Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Состав комплекта технологического оборудования и инструмента буровой установки.
1.Оборудование и сооружение для спуска и подъёма бурильной колонны в процессе углубления скважины, спуска обсадной колонны: а) буровая лебёдка с тормозными устройствами и механизмами подачи долота (МПД). б)талевая система. в) буровая вышка. г)основание
2.оборудование для вращения породоразрушающего инструмента в процессе углубления (ротор, вертлюг, верхний привод)
3. механизмы и приспособления для выполнения СПО (ключи, элеваторы, клинья, клиновые захваты, механизмы механические или автоматизация СПО (МСП и АСП)
4. оборудование для очистки ствола скважины. При промывке её в процессе бурения (механизмы приготовления, очистки БР, насосы, арматура, трубопроводы, обвязывающие циркуляционный комплекс.
5. оборудование для герметизации устья скважины (превенторы, колонные головки).
6. монтажная база (основание, мостки, укрытия)
7. привод и передаточные механизмы (КПП, муфты, карданные валы)
8. вспомогательное оборудование (лебёдки, краны, тележки)
9. узлы управления, конторольно-измерительные приборы (КИП), аппаратура (регистрирования).
2. Исполнительные машины и механизмы буровой установки. Кинематические и технологические связи в буровой установке. Буровая установка (определение).
Буровая установка – комплекс машин и механизмов, связанных между собой кинематически или технологически, и по своей характеристике соответствующих ее назначению и типоразмеру.
Исполнительные механизмы - выполняют конкретный вид работ того или иного характера.
Вспомогательные механизмы-устройства для приготовления БР, механизация СПО, механизм погрузочно-разгрузочных работ.
Главные исполнительные механизмы приводятся в действие от главного привода.
3. Требования, предъявляемые к буровым установкам
А) БУ должна обладать достаточной приводной мощностью и возможностью передавать на забой мощность, необходимую для эффективного разрушения Г.П при образовании ствола скважины. Гидравлическая мощность - для успешной циркуляции.
Б) должна обеспечивать возможность интенсивной промывки забоя и выноса выбуренной породы на поверхность, на всём интервале диаметров и глубин.
В) должна обеспечивать необходимую мощность на крюке и возможность его полного использования, возможность изменения скорости подъёма груза.
Г) буровая лебёдка обладала высокой степенью механизации трудоёмких процессов(СПО, погрузочно-разгрузочные работы, приготовление БР)
Д) БУ должна быть удобной и лёгкой в управлении и в осуществлении контроля технологического управления.
Е) БУ должна обладать высокой мобильностью (монтажной способностью и транспортабельностью.
7) должна быть надёжной и долговечной
4. Классификация буровых установок по назначению.
Все установки по своему назначению делятся на 3 категории
А) Установки для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения с использованием таких установок осуществляется бурение скважин опорных, параметрических, эксплуатационных, добывающих и нагнетательных. Могут быть использованы для бурения скважин для создания подземных хранилищ УВ и продуктов их переработки.
Б) БУ для структурного и поискового бурения, для бурения скважин небольшой длины и малого диаметра,
В) БУ для освоения, испытания и капитального ремонта скважин, длина (глубина) больше в закрытом стволе скважин.
По способу бурения делятся на установки:
По типу привода:
По технике передвижения:
По вариантам дислокации:
Логическо-технологическая черта: длина свечи и высота вышки; монтажная база; гидравлическая мощность Буровые установки и отдельные агрегаты.
5 Основные параметры буровой установки и ее отдельных агрегатов
Основные исполнительные механизмы:
6 Нагрузки, воспринимаемые буровой установкой в процессе строительства скважины.
Номинальная грузоподъёмность – характеризует способность б.у воспринимать основные систематические нагрузки циклического характера
7 Главный параметр буровой установки. Использование этого параметра при расчете узлов, деталей и сооружений 6уровой установки.
Главный параметр БУ – параметр, который должен характеризовать не только эксплуатационные качества, но и давать однозначный ответ на вопрос о возможности использования ее для бурения скважины данной длины и конструкции, а так же не должен зависеть от внешних факторов.
Таковым для БУ является Грузоподъемность на крюке.
Грузоподъемность – способность воспринимать нагрузку.
