Буровое оборудование. 2

Содержание.

Определение и классификация…………..…………………………………….2

Состав буровой установки…………………………………………………….3

Буровые лебедки……………………………………………………..................7

Стандарты и требования…………………………………………...................11

Список литературы…………………………………………………………….12

Буровое оборудование — комплекс машиностроительной продукции, которая используется при бурении скважин. Обычно термин относят к бурению нефтегазовых скважин.

Комплекс включает в себя сооружения, машины, и прочее вспомогательное оборудование, монтируемое на точке бурения и обеспечивающее самостоятельное выполнение технологических операций. Наиболее крупные участники российского рынка бурового оборудования входят в Союз производителей нефтегазового оборудования.

Классификация.

Оборудование подразделяется на следующие категории.

• Буровые установки
• Агрегаты и установки для геолого-разведочного бурения.
• Агрегаты для ремонта и бурения скважин.
• Металлоконструкции буровых установок.
• Основное технологическое оборудование
• Средства механизации
• Силовые агрегаты
• Циркуляционные системы и оборудование
• Вспомогательное механическое оборудование
• Системы автоматизации, контроля и управления
• Электрооборудование
• Пневмооборудование
• Системы жизнеобеспечения и безопасности
• Противовыбросовое оборудование
• Цементировочное оборудование
• Морские платформы и оборудование
• Подводный буровой комплекс
• Дополнительное оборудование
• Ведущие, обсадные и бурильные трубы
• Переводники и элементы КНБК
• Забойные двигатели
• Буровые долота
• Аварийный инструмент
• Прочий буровой инструмент

Состав буровой установки.

Буровая установка включает следующие элементы: основной двигатель (главный привод), буровая вышка, подвышечное основание (фундамент), оборудование для спуско-подъемных операций (СПО).

Основной двигатель привода буровой установки.

В современных буровых установках в качестве основных энергоприводов используют двигатели внутреннего сгорания. Дизельное топливо — основное и легкодоступное сырье. На некоторых буровых установках применяют двигатели, работающие на природном газе.

Число и габариты главных двигателей зависят от назначения и характеристик буровой установки. В буровых установках для неглубокого бурения (менее 1524 м) используют два двигателя мощностью 373—746 кВт. Для глубокого бурения применяют мощные буровые установки, которые снабжены тремя-четырьмя двигателями, способными развивать мощность 2237 кВт.

Энергия к различным механизмам буровой установки передается механическим или электрическим путем. При механической передаче энергия от каждого двигателя передается в общий узел, называемый трансмиссией.

Трансмиссия передает энергию лебедке и ротору через втулочно-роликовую цепь и цепные колеса. При механической передаче энергии к буровым насосам применяют большие приводные ремни. При электрической передаче энергии дизельные двигатели устанавливают на некотором расстоянии от буровой установки и используют для приведения в действие мощных энергогенераторов.

Генераторы вырабатывают электрический ток, который передается по проводам к электродвигателям, соединенным непосредственно с лебедкой, ротором и буровым насосом.

Буровая вышка

Буровая вышка представляет собой металлическое сооружение над устьем скважины, предназначенное для установки талевого механизма, устройства для механизации спускоподъемных операций и размещения бурильных свечей. От технического совершенства буровой вышки существенно зависят монтажеспособность и транспортабельность буровой установки, а также эффективность и безопасность бурения. Отказы буровой установки могут вызвать тяжелые последствия, поэтому надежность и прочность – первостепенные требования, предъявляемые к буровым вышкам. Эти качества должны сочетаться с технологичностью и легкостью вышек, способствующих повышению экономичности и ускорению вышкомонтажных работ.

Согласно требованиям безопасности конструкция и крепление вышки к основанию или фундаменту должны обеспечить надежность и безопасность ее эксплуатации при отсутствии оттяжек. В конструкции вышки должны быть предусмотрены кронблочная, верхняя рабочая и переходные площадки с маршевыми лестницами и стремянками от пола буровой до кронблока.

Верхняя площадка должна быть оборудована передвижной люлькой для рабочего, занятого установкой бурильных свечей при спускоподъемных операциях. Козлы для замены кронблока и монтажный ролик на верхнем основании вышки рассчитываются на подъем полуторакратной массы кронблока. Геометрические формы буровых вышек и отдельных ее элементов должны обладать минимальными аэродинамическими сопротилвениями с целью снижения ветровых нагрузок.

Буровая вышка достаточно высокая и прочная конструкция, обеспечивающая спуск и подъем оборудования в скважину. Кроме того, вышка имеет рабочее место полати для верхового рабочего во время спускоподъемных операций.

Буровые вышки подразделяются на башенные и мачтовые.

Подвешенное основание служит опорой для буровой вышки, лебедки и бурильной колонны.

