен с бачком (Б).
Примечание. При работе с образцами керна 40х19х19 мм объема одного пресса (200 см3) вполне достаточно для полного цикла работ по оценке блокирующих свойств ТЖ. Поэтому в качестве нагнетательного может быть выбран любой из ИП.
4.7. Скорость подачи (расход) масла в гидравлическую систему установки и ТЖ в керн измеряется по шкале нониуса, нанесенной на вращающийся диск измерительного пресса и вычисляется по формуле:
,
где: Q - расход, см3/с; t - время подачи 1 см3 масла, измеренного по нониусной шкале ИП.
4.8. Подаваемое в гидравлическую систему установки измерительным прессом масло при помощи соответствующих вентилей может быть разделено на два потока, один из которых направлен непосредственно через трех камерную емкость (РЕ) в керн, а другой в систему гидрообжима керна.
4.9. Для создания осевого и бокового обжима керна или изменения его в процессе фильтрации используется ручной дожимной пресс (РП). Давление гидробжима контролируется с помощью манометра Робж.
4.10. Для предохранения от превышения давления в системе фильтации через керн служит электроконтактный манометр (ЭКМ), который выключает электродвигатель пресса в случае его превышения сверх допустимого.
4.11. На передней панели установки расположены органы управления измерительными прессами, вакуумным насосом, манометры Рсист, Робж и ЭКМ, а также вентили, распеределяющие поток масла от ИП в гидравлическую систему установки.
Все вентили, органы управления, манометры промаркированы в соответствии со своим предназначением и с обозначениями на гидравлической схеме установки, также размещенной на ее передней панели.
5. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ
Гидравлическая схема установки для оценки блокирующих свойств буровых растворов и других технологических жидкостей показана рис. 2.
|
Рис. 2. Гидравлическая схема установки для оценки блокирующих свойств ТЖ
Установка состоит из двух измерительных (нагнетательных) прессов 1, бачка с маслом 2, ручного дожимного пресса 3, трехкамерной емкости 4, кернового зажима с керном 5, размещенным между плунжерами 6 и 7, компенсаторной емкости 8, а также системы трубопроводов, оборудованной запорно-распределительными устройствами - ветилями В 1 - В 17 и манометрами ЭКМ и М 1 - М 4.
Прессы I и II предназначены для подачи масла в гидравлическую систему установки и измерения объема закачки. Прессы работают в паре: в то время, когда один из прессов работает на нагнетание, другой заполняется маслом из бачка 2.
Заполнение прессов маслом осуществляется путем всасывания его из бачка 2 через вентиль В 1 (I пресс) или вентиль В 3 (II пресс).
Подача масла в гидравлическую систему установки I прессом производится через вентиль В 2, а II прессом - через вентиль В 4. Величина давления нагнетания любым прессом ограничивается электроконтактным манометром (ЭКМ), который по достижению предельно заданной величины давления отключает электродвигаель установки, то есть прекращает нагнетание.
Подача масла в систему гидрообжима осуществляется через вентиль В 6. Затем поток масла может быть разделен на создание торцевого (через вентиль В 8) и бокового (через вентиль В 7) гидрообжима керна. После закрытия вентиля В 6 необходимая величина давления гидрообжима устанавливается при помощи ручного дожимного пресса 3 и контролируется показаниями манометра М 2.
Для подачи масла в фильтрационную часть установки служит вентиль В 5.
Фильтрация флюидов через керн в прямом (снизу вверх) направлении имитирует воздействие на ПЗП и осуществляется через вентили В 9, один из вентилей В 15 - В 17, и вентиль В 11.
При имитации вызова притока из пласта фильтрацию масла через керн осуществляют в обратном направлении (сверху вниз) через вентили В 10, В 12.
Давление на входе в керн при фильтрации жидкостей в любом из направлений измеряется манометром М 3 (Рвх), а на выходе из керна манометром М 4 (Рвых). Величина давления на выходе из керна имитирует пластовое давление и поддерживается постоянной в течении всего процесса фильтрации при помощи компенсаторной емкости 8. Вентиль В 13 служит для периодического сброса из компенсатора накопившейся в нем жидкости.
Манометр М 1 вынесен на переднюю панель установки. Он дублирует показания манометра М 3 и позволяет контролировать общее давление в фильтрационной системе установки (Рсист) как в процессе фильтрации, так и в ее отсутствие.
6. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ
К эксплуатации установки могут быть допущены лица, прошедшие специальное обучение обращению с установкой и получившие необходимый инструктаж.
Перед началом эксплуатации необходимо произвести тщательный осмотр установки и проверить соответствие ее комплектности выполнению всего комплекса запланированных работ.
Установка должна быть снабжена табличкой с указанием ее наименования, а также принципиальной гидравлической схемой.
На станине должен быть указан знак заземления.
При монтаже, наладке, эксплуатации и ремонте установки необходимо строго соблюдать все указанные ниже меры безопасности, предусмотренные при работе с УИПК.
7. УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
При работе на данной установке, смонтированной на базе стандартной УИПК с сохранением ее кинематической схемы, основных узлов и элементов гидравлической системы (за исключением ртутного дифференциального манометра) правила техники безопасности аналогичны принятым для работы на УИПК без разделов, посвященных мерам безопасности при работе со ртутью.
Администрация предприятия (организации) - потребителя обязана обеспечить порядок эксплуатации установки в соответствии с приведенными ниже требованиями при условии соблюдения безопасности ее обслуживания и исправности состояния.
Администрация предприятия (организации) - потребителя должна назначить ответственное лицо, осуществляющее надзор за состоянием установки и ее безопасную работу.
Ответственное лицо назначается приказом по предприятию (организации) из числа инженерно-технических работников, прошедших проверку знаний ТБ в установленном порядке.
7.1. При работе с установкой УИПК необходимо учитывать следующие виды опасности:
- поражение электрическим током;
- не герметичность всех частей гидравлической системы при работе до 60 МПа.
7.2. К источникам всех видов опасности при работе с установкой относятся:
- незаземленность электродвигателей установки УИПК, вакуумного насоса и термостата;
- некачественная изоляция электропроводки;
- проведение монтажных и ремонтных работ под давлением, которые могут привести к нарушению герметичности;
- нарушение правил котлонадзора содержания сосудов (баллонов) со сжатым газом (воздухом, азотом);
- возможность срыва ремня с передачи на приводе вакуумного насоса;
- использование неисправного инструмента и разработанных гаечных ключей.
7.3. К мерам обеспечения безопасности работ на установке УИПК относится выполнение следующих требований:
7.3.1. К работе на установке допускаются лица, сдавшие экзамены по технике безопасности и изучившие инструкцию по работе с аппаратурой.
7.3.2. Все электродвигатели должны быть заземлены. Сопротивление заземляющего провода - не более 4 Ом.
7.3.3. Электрические провода, подводящие напряжение к установке от сети, в особенности их концы, должны быть тщательно изолированы, чтобы полностью исключить замыкание.
7.3.4. Запрещается производить ремонт электрической части установки под напряжением.
7.3.5. Для обеспечения герметичности соединений при работе необходимо соблюдать следующие требования:
- установка должна быть установлена таким образом, чтобы был обеспечен свободный доступ к управлению и наблюдению за ее работой со всех 4-х сторон;
- величина максимального давления в отдельных частях гидравлической системы не должна превышать заданных (допустимых) значений;
- не допускается работа на установке при давлении выше предусмотренного ее техническими характеристиками;
- по окончании запланированного цикла работ на установке давление в коммуникациях и отдельных узлах (кроме компенсационной емкости) должно быть снижено до атмосферного;
- при обнаружении не герметичности и утечки флюида в какой-либо части гидравлической системы установки необходимо остановить процесс, при помощи соответствующих вентилей отсечь аварийный участок от общей гидравлической системы, сбросить в нем давление до атмосферного и лишь затем приступить к устранению не герметичности;
- запрещается производить любые виды ремонтных работ под давлением;
- для производства ремонтно-профилактических работ помещение, где размещена установка должно быть оборудовано слесарным верстаком с минимально необходимым набором инструмента (тиски, ножовка по металлу, гаечные ключи, настольный наждак, дрель, молоток, пассатижи, зубило, отвертки, напильники, развальцовка и др.);
- сборка всех резьбовых и других разъемных соединений при эксплуатации и ремонте должны производиться от руки и только окончательная затяжка производится гаечным ключом;
- запрещается пользоваться разработанными ключами и применять патрубки и другой ключ для усиления затяжки, а также вкладышами к гаечным и радиальным ключам;
- запрещается держать на каркасе установки не требующихся при данной работе инструментов, посуду и реактивы;
- для размещения и использования проб технологических жидкостей, а также органических растворителей, предназначенных для промывки деталей кернового зажима и трех камерной емкости по окончании работ, в помещении с установкой должен быть предусмотрен вытяжной шкаф оборудованный приточно-вытяжной вентиляцией;
- проверку манометров производить согласно соответствующим специальным правилам их эксплуатации.
