 |
№ 2 емтихан билеті. 1.Бұрғылау жабдықтары жүктелген элементтері жұмысқабілеттілігі критериі.
|
|
|
|
№ 2 емтихан билеті
1. Бұ рғ ылау жабдық тары жү ктелген элементтері жұ мысқ абілеттілігі критериі.
2. Қ азіргі кездегі БҚ жинақ талуы.
3. Жаhандық алдың ғ ы қ атарлы ө ндірушілердің ЖКЖ қ ұ рылымдары, жұ мыс жасау принциптері
1. Критерии работоспособности несущих элементов бурового оборудования
Целью и задачами дисциплины является более глубокое изучение буровых машин и механизмов, обеспечивающих бурение скважин для добычи нефти и газа из земных недр, их расчет, проектирование и создание новых механизмов и нового оборудования.
Для проектирования деталей машин и механизмов требуется знание основ деталей машин, при этом в нашем курсе в основном будут рассматриваться вопросы проверочных расчетов деталей буровых машин и механизмов на прочность.
Прочность характеризует способность деталей, не разрушаясь, воспринимать нагрузки в определенных режимах и условиях нагружения.
Большое влияние на прочность деталей оказывают материалы, способы упрочнения, размеры и их геометрические формы. Особое значение вопросы прочности деталей приобретают в связи с возрастающими требованиями к повышение надежности и долговечности буровых машин и оборудования и снижения их массы (при постоянном росте глубин бурения скважин).
Нагрузкой называют силовое воздействие, вызывающее изменение напряженно-деформированного состояния деталей. По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические.
Статические нагрузки характеризуются тем, что их значение, направление и место приложения постоянны. Они подразделяются на постоянные и временные. К постоянным относятся нагрузки, значения которых для данной конструкции принимаются неизменными (например собственный вес конструкции). При этом необходимо помнить, что постоянные нагрузки могут вызвать в деталях конструкции переменные напряжения.
|
|
|
К временным статическим нагрузкам относят нагрузки, действующие в течении длительного цикла работы (например начальная затяжка резьбовых соединений, давление жидкости или газа в различных аппаратах, нагрузка от снега и т. д. ).
Динамические нагрузки характеризуются быстрым изменением значения, направления или точки приложения, вызывающим в элементах конструкции значительные силы инерции. Причины появления динамических нагрузок – неравномерность рабочего процесса, характерны для поршневых машин (в составе БУ - двигателей, насосов, компрессоров и т. д. ) и особенно для машин и инструмента ударного и вибрационного действия (буровых долот, вибросит и т. д. ).
По характеру рабочих процессов различают стационарные и нестационарные нагружения. Стационарным – называют нагружение с постоянными характеристиками рабочего процесса. К машинам данного типа относят вентиляторы, машины центральных насосных станций и т. д. Нестационарными – называют нагружение с изменяющимися характеристиками рабочего процесса. Большинство буровых машин и механизмов испытывают нестационарное нагружение, в связи с постоянным увеличением глубины бурения, а также ступенчатым изменением веса бурильной и обсадной колонн труб при СПО.
Изменение уровня нагрузок и частоты повторения нагрузок определенного уровня зависят от технологического процесса, выполняемого машиной, и передаточного числа от исполнительного органа до рассматриваемой детали.
Например, нагрузка на крюке подъемного механизма БУ равна весу подвешенной бур. колонны. При её подъеме число циклов нагружения крюка равно числу бурильных свечей в колонне труб. Нагрузки испытываемые при этом подъемным валом лебедки, уменьшаются пропорционально кратности оснастки талевого каната.
|
|
|
| Параметры | Классы бур. Установок | |||||||||||
| Допускаемая нагрузка на крюке, к Н | ||||||||||||
| Условный диапазон бурения | 12500-16000 | |||||||||||
За время подъема колонны на длину одной свечи, соответствующей одному циклу нагружения крюка, число циклов нагружения подъемного вала лебедки будет равно числу его оборотов, зависящему от длины наматываемого каната и диаметра барабана лебедки. Нагрузки во вращающихся деталях силовых передач возрастает пропорционально передаточному числу между рассматриваемой деталью и подъемным валом.
Изменение уровня нагрузок и частоты повторения нагрузок определенного уровня зависят от технологического процесса, выполняемого машиной, и передаточного числа от исполнительного органа до рассматриваемой детали.
Например, нагрузка на крюке подъемного механизма БУ равна весу подвешенной бур. колонны. При её подъеме число циклов нагружения крюка равно числу бурильных свечей в колонне труб. Нагрузки испытываемые при этом подъемным валом лебедки, уменьшаются пропорционально кратности оснастки талевого каната.