Оборудование для спускоподъемных операций

Спускоподъемное оборудование состоит из лебедки, талевой системы и талевого каната. Лебедка — основной механизм буровой установки, позволяющий поднимать тяжелые грузы и опускать их с помощью проволочного каната, намотанного на барабан. Буровая лебедка неотъемлемая часть буровой установки и является основным компонентом системы спускоподъема. Лебедка работает вместе с валом катушек, тартальным барабаном, коробкой передач, и с приводным агрегатом ротора. В случае оснащения лебедки одним или двумя барабанами, она должна быть оснащена одним гидромеханическим или электромагнитным тормозом, связанным с основным барабаном и оснащенным муфтой свободного хода. Вспомогательный тормоз является составной частью лебедки, как и механический тормоз.

К одному валу лебедки, возможно, подключить инерционный тормоз для защиты зубчатой муфты при переключении скоростей.

Лебёдка представляет собой отдельный агрегат с жёстким металлическим корпусом, смонтированным на раме-салазках для обеспечения быстрого монтажа, демонтажа и транспортировки. Кроме того, с ее помощью бурильщик, используя катушки, свинчивает или развинчивает бурильные трубы и другие соединения.

Талевая система включает два блока: кронблок и талевый блок. Кронблок — это неподвижный блок, находящийся в верхней части вышки. Кронблок является неподвижной частью талевой системы, монтируется на верхней раме мачты или на подкронблочных балках вышки. Представляет собой раму, сваренную из профильного проката, на которой в опорах размещена ось со шкивом, установленные на подшипниках качения.

После нескольких спускоподъемных операций талевый канат перетягивают, т. е. его снимают, отсекают и подают в работу новую часть. Таким образом, одна и та же часть каната не остается в интервалах высоких напряжений.

Конструкция кронблока зависит от типа вышки, действующей нагрузки и объёма спускоподъемных операций. Шкивы кронблоков монтируют на подшипниках качения на одной или двух соосно расположенных осях, установленных в опорах на раме, либо соосно. При несоосной схеме ось шкива, служащего для подвижной струны талевого каната, располагается перпендикулярно к оси остальных шкивов. Кронблоки с несоосным расположением шкивов применяют в мачтовых вышках, установках с буровой лебёдкой, расположенной ниже пола буровой, для того, чтобы подвижный конец каната не цеплял ферму мачты. Или при использовании АСП (автоматическая система подачи) с механизированной расстановкой свечей. Талевый блок перемещается вверх и вниз по вышке во время свинчивания-развинчивания труб. Каждый блок имеет ряд шкивов, через которые проходит талевый канат. Один конец талевого каната, выходящий из кронблока, прикреплен под подвышечным основанием к специальному механизму крепления (мертвый конец), другого намотан на барабан лебедки. Кронблок опирается на подкронблочные балки вышки концами крайних продольных балок. К середине продольных балок приварены на проглаках разъемные корпусы опор, на которых смонтированы шкивы, каждый на двух роликоподшипниках.

Секции шкивов состоят из осей, установленных на подшипниках, зажатых на оси, законтренных винтом, с последующей установкой шплинтов в паз гайки. Сверху секции шкивов накрыты кожухами. Ось секции шкивов в разъемных опорах рамы фиксируется от поворота дюбелем.

Шкивы на подшипниках зафиксированы пружинными кольцами. Для каждого шкива на торцах оси имеются масленки для подвода смазки к подшипникам, закрытым по бокам крышками.

К раме кронблока подвешены вспомогательные блоки для троса, идущего от вспомогательной лебедки или от других специальных устройств. К раме кронблока также крепится верхний конец направляющей для системы верхнего привода.

Подъемная система установки (рис. III.1) представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 6 и механизмом 7 крепления неподвижного конца каната. Кронблок 4 устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Подвижный конец А каната 3 крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б — через приспособление 7 к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк 1, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк во многих случаях объединяют в один механизм — крюкоблок.

Буровые лебедки.

Лебедка — основной механизм подъемной системы буровой установки. Она предназначена для проведения следующих операций:

Спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

Удержания колонны труб на весу в процессе бурения или промывки скважины;

Приподъема бурильной колонны и труб при наращивании;

Передачи вращения ротору;

Свинчивания и развинчивания труб;

Вспомогательных работ по подтаскиванию в буровую инструмента, оборудования, труб и др.;

Подъема собранной вышки в вертикальное положение.

Буровая лебедка состоит из сварной рамы, на которой установлены подъемный и трансмиссионный валы, коробка перемены передач (КПП), тормозная система, включающая основной (ленточный) и вспомогательный (регулирующий) тормоза, пульт управления. Все механизмы закрыты предохранительными щитами. Подъемный вал лебедки, получая вращение от КПП, преобразовывает вращательное движение силового привода в поступательное движение талевого каната, подвижный конец которого закреплен на барабане подъемного вала. Нагруженный крюк поднимается с затратой мощности, зависящей от веса поднимаемых труб, а спускается под действием собственного веса труб или талевого блока, крюка и элеватора, когда элеватор опускается вниз за очередной свечой.

