Добыча нефти и газа. Определение параметров характеристики оборудования, необходимых для условий эксплуатации. Расчёты на прочность деталей. Реакции опор от натяжения цепи. Транспортировка, монтаж, техническое обслуживание и ремонт оборудования.
Аннотация к работе
Проектирование этого оборудования сложный процесс, и от конструктора требуется не только умение конструировать машины и их элементы, но и знание техники и специфики бурения скважин на нефть и газ. С помощью буровой лебедки и талевого механизма спускают, поднимают и удерживают на весу бурильную колонну, обсадные трубы и другой инструмент при бурении и креплении скважин. Буровые лебедки используются также для передачи вращения ротору, свинчивания и развенчивания бурильных и обсадных труб, для подъема и подтаскивания различных грузов при бурении скважины, монтаже и ремонте установки. В этом случае бурение останавливается, а предприятие несет убытки. После выбора и расчета конструкции скважины рассчитываем вес: кондуктора, промежуточной колонны, эксплуатационной колонны, бурильной колонны.После того как соединение поднятой части вышки с девятой секцией закончено, освобождают хомуты (крюки) от поясов верхней секции, опускают несущие трубы вместе с траверсами, зацепляют хомуты за пояса девятой секции и опять приподнимают на необходимую высоту, т.е. повторяют процесс. Лебедку размещают в соответствии с заданными в чертежах координатами, центр ротора служит центром будущей скважины, относительно которого выверяют продольную и поперечную оси барабана лебедки. Замене и ремонту у лебедок подлежат следующие узлы и детали: цепные колеса, тормозные шкивы барабана, антифрикционные втулки, роликоподшипники, кулачковые муфты, детали тормозной системы, шинно-пневматические муфты и детали пневматического управления лебедки. Порядок разборки приведен для лебедки ЛБУ - 1200: - снять верхние, нижние и боковые щиты лебедки; Затем при помощи подъемного крана вал зацепляют штропом, дают натяжку с таким расчетом, чтобы вал был прижат к раме лебедки, и только после этого отвинчивают последние болты, и вал снимают с рамы.Трудоемкость кап ремонта (Ткр) Трудоемкость тек. ремонта (Ттр) Всего человеко - часов В том числе по видам работ. Например: определим трудоемкость по видам работ для 5 капитальных ремонтов. Таким же способом определяем трудоемкость по видам работ для одного капитального ремонта. Количество запчастей считается по формуле: Расход на 1 ремонт · 5 = 1 · 5 = 5, где: 5 - количество ремонтируемого оборудования. Затраты на охрану труда и ТБ предусматривают расходы по износу спецодежды и спецобуви, выдаваемых рабочим, и определяются по формуле: Стб = = = 4250 рублей, где n - число комплектов.
Введение
Развиваясь, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов. Однако главную роль в обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные ресурсы.
Топливно-энергетический комплекс тесно связан со всей промышленностью страны. На его развитие расходуется более 20% денежных средств. На ТЭК приходится 30% основных фондов и 30% стоимости промышленной продукции России. Наибольшее значение в топливной промышленности страны принадлежит трем отраслям: нефтяной, газовой и угольной, из которых особо выделяется нефтяная.
Велика роль нефти и в политике. Регулирование поставок нефти в страны ближнего зарубежья является, по сути дела, важным аргументом в диалоге с новыми государствами.
Таким образом, нефть - это богатство России. Нефтяная промышленность РФ тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства, имеет огромное значение для российской экономики. Спрос на нефть всегда опережает предложение, поэтому в успешном развитии нашей нефтедобывающей промышленности заинтересованы практически все развитые государства мира.
Актуальность выбранной темы заключается в том, что в обозримом будущем нефть заменить нечем. Мировой спрос будет расти на 1,5 процента в год, а предложение существенно не возрастет.
Итак, российская нефтяная промышленность имеет важнейшее значение для нашей страны и всего мира в целом.
Добыча нефти и газа стала приоритетом для всех стран, имеющих промышленные запасы углеводородов. Если сравнить темпы развития нефтегазовой отрасли сегодня и 25 лет назад, то можно сделать вывод, что интенсивность разработки нефтегазовых месторождений растет. Видимо, эта тенденция сохранится и в будущем. В СССР в 1970-1980 гг. в нефтегазовой отрасли имел место промышленный бум - осваивались новые территории, крупные месторождения, строились газопроводы и нефтепроводы, газокомпрессорные станции, автомобильные и железные дороги. Нефтегазовая отрасль не может существовать без вспомогательных производств: при бурении скважин, строительстве трубопроводов, необходимо иметь мощную базу производственного обслуживания и современные заводы по выпуску бурового и нефтепромыслового оборудования.