За время подъема колонны на длину одной свечи, соответствующей одному циклу нагружения крюка, число циклов нагружения подъемного вала лебедки будет равно числу его оборотов, зависящему от длины наматываемого каната и диаметра барабана лебедки. Нагрузки во вращающихся деталях силовых передач возрастает пропорционально передаточному числу между рассматриваемой деталью и подъемным валом.
2. Современные БУ включают в свой состав следующие основные блоки:
1. Вышечный блок (вышка с основанием, лебедка, ротор, вертлюг кронблок, тал. блок, крюк и крюкоблок, МКМК, тал. канат, мостки и стеллажи для буровых и обсадных труб РПД, механизмы для автоматизации СПО, ПКР, АКБ, вспомогательная лебедка и. т. д. );
2. Приводной блок (двигатели, трансмиссия и т. д. );
3. Насосный блок (2-3 буровых (поршневых) насоса, подпорных насосов, компрессоров);
4. Дизель-генераторный блок (дизель-электрических агрегатов, станций управления и т. д);
|
|
|
5. Блок приготовления и очистки промывочной жидкости (глиномешалки, БПР, ФСМ, вибросита, песко-илоотделители, дегазаторы и т. д. );
6. Блок хранения ПЖ (приемные емкости с перемешивателями, емкости для хранения хим. реагентов, РНО и т. д);
7. Блок противовыбросовое оборудование (превенторы, пневмоуправление и т. д. ) приобретается отдельно.
Большое число элементов, входящих в состав БУ их масса и размеры обуславливают проблему транспортировки, монтажа и демонтажа БУ.
Методы монтажа и демонтажа подразделяют на:
- крупноблочный;
- мелкоблочный;
поагрегатный.
Крупноблочный метод используется для БУ состоящих из отдельных блоков, в который объединены несколько агрегатов и узлов и блок является отдельной транспортно-монтажной единицей. Блок обычно представляет собой жесткую металлоконструкцию на которой смонтировано оборудование.
Мелкоблочный метод применяется при большой дифференциации блоков, что позволяет провозить транспортировку отдельных блоков по железной дороге, автотранспортом и т. д.
Поагрегатный метод применяется для БУ собираемых из отдельных агрегатов и элементов которые перевозятся универсальным транспортом.
В соответствии с ГОСТ 16293-82. Все БУ подразделяются на 12 классов, по нагрузке на крюке и условной глубине бурения.
Соответственно в шифре БУ указывается допускаемая нагрузка на крюке и условная глубина бурения.
Например БУ 1600 / 100 ЭУ,
где 1600 - усл. глубина бурения м, 100 - допускаемая нагрузка на крюке, тн; Э - электропривод на переменном токе (может быт запись ЭП- электропривод на постоянном токе или Д- диз. привод; ДГ - дизель–гидравлическии; ДЭР – дизель электро-регулируемый).
На сегодняшний день эксплуатируются БУ снятые с производства такие как БУ 80БрД, БУ 80БрЭ, Уралмаш 3000 ЭУК, Уралмаш 3000 ЭУ, Уралмаш 4000 Э-1, Уралмаш 4000 Д-1 Уралмаш 6500 Э, Уралмаш 6500ДГ.
Взамен вышеперечисленных БУ выпускаются:
МБУ-2000, БУ 2500 ДГУ, БУ 2500 ЭУ, БУ 3000 БД, БУ 3000 БЭ 1, БУ 3000 ЭУК, БУ 3000 ДГУ, БУ 3000 ЭУ, БУ4000ДГУ-Т, БУ 4000Д-1, БУ4000Э-1, БУ5000ДГУ, БУ5000ЭУ, БУ6500Э, БУ6500ДГ.
|
|
|
На Казахстанском рынке буровых услуг широко применяются БУ Китайского производства ZJ-20, ZJ-30, ZJ-40, ZJ-50, ZJ-70.
Так, ZJ-20 соответствует примерно 1-2 классу российских БУ, ZJ-30 – 3-4 классам, ZJ-40 – 5-6 классам, ZJ-50 – 7-8 классам, ZJ-70 – 9-11 классам.
3. Верхний силовой привод
ВСП выполняет функции ротора, вертлюга, крюка, противовыбросовой фонтанной арматуры (ПФА) и частично свинчивания и развинчивания труб.