Лебедки снабжаются устройствами для подвода мощности при подъеме колонны и тормозными устройствами поглощения освобождающейся энергии при ее спуске. Для повышения к. п. д. во время подъема крюка с ненагруженным элеватором или колонной переменного веса лебедки или их приводы выполняют многоскоростными. Переключение с высшей скорости на низшую и обратно осуществляется фрикционными оперативными муфтами, обеспечивающими плавное включение и минимальную затрату времени на эти операции. Во время подъема колонн различного веса скорости в коробках передач переключают периодически. Оперативного управления скоростями коробки не требуется.

В зависимости от скорости спуска или подъема крюка и числа струн в талевой оснастке канат на барабан лебедки навивается и свивается с различными скоростями. Скорость крюка при подъеме колонн большого веса во время технологических операций (расхаживание, ликвидация осложнения и аварий в скважине) составляет 0,15—0,25 м/с, а иногда и меньше. Эти скорости называются технологическими, а скорости подъема бурильных колонн и ненагруженного элеватора при СПО изменяются от 0,5 до 1,8 м/с и называются техническими. Более высокие скорости подъема ухудшают условия намотки каната на барабан и не дают существенного выигрыша во времени.

Скорости спуска колонн определяются их весом, длиной и технологическими условиями скважины. Наибольшая скорость спуска бурильных колонн обычно не превышает 3 м/с, наименьшая при спуске обсадных колонн 0,2 м/с. В процессе бурения с по- мощью лебедки подается бурильная колонна со скоростью до 1,5 м/мин.

При подъеме колонны канат навивается на барабан лебедки под действием силы тяжести всей колонны, а свивается при спуске ненагруженного элеватора с небольшим натяжением. В процессе спуска колонн канат навивается при небольшом натяжении и большой скорости, а свивается под действием веса всей колонны. Это создает тяжелые условия работы каната, и он быстро изнашивается, особенно при многослойной навивке на барабан.

Мощность, передаваемая на лебедку, характеризует основные эксплуатационно-технические ее свойства и является классификационным параметром.

Присоединительные размеры буровой лебедки: диаметр талевого каната; расстояние от середины барабана до центра звездочки, установленной на валу ротора. Диаметр каната должен соответствовать размерам канавок на наружной поверхности барабана лебедки и размерам канавок шкивов талевой системы. В случае несоответствия канат будет быстро изнашиваться. Нарушение базового расстояния от середины барабана до центра роторной звездочки вызовет быстрый выход из строя цепи привода ротора и практически сделает невозможным нормальное бурение скважины роторным способом.

Современные отечественные буровые лебедки в основном выполняются по двум компоновочным схемам:

лебедка со всеми компонующими сборками монтируется на одной общей раме; эти лебедки имеют один главный вал, приводимый в движение цепными трансмиссиями от коробки передач (ЛБ-750, ЛБУ-1100, ЛБУ-1700 и др.);

двух- и трехвальные лебедки, в которых собственно лебедка совмещена с КПП и представляет собой один агрегат (У2-2-11, У2-5-5идр.).

На рис. IV.1 показана одновальная лебедка ЛБ-750, смонтированная на общей раме / с вспомогательным тормозом 7 и станцией управления 8. Эта лебедка имеет главный вал с барабаном 5, цепные трансмиссии Зяб, главный тормоз 4 и тормозную рукоятку 2, которая служит для управления лебедкой с поста бурильщика.

На рис. IV.2 приведен подъемный агрегат, состоящий из двух блоков — одновальной буровой лебедки ЛБУ-1100 4 и КПП 6,— которые транспортируются отдельно, а при монтаже соединяются в один агрегат. Цепные трансмиссии передач привода барабанного вала лебедки от КПП «тихой» 5 и «быстрой» 7 скоростей закрыты кожухами. Они включаются оперативными пневматическими фрикционными муфтами с пульта управления 1, Расположенного на полу 2 буровой. Главным тормозом лебедки управляют удлиненной тягой 3 также с поста бурильщика.

Двух- и трехвальные лебедки в настоящее время почти не изготовляются, но на нефтепромыслах они еще применяются.

Стандарты и требования.

В России стандарты на буровое оборудование регулируются ГОСТ 16293-89 (Установки буровые комплектные для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения). Также существует комплекс ГОСТ Р 12.2.141-99 ССБТ "Оборудование буровое наземное" для аппаратов, материалов и относящийся к требованиям безопасности.

Список литературы

1) Буровое оборудование: Справочник: В 2-х т. Т. 2. Буровой инструмент. — М.: «Издательство «Недра», 2003. — 494 с

2) Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие для вузов. — М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. — 632 с

3) Васильев М.В. Транспортные процессы и оборудование на карьерах. М., Недра, 2006.

4) Килячков А.П. Технология горного производства. М., Недра, 2002.

5) Солод В.И., Зайков В.И. и др. Горные машины и автоматизированные комплексы. М., недра, 2003.