Чтобы осуществлять все упомянутые мероприятия, нужно в десятки раз увеличить объемы финансирования нефтегазовой отрасли. Каждое нефтегазовое объединение или нефтяная компания должна производить капитальные вложения, цель которых - развитие новых мощностей. Сейчас крупные российские нефтегазовые корпорации совместно с Министерством природных ресурсов и Министерством экономики должны сделать выбор: создать 5-10 новых нефтегазовых компаний или заниматься модными финансовыми моделями (капитализация, увеличение стоимости акций, стягивание под свой контроль лицензионных участков и месторождений, которые изза отсутствия необходимого финансирования невозможно будет развивать еще в течение 10 лет). Если у этих компаний будет программа по добыче нефти и газа, они в течение 10 лет осуществят прямое проектное финансирование и при помощи государства начнут добычу на новых месторождениях.
Буровая установка - сложный комплекс агрегатов машин и механизмов для выполнения различных, но связанных между собой функций в процессе бурения скважины. Проектирование этого оборудования сложный процесс, и от конструктора требуется не только умение конструировать машины и их элементы, но и знание техники и специфики бурения скважин на нефть и газ.
В дипломном проекте рассматривается буровая лебедка. С помощью буровой лебедки и талевого механизма спускают, поднимают и удерживают на весу бурильную колонну, обсадные трубы и другой инструмент при бурении и креплении скважин. При подъеме вращательное движение, сообщаемое лебедке от привода, посредством талевого каната преобразуется в поступательное движение талевого блока. При спуске тормозные устройства буровой лебедки ограничивают скорость талевого блока, опускающегося под действием собственного веса и веса подвешенного к нему инструмента. Буровые лебедки используются также для передачи вращения ротору, свинчивания и развенчивания бурильных и обсадных труб, для подъема и подтаскивания различных грузов при бурении скважины, монтаже и ремонте установки. Вследствие чего подъемный вал подвергается большим нагрузкам и может выйти из строя. В этом случае бурение останавливается, а предприятие несет убытки.
Тема дипломного проекта посвящена рассмотрению вопросов соответствия имеющихся технологий монтажа, транспортировки, эксплуатации и ремонта в условиях ООО БК ” ИНТЕГРА ” с разработкой мероприятий по увеличению эффективности работ при ремонте буровой лебедки.
1. Исходные данные для выбора оборудования
1.1 Характеристика района производства работ и условия эксплуатации оборудования
Данное оборудование эксплуатируется фирмой ООО БК «ИНТЕГРА», расположенной в городе Усинске. Рельеф равнинный, местность имеет редкие лесные массивы, почву средней заболоченности. Климат в этом районе умеренный, связь с предприятием осуществляется посредством автодорог и воздушных путей. Среднегодовая температура составляет .Максимально низкая температура -40 С. Максимально высокая температура 35 С. Среднегодовое количество осадков 450 -530 мм. Проектная глубина скважины 3800 метров.
1.2 Исходные данные для технологических расчетов по выбору оборудования
L = 3800 м - глубина скважины;
dk = 0,351 м - диаметр кондуктора;
?к = 10 мм - толщина стенки кондуктора;
qk = 825 Н/м - вес одного метра кондуктора;
dп = 0,2445 м - диаметр промежуточной колонны;
?п = 10 мм - толщина стенки промежуточной колонны;
qп = 590 Н/м - вес одного метра промежуточной колонны;
dэ = 0,146 м - диметр эксплуатационной колонны;
qэ = 320 Н/м - вес одного метра эксплуатационной колонны;
?э = 9 мм - толщина стенки эксплуатационной колонны;
lk = 400 м - длина кондуктора;
ln = 2500 м - длина промежуточной колонны;
lэ = 3800 м - длина эксплуатационной колонны;
Для бурения скважины до проектной глубины применяются бурильные трубы диаметром 127 мм, УБТ длинной 150 м диаметром 178 мм. Район буровых работ электроэнергией не обеспечен. lбт = 3600 м - длина бурильных труб;
dбт = 0,127 м - диаметр бурильных труб;
?бт = 9 мм - толщина стенки бурильных труб;
qбт = 276 Н/м - вес одного метра бурильных труб;
lубт = 200 м - длина УБТ;
qубт = 1450 Н/м - вес одного метра УБТ;
dc = 0,445 м - диаметр скважины под кондуктор;
2.Расчеты по выбору оборудования
2.1 Определение параметров характеристики оборудования, необходимых для условий эксплуатации
После выбора и расчета конструкции скважины рассчитываем вес: кондуктора, промежуточной колонны, эксплуатационной колонны, бурильной колонны.