ВСП должны оснащаться БУ для бурения скважин (Правила, п. 2. 5. 8):
- с глубины более 4500 м;
- с ожидаемым содержанием в пласто -вом флюиде сероводорода свыше 6% (объемных);
- наклонно направленных с радиусом кривизны менее 30 м;
- горизонтальных с глубиной по вертикали более 3000 м и горизонтальным положением ствола более 300 м.
К основным достоинствам ВСП относят:
• наращивание инструмента при бурении производится свечами длиной 25 или 36 м, а не " однотрубками", чем исключается два наращивания из трех - достигается значительная экономия времени;
непрерывный процесс бурения осуществляется на длину свечи, а не длину ведущей трубы;
• обеспечивается возможность (при необходимости) производить СПО с вращением колонны труб и с циркуляцией в скважине даже при большом угле наклона, чем уменьшается вероятность прихватов
• возможность быстрой и надежной герметизации скважины встроенной в привод ПФА (двумя шаровыми кранами) в процессе бурения и при СПО.
Конструктивные схемы исполнения силового вертлюга условно делят на две части:
- компоновка привода;
- компоновка навесного оборудования.
На текущий момент времени существует порядка 30 вариантов конструктивных схем ВСП, но на практике нашли широкое распространение порядка 5-8 схем.
Наиболее разнообразны вариации навесного оборудования используемого для соединения колонны труб и выполнения СПО. Так применяется большое количество присоединительных переходников для работы с бурильными и обсадными трубами различных диаметров, элеваторов различных конструкций и патронов.
Рассмотрим более подробно 3 наиболее широко применяемые конструктивные схемы ВСП. На схемах показаны как компоновки основных конструктивных элементов (вертлюг, двигатель редуктор), так и возможные варианты оснащения этих компоновок навесным оборудованием.
Схема 1 представляет собой вертлюг со встроенным в него редуктором и двумя приводными двигателями для обеспечения вращения и симметричного распределения нагрузки.
Направляющие 3 служат для восприятия реактивного момента и перемещения вертлюга вверх и вниз (соответственно при подъеме и спуске). При этом нагрузка от веса колонны труб через ствол (шпиндель) передается на корпус вертлюга. Такая компоновка позволяет использовать вертлюг требуемой грузоподъемности, встроив в его корпус редуктор.
|
|
|
Схема 2 представляет собой вертлюг с удлиненным шпинделем, на который жестко посажена шестерня редуктора. Редуктор приводится во вращение двигателем. Вес бурильной колонны на крюк талевой системы также передается через подвеску вертлюга, а направляющие служат для восприятия реактивного момента и перемещения вертлюга вверх и вниз. Усилие от веса колонны труб воспринимается шпинделем и передается на корпус вертлюга. При этом редуктор разгружен от восприятия осевой нагрузки. В данной схеме используется вертлюг требуемой грузоподъемности, оснащенный удлиненным шпинделем и редукторов с приводным двигателем. Область применения: - проведение капитального ремонта на установка небольшой грузоподъемности.
Схема 3 представляет собой соединение стандартного вертлюга и стандартного вращателя с приводным двигателем. Вес на крюк талевой системы также передается через подвеску вертлюга, а направляющие вертлюга и вращателя служат для перемещения вертлюга вверх и вниз. Реактивный момент воспринимается направляю-щими вертлюга. Вращатель разгружен от восприятия осевой нагрузки, воспринимает только собственный вес. Область применения: - проведение капитального ремонта на установка средней и большой грузоподъемности.
Выбор схемы определяется:
- видом и объемом работ;
- затратами на модернизацию и возможностями предприя-тия;
- необходимым количеством функций, выполняемых оборудование.
Например, в глубоком бурении БУ с ВСП (топ-драйф) стоит примерно на 2 млн. долларов США дороже, чем БУ без него.
ВСП включает в себя:
- интегрированный талевый блок;
- силовой блок, выполняющий функции ротора и вертлюга;
- трубный манипулятор со встроенным трубным ключом;
- систему противофонтанной арматуры (ПФА);
- гидроэлеватор;
- траверсу (верхнию и нижнию) с соединительными штангами;
- гидростанцию с пультом управления.
К достоинствам ВСП относят, то что обеспечивается:
- наращивание инструмента при бурении производится свечами длиной 25-27 м, а не " однотрубками", чем исключается два наращивания из трех - достигается значительная экономия времени;
- обеспечивается возможность (при необходимости) производить СПО с вращением колонны труб и с циркуляцией в скважине даже при большом угле наклона, чем уменьшается вероятность прихватов;
- возможность быстрой и надежной герметизации скважины, встроенной в привод ПФА (двумя шаровыми кранами), в процессе бурения и при СПО.
|
|
|