;
8 Номинальная грузоподъемность буровой установки. Использование этого параметра при расчете узлов деталей и сооружений буровой установки.
Номинальная грузоподъемность – грузоподъемность соответствующая величине нагрузок систематического характера (систематические – выполняющиеся постоянно) .
Max грузоподъемность является величиной, характеризующей прочность БУ.
Используется для расчета на прочность всех механизмов и сооружений, которые задействованы при выполнении работ. При выборе БУ которая будет выполнять операции, мы должны обратить внимание на номинальную и max грузоподъемность, а также вес БК:
Правилами безопасности также оговаривается наибольший вес обсадной колонны:
При бурении скважин до 5км, запас грузоподъемности принимают равным 2,15.
При бурении скважин свыше 5км, он принимается равным 1,9.
Время приложения max нагрузки 10-15 секунд.
9. Роторы буровых установок. Функции ротора в составе буровой установки.
Буровой ротор — механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и удержания колонны бурильных или обсадных трубв подвешенном состоянии при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод — цепной или карданный.
Назначение ротора :
Роторы различают по диаметру проходного отверстия, мощности и допускаемой статической нагрузке. По конструктивному исполнению роторы делят на: неподвижные и перемещающиеся возвратно-поступательно относительно устья скважины в вертикальном направлении (верхний привод).
10. Требования, предъявляемые к роторам буровых установок.
11. Конструктивная схема ротора (состав и назначение основных узлов и деталей).
1 – стол ротора 2 – втулка 3 – крышка
4 – горизонтальный быстроходный вал
5 – стопорное устройство
6 – звездочка цепной передачи (муфта карданного вала)
7 – опоры горизонтального вала
8 – основная опора ротора (служит для восприятия нагрузок свехну-вниз (вес БК, ОК))
9 – вспомогательная опора (нагрузки снизу-вверх (реакция забоя)) 10 – станина
11 – большая коническая шестерня
12 – малая коническая шестерня
12. Конструкции роторов буровых установок различной грузоподъемности.
13. Основные параметры ротора. Выбор и расчет основных параметров (диаметр проходного отверстия в столе, частота вращения стола, мощность на столе ротора).
Параметры ротора определяют исходя из конструкции скважины компоновки б.к. и требований предъявляемых технологиями бурения и крепления скважин.
Основные параметры ротора:
диаметр проходного отверстия должен соответствовать диаметру обсадных труб для направления или диаметру долота при бурении под кондуктор. Диаметр в столе ротора от 400мм до 1,25м
Диаметр проходного отверстия в столе ротора должен быть достаточным для спуска долот и обсадных труб, используемых при бурении и креплении скважины. Для этого необходимо, чтобы диаметр проходного отверстия (D) в столе ротора был больше диаметра долота при бурении скважины под направление ():
Диаметр долот зависит от конструкции скважин. В глубоких скважинах диаметр направления обычно достаточно большой, возрастает вследствие увеличения числа промежуточных колонн.
Статическая нагрузка – главный параметр ротора
; -коэффициент динамичности (при малых глубинах 3.4, при глубокик скв. 1.05-1.07)
Допустимая статическая нагрузка на стол ротора должна быть достаточной для удержания в неподвижном состоянии наиболее тяжелой обсадной колонны, применяемой в заданном диапазоне глубин бурения.
Частота вращения.
Для проворачивания инструмента 10-15 об/мин
Для работы долота 50(60)-300(350) об/мин
Частоту вращения стола ротора выбирают в соответствии с требованиями, предъявляемыми технологией бурения скважин. Наибольшая частота вращения стола ротора ограничивается критической частотой вращения буровых долот
При дальнейшем увеличении частоты вращения ухудшаются показатели работы долот. С ростом частоты вращения увеличиваются центробежные силы, вызывающие продольный изгиб БК, вследствие которого происходят усталостные разрушения в ее резьбовых соединениях и искривление ствола скважины.
Мощность на столе ротора.