7.3.6. При работе с баллонами сжатого газа (воздуха, азота) необходимо соблюдать следующие правила:
- не допускать к обслуживанию баллонов необученных лиц;
- баллон с газом следует устанавливать в помещении в затемненном от солнца месте на расстоянии не менее 1 м от радиаторов отопления и других нагревательных приборов;
- необходимо обеспечить устойчивость баллона посредством закрепления его в специальной рамке или хомутиком;
- при открывании баллона не следует становиться против штуцера;
- при эксплуатации баллонов постоянно следить за исправностью трубопровода и резьбовых соединений;
- запрещается подвергать баллон ударным нагрузкам, отвинчивать или завинчивать гайки вентилей;
- вентиль на баллоне открывать осторожно, медленно, без резких толчков и только при помощи специального баллонного ключа;
- постоянно контролировать величину давления газа в баллоне.
Кроме перечисленных правил следует принимать все меры предосторожности, предусмотренные правилами и руководящими материалами по котлонадзору для емкостей содержащих газ высокого давления.
7.3.7. Установить ограждения на все движущиеся части установки.
7.3.8. На дверях помещения, где проводятся работы на установке УИПК должна быть надпись: "ПОСТОРОННИМ ВХОД ВОСПРЕЩЕН", а во время работы установки повесить предупреждающую табличку: "ОСТОРОЖНО - ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ", а также иметь надпись: "НЕ КУРИТЬ".
8. ПОРЯДОК РАЗМЕЩЕНИЯ УСТАНОВКИ
8.1. Для обеспечения условий безопасности и возможности проведения полного комплекса работ (в том числе ремонтных) по оценке блокирующих свойств ТЖ помещение, где размещена установка должно отвечать следующим требованиям:
8.1.1. Иметь подводку силового электрического кабеля трехфазного тока напряжением 380 В, рассчитанного на потребляемую мощность до 4 кВт.
8.1.2. Помещение должно быть оборудовано системой водоснабжения (водопроводом) и отведения (канализацией), а также приточно-вытяжной вентиляцией.
8.1.3. Минимальный перечень дополнительного оборудования должен включать:
- вытяжной шкаф;
- рабочий стол;
- слесарный верстак с набором необходимого инструмента;
- шкаф (стеллаж) для размещения расходных материалов, запчастей и других узлов и деталей установки.
8.2. При монтировании и эксплуатации установки она должна быть размещена таким образом, чтобы обеспечивался свободный доступ к ней со всех 4-х сторон.
Установку необходимо поставить на специальный стол, который дает возможность доступа к ней снизу, где размещена электропроводка. Размеры стола и его конструкция должны давать возможность размещения в нем термостата, вакуумного насоса, необходимой посуды и инструмента.
8.3. Перед монтажом установки ее необходимо тщательно осмотреть, проверить наличие всех узлов и элементов обвязки. При этом особое внимание уделить целостности трубопроводов и смотрового стекла у напорного бачка с маслом, проверить наличие всех крепящих элементов (болтов, шайб, гаек и др.).
8.4. Монтаж установки и последующую ее эксплуатацию производить в составе не менее 2-х человек.
8.5. Порядок проведения монтажа и опробования установки:
- разместить на основании установки все необходимые составляющие (электродвигатель, червячный редуктор, фрикционно-планетарный редуктор, измерительные прессы, керновый зажим, компенсаторную емкость) в соответствие со структурной схемой и закрепить их болтами и гайками (окончательную затяжку резьбы не производить);
- произвести обвязку гидравлической системы установки трубопроводами;
- проверить целостность электропроводки, уделив особое внимание качеству изоляции концов проводов в местах их соединения с элементами электрической схемы (концевыми выключателями, пускателями, электродвигателем и др. элементами), заземлить установку;
8.6. Подключить установку к электросети, и осуществить пробный пуск электродвигателя. При несоответствии направления вращения электродвигателя изменить порядок следования фаз, переменив местами два любых конца проводов на клеммах электродвигателя.
8.7. Подготовить установку к работе, для чего:
- промыть все трубопроводы керосином, затем чистым трансформаторным маслом;
- продуть установку воздухом или азотом;
- залить в напорный бачок трансформаторное масло, открыть вентили, соединяющие оба измерительных пресса с напорным бачком и отвакуумировать всю гидравлическую систему установки;
- включить электродвигатель и произвести окончательную затяжку резьб крепления установленных на основании узлов установки, подкладывая под их лапы прокладки для устранения возникающих вибраций;
- испытать на создание давления оба измерительных пресса. При необходимости, дополнительно, вакуумировать гидравлическую систему установки через напорный бачек с маслом попеременно перегоняя масло в процессе вакуумирования из одного пресса в другой.
8.8. Опрессовать установку, для чего одним из прессов создать в гидравлической системе установки давление в 1,25 раза превышающее запланированное рабочее, в том числе и в системе гидроообжима. Если в течение 1 часа давление опрессовки останется неизменным, то установку следует признать герметичной и подготовленной к работе.
9. ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ
9.1. Установка негерметична. Этот вид неисправности определяется снижением давления в какой-либо части гидравлической системы, регистрируемым соответствующим манометром.
Для обнаружения места не герметичности необходимо, перекрывая вентилями различные части гидравлической системы, установить ту часть ее, в которой нарушена герметичность. Внимательным осмотром этой части найти место нарушения герметичности по образованию капель или потеков жидкости или раздутию пузырей газа на обмыливаемых пеной участках. Чаще всего нарушения герметичности наблюдаются в резьбовых соединениях трубопроводов со штуцерами и штуцеров с корпусами отдельных агрегатов установки. Возможны также утечки флюидов через некачественные резиновые, фторопластовые или медные прокладки и сальники вентилей вследствие их естественного износа.
Для устранения выявленной причины не герметичности необходимо:
- сбросить давление на данном участке гидравлической системы;
- при нарушении не герметичности в месте соединения трубки со штуцером поджать накидную гайку ключом. В случае раздавливания ниппеля или развальцованного конца трубки отрезать конец трубки, сменить ниппель и снова развальцевать трубку;
- при нарушении герметичности в месте соединения штуцера с корпусом какого-либо узла установки поджать штуцер ключом или сменить прокладку;
- при не герметичности вентиля поджать ключом сальниковое уплотнение или заменить уплотнительные кольца. В ряде случаев потребуется заменить запорную иглу (шток).
9.2. Проскальзывание фрикциона фрикционно-планетарного редуктора. Проскальзывание фрикциона может быть устранено путем протирки грибовидных дисков и текстолитовых роликов тряпкой смоченной бензином (ацетоном). Если этого окажется недостаточно, то необходимо поджать пружину фрикциона: вывинтить пробку, находящуюся на крышке фрикционного вариатора, вставить в отверстие отвертку или круглый стальной пруток диаметром 5-8 мм на длину 40-60 мм и, вращая рукой муфту, соединяющую вал электродвигателя с валом червячного редуктора в направлении против часовой стрелки, поджать пружину.
В случае износа текстолитовых роликов сменить ролики.
9.3. Не вращается выходное колесо фрикционно-планетарного редуктора. Этот вид неисправности является следствием срезания предохранительной шпильки, соединяющей торец ведущего колеса со втулкой, закрепленной на выходном валу ФПР. В этом случае шпильку необходимо заменить на другую, изготовленную из стали 10. Посадка шпильки в отверстие должна быть плотной.
9.4. При подаче масла в гидравлическую систему происходит постоянный рост давления на входе в керн, не снижающийся даже при отключении подачи. Это свидетельствует о том, что коммуникации, соединяющие керн с компенсаторной емкостью загрязнены (закупорены) компонентами фильтрующейся жидкости.
Для устранения этого вида загрязнений необходимо продуть трубки, соединяющие компенсатор с керновым зажимом воздухом через вентили, установленные в верней части компенсаторной емкости.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Протокол №1(форма)