Вес бурильной колонны с УБТ: Gбк = Gбт Gубт = 0,99 0,29 = 1,28 МН;
При выборе типа буровой установки необходимо руководствоваться ОСТ 26-62-807-73(Таблица 1) и конкретными геологическими, климатическими, энергетическими, дорожно-транспортными и другими условиями бурения. При этом следует помнить, что условная глубина бурения скважины в каждом конкретном случае может быть уменьшена или увеличена по сравнению с условной в зависимости от типа применяемых бурильных труб и компоновки бурильной колонны. Но в любом случае максимальная масса бурильной колонны не должна превышать условную глубину бурения ( 10%), умноженную на 30 кг (ГОСТ 16293 - 70).
Во всех случаях должно соблюдаться условие: Gбкmax ? (Hpek 0,1Hpek) • 300, [11; с.65; ф.5.1] где Gбкmax - максимальный вес бурильной колонны; Нрек - рекомендуемая глубина бурения; 300 - вес одного метра бурильных труб, Н/м.
Для бурения скважины глубиной 3800 м могут быть использованы установки классов БУ - 4000 или БУ - 5000. Определяем предельные веса бурильных колонн для установок этих классов: (4000 400) • 300 = 1320000 Н = 1,32 МН;
(5000 500) • 300 = 1650000 Н = 1,65 МН.
В связи с тем, что максимальный вес промежуточной колонны составляет 1,47 МН, выбираем класс буровой установки БУ - 5000 (1,65> 1,47 > 1,32).
Для установок класса БУ - 5000 допускаемая нагрузка в процессе проводки и крепления скважины составляет [Gkp] = 2,5 МН.
Параметры буровых установок (ОСТ 26-02-807-73)
Таблица 1
Параметры Класс буровой установки
БУ - 2000 БУ - 2500 БУ - 3000 БУ - 4000 БУ - 5000 БУ - 6500 БУ - 8000 БУ - 10000
Условная глубина бурения при массе 1 м бурильной колонны 2000 2500 3000 4000 5000 6500 8000 10000
Нагрузка на крюке(,элеваторе), допускаемая в процессе проводки и крепления скважины, МН 1,2 1,4 1,7 2 2,5 3,2 4 5
Расчетная мощность на приводном валу лебедки, КВТ ?441,6 ?552 ?662,4 ?883,2 ?1104 ?1582,4 ?2208 ?2944
Наибольшая расчетная скорость подъема крюка(элеватора)при СПО, м/с 1,8 1,7 1,6
Наибольшая оснастка талевой системы 4?5 5?6 6?7 6?7; 7?8
Диаметр отверстия в столе ротора, мм 460; 560 560 560; 700 760; 950
Мощность бурового насоса(приводная), КВТ ?600 ?750 ?950 ?1180
Наибольшее давление при выходе насоса, Мпа 25 32 40
Число буровых насосов 1; 2 2
Полезный суммарный объем циркуляционной системы, м3 90 120 150 180 240 300 360
Отметка пола буровой от уровня земли, м 1; 2 1; 2; 3
Определяем максимальную нагрузку от веса бурильной колонны с учетом расхаживания (увеличение нагрузки на 25%): Gбк = Gбк • 1,25 = 1,28 • 1,25 = 1,6 МН;
Определяем нагрузку от веса самой тяжелой обсадной колонны с учетом расхаживания (увеличение нагрузки на 15%): Gп = Gп • 1,15 = 1,47 • 1,15 = 1,69 МН;
В связи с тем, что условие Gбк(или Gп) ? [Gkp] соблюдается, класс буровой установки БУ - 5000 выбран правильно.
1,69 МН ? 2,5 МН
Выбираем буровую установку Уралмаш 3Д-86.
Комплектность БУ Уралмаш 3Д-86: Вышка - башенного типа ВМР 45?320;
Вертлюг - УВ-320МА;
Кронблок - УКБ-7-400;
Талевый блок - УТБ-6-320;
Ротор - Р-700;
Лебедка - ЛБУ-1200;
Насос - УНБ-600А;
В состав БО Уралмаш 3Д-86 входит буровая лебедка ЛБУ-1200. С помощью буровой лебедки и талевого механизма спускают, поднимают и удерживают на весу бурильную колонну, обсадные трубы и другой инструмент при бурении и креплении скважин. При подъеме вращательное движение, сообщаемое лебедке от привода, посредством талевого каната преобразуется в поступательное движение талевого блока. При спуске тормозные устройства буровой лебедки ограничивают скорость талевого блока, опускающегося под действием собственного веса и веса подвешенного к нему инструмента. Буровые лебедки используются также для передачи вращения ротору, свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб, для подъема и подтаскивания различных грузов при бурении скважины, монтаже и ремонте установки. Буровые лебедки относятся к главным агрегатам бурового комплекса, определяющим эффективность бурения.