(-коэф. зависимости от профиля)
-удельная мощность для разр-ия ед. площади на забое
Мощность ротора должны быть достаточной для вращения БК, долота и разрушения забоя скважины
Мощность, расходуемая на вращение долота и разрушение забоя скважины можно приближено оценить по формуле:
В момент кручения на столе ротора
; n=125 об/мин
Работособсобность основной опоры (С)
-Осевая нагрузка;
-число часов работы;(=25000 часов)
- коэф. безопасности. (=2)
сила притяжения;
14. Выбор и расчет максимального момента на столе ротора, коэффициента работоспособности основной опоры ротора
Момент кручения на столе ротора
Максимальный вращающий момент определяют по мощности и минимальной частоте вращения стола ротора. Максимальный вращающий момент ограничивается прочностью б.к. и деталей передающих вращение столу ротора
Работоспособность – безразмерная величина, которая определяется исходя из величины осевой нагрузки
Осевая нагрузка
15. Вертлюги буровых установок. Назначение и требования, предъявляемые к ним.
Вертлюг БУ является промежуточным звеном между поступательно-движущейся талевой системы и вращающимся бурильным инструментом. Предназначен для подвески и свободного вращения б.к. при одновременной подаче промывочной жидкости под давлением из бурового рукава в б.к..
Выполняет роль основной опоры для вращающейся б.к. а также функцию основного сальника, предотвращающего утечку бурового раствора через подвижное соединение. В процессе углубки вертлюг перемещается по высоте а промывочная жидкость к нему подается через рукав (L) длина которого принимается на 3-5м > половины наибольшей величины перемещения вертлюга.
Требования:
16. Конструктивная схема вертлюга (состав и назначение основных узлов и деталей).
Вертлюг
1 - переводник (резьба левая); 2 - крышка нижняя; 3, 10 - радиальная опора; 4 - корпус; 5 - ствол; 6 - осевая (главная) опора; 7 - палец; 8 - планка стопорная; 9 - подшипник; 11 - отвод; 12 - штроп; 13 – крышка напорного сальника; 14 - крышка верхняя; 15 - стакан ствола; 16 - напорный сальник
17. Основные параметры вертлюгов и их расчет.
QСТ ≥QMAX БУ
100 мм – до 5000 м, расход 50-100 л/с
75 мм – более 5000 м, расход 30-40 л/с.
90мм – промежуточный
100 об/мин – до 5000м
65-80 Об/мин – свыше 5000м
18. Спуско-подьемный комплекс (СПК) буровой установки. Назначение, состав, кинематическая схема СПК.
Спуско-подъемный комплекс (СПК) буровой установки – совокупность агрегатов, механизмов, органов управления ими и сооружений, служащих для спуска, подъема и удержания на весу бурильной и обсадных колонн и обеспечения технологически необходимых манипуляций с ними при проводке скважины.
С использованием СПК выполняются следующие виды работ:
-спуск и подъем бурильной колонны для замены изношенного породоразрушающего инструмента. При этом нагрузка на СПК не превышает величины параметра номинальной грузоподъемности буровой установки;
-частичная разгрузка веса бурильной колонны на забой в процессе бурения и подача бурильного инструмента в скважину со скоростью, равной скорости разрушения горной породы на забое. При этом нагрузка на СПК меньше веса бурильной колонны на величину, равную нагрузке на долото;
-перемещение бурильной колонны в скважине при проработке ствола с целью устранения затяжек инструмента, а также при подготовке ствола скважины при спуске в него обсадных колонн. При это нагрузка на СПК близка к весу бурильной колонны;
-дополнительные технологические и аварийные работы, связанные с приподъемом, спуском и расхаживанием обсадных колонн, ликвидацией прихватов инструмента и колонн в скважине, работой в искривленных и горизонтальных участках ствола скважины. При этом нагрузка на СПК превышает величину, равную весу бурильной колонны, и может приближаться к величине параметра максимальная грузоподъемность.
В состав СПК входят:
-буровая лебедка (тяговое устройство);
-регулятор или автомат подачи долота;
-талевая система, включающая кронблок, талевый блок, талевый канат, механизм крепления и перепуска талевого каната;
-бурильный крюк;
-буровая вышка;
-механизм или автомат установки свечей за пальцем в фонаре буровой вышки.
Вместо талевого блока и бурильного крюка может использоваться моноконструкция – крюкоблок (рис. 9).
Кинематическая схема спуско-подъемного комