Search academic texts

Registration Number

0825U000456, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 133, Галузеве машинобудування

Date

18-04-2025

popup.evolution

o

Title

Improving the Energy Efficiency of Power Drives of Well Workover Rigs

Author

Ivan Mykytii,

popup.head Liudmyla I. Kryshtopa
popup.opponent Victor V. Aulin
popup.opponent Volodumir P. Sakhno
popup.review Mikhaylo M. Lyakh
popup.review YAROSLAV FEDOROVYCH

Description

Дисертаційна робота присвячена покращенню енергоефективності підіймальних установок для ремонту свердловин нафтогазової галузі за рахунок розроблення нових технічних рішень та методів енергозбереження силових приводів шляхом використання теплоти відпрацьованих газів двигунів та застосування альтернативних газоподібних палив на основі продуктів конверсії метанолу. Витрати на експлуатацію нафтогазових технологічних транспортних засобів складають значну частину в собівартості основної продукції паливно-енергетичного комплексу України, тому зменшення вартості транспортно-технологічної роботи та споживання енергії підіймальних установок для ремонту свердловин є актуальною задачею. Проведений аналіз особливостей конструкції підіймальних установок для ремонту свердловин з дизельним приводом показав, що їхні головні позитивні особливості: високі мобільність і можливість автономної роботи з бурильними колонами. Разом з тим, підіймальні установки для ремонту свердловин з дизельним приводом мають невисокий ресурс двигуна і трансмісії, значні викиди токсичних компонентів у відпрацьованих газах двигуна та низьку енергоефективність. Максимальні ККД дизельного двигуна з системою вприскування палива Common Rail сучасних підіймальних установок для ремонту свердловин закордонного виробництва провідних країн світу не перевищує 40 %. Втрати енергії, що передаються в трансмісіях підіймальних установок для ремонту свердловин складають 15-20 % (ККДтр = 0,8…0,85). Тобто максимальні значення енергії, що підводиться до гакоблоку талевої системи підіймальних установок для ремонту свердловин, не перевершують 34 % від кількості енергії, що вводиться в двигун з паливом. А для підіймальних установок для ремонту свердловин виробництва України та країн СНД, обладнаних дизельними двигунами з системами механічного вприскування палива, частіше всього не перевищує і 28-30 %. При цьому встановлено, що з відпрацьованими газами двигунів підіймальних установок для ремонту свердловин втрачається до 30 % енергії, що вводиться в двигун з паливом. Тобто кількість енергії (механічна робота), що йде на виконання технологічних операцій з бурильними колонами підіймальними установками для ремонту свердловин близька (а деколи менша), ніж теплова енергія, що втрачається з відпрацьованими газами двигунів. Тому головним резервом для економії енергії мобільних дизельних підіймальних установок для ремонту свердловин є ефективна утилізація теплової енергії, яка виноситься з відпрацьованими газами двигуна установки. Запропоновано метод зниження втрат енергії в агрегатах трансмісії підіймальних установок для ремонту свердловин, який полягає в постійному моніторингу фактичного температурного режиму трансмісійного агрегату бортовими датчиками температури транспортної бази підіймальної установки та перенесення необхідної частини теплоти відпрацьованих газів для забезпечення оптимального температурного режиму трансмісійного агрегату. Створена математична модель робочих процесів в коробці перемикання передач підіймальних установок для ремонту свердловин для розрахунку та підвищення показників енергоефективності трансмісійних агрегатів. Зниження фінансових витрат на продукти конвертації метанолу супроводжується поліпшенням екологічних якостей конвертованого дизеля, що працює спільно з термохімічним реактором конверсії метанолу. Зокрема, у залежності від частоти обертання колінчастого валу та навантаження на двигун утворення оксидів азоту у відпрацьованих газах знижувалося на 53-60 %, зменшення вмісту оксиду вуглецю відбувалось в межах 52-62 %. Для переобладнання може використовуватися будь-яка серійна модель дизельного двигуна, як нова, так і така, що вже перебуває в експлуатації. Ключовим компонентом системи конверсії є термохімічний реактор, який має просту конструкцію теплообмінного апарату для циркуляції газових потоків. Таким чином, в результаті виконаних теоретичних досліджень та проведених експериментальних робіт було вирішене важливе науково-прикладне завдання в галузі підвищення енергоефективності транспортних засобів на базі підіймальних установок для ремонту свердловин нафтогазової галузі шляхом розроблення передових технічних рішень, методів енергозбереження та загального вдосконалення технічних показників підіймальних установок за комплексом характеристик. Їхня реалізація на підіймальних установках дозволяє утилізувати відхідну теплоту та знизити токсичність відпрацьованих газів технологічного транспорту, покращити процеси згоряння палива, забезпечуючи при цьому для силових установок можливість заміни традиційних нафтопродуктів альтернативними біопаливами з поновлюваних джерел, сприяючи таким чином розв’язанню глобальної проблеми декарбонізації, ресурсо- та енергозбереження. Ключові слова: транспортний засіб, енергоефективність, утилізація, нафтопродукти, газова суміш, газовий потік, свердловина, бурильна колона, насос, пакер, моделювання.