Определение основных параметров буровых лебедок: Наибольшее натяжение ходового конца каната при подъеме колонны Рхк.наиб., МН, определяются по формуле, ; [1] где
Qkp.наиб- наибольшая нагрузка на крюке, Qkp.наиб = 2,5 МН;
gt.с - вес подвижных частей талевой системы, МН, ;
МН;
где i т.с. - число подвижных струн талевой системы, i т.с.=12;
Мощность на барабане лебедки определяется по формуле Nб, КВТ, ; [1]
Где Nб - мощность на барабане лебедки, КВТ;
Vkp - скорость подъема крюка, м/с, = 875 КВТ
Определение геометрических параметров лебедки: Диаметр бочки барабана Дб, м, , где dk - диаметр талевого каната, dk =0,032м, =0,800 м.
Геометрические размеры барабана лебедки влияют на габаритные размеры и массу лебедки. Увеличение диаметра барабана благоприятно сказывается на долговечности каната, но вместе с тем повышается требуемый тормозной момент ленточного и вспомогательного тормозов, увеличиваются меховые массы, и снижается скорость спуска нагруженного элеватора.
Наибольший крутящий момент на барабане лебедки Мб, к , , где
Др - расчетный диаметр с навитым канатом, м, м, где
ДБІ - диаметр барабана по первому ряду навивки, м;
Дбn - диаметр барабана по последнему ряду навивки м, для его определения определяем число слоев навивки на барабан, для этого расчет введем в следующей последовательности.
Длина каната, навиваемая на барабан лебедки при подъеме колонны на длину свечи Lбк, м, , где m - число витков каната в одном ряду;
, м, , Принимаем m=30, Lсв - длина свечи, Lсв =36 м;
,м.
Диаметр барабана по любому ряду навивки Дбz , м, определяется из следующего выражения, , м где
- коэффициент сжатия каната, = 0,93;
Z - число рядов каната, Определяем диаметры барабана по рядам навивки Дбк, м, м, =0,892 м, =0,951 м, =1,011 м, =1,07 м, м, Длина каната по любому ряду Lkz ,м, определяется по формуле, , Рассчитываем длину каната по любому ряду навивки, =78,37 м, =83,98 м, =89,59 м, =95,19 м, м, м. к
2.2 Выбор оборудования из номенклатуры имеющихся видов оборудования и его обоснование
Диаметр тормозных колодок, мм 1180 900 1270 1450 1600 1450
Ширина тормозной колодки, мм 230 230 230 230 260 230
Тип вспомогательного тормоза ТЭИ-710-45 ТЭИ-710-45 ТЭИ-800-60 основной электродвигатель УТГ-1450
Габаритные размеры, мм: длина Ширина высота 6854 3208 2695 7866 3100 2207 8333 3230 2208 8430 3480 2540 8725 3464 2560 7250 3545 2865
Масса, кг 31490 34000 39050 39330 49200 26320
Из номенклатуры имеющихся видов оборудования мы выбираем буровую лебедку ЛБУ - 1200, так как она удовлетворяет необходимым условиям эксплуатации и входит в состав БО Уралмаш 3Д-86.
Список литературы
1. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1988.- 501с.: ил.
2. Раабен А. А., Шевалдин П. Е., Макустов Н. Х. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования. Учебник для техникумов. - М.: Недра, 1989. - 384с.
3. Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчет и конструирование бурового оборудования: Учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1985. - 425 с.
4. А.с. 658074 СССР, М. Кл. В 66 D 1/30. Барабан грузоподъемной машины/ В, С. Лиханский, В. Н. Поляков, Д. М. Орехов (СССР). - №2559031/29-11; Заявлено 23. 12. 77; Опубл. 25. 04. 79; Бюл. №15.
5. А.с. 1716066 СССР, МКИ3 Е 21 В 3/06. Буровая лебедка / П.П. Мелинишин, А.А. Старков, И.М. Фрыз (СССР). - №4800041/03; Заявлено 11.03.90; Опубл. 29.02.92; Бюл. №8.
6. А.с. 1694839А1 СССР, МКИ3 Е 21 В 3/06. Лебедка буровой установки с отбором мощности на ротор./ В.С. Бутков, В.В. Киселев, А.П. Уваров. (СССР). - №4619090/03; Заявлено 13.12.88; Опубл. 30.11.91; Бюл. №44.
7. Смолина А.К. Типовые задачи по курсу «Машины и оборудование для бурения»: Методическое пособие. - Ухта: УИИ, 1983.- 46с.
8. Северинчик Н. А. Машины и оборудование для бурения скважин. - М.: Недра, 1986. 368 с.
10. Элияшевский И.В., Сторонский М.Н., Орсуляк Я.М. Типовые задачи и расчеты в бурении. Учебник для нефтяных техникумов. - М.: Недра,1982. - 295с.
11. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Мессер А.Г., Соловьев Н.В. Практическое руководство по технологии бурения скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. Справочное пособие. - М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2001 г. - 459с.
12. Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы. - М.: Недра, 1989 г. - 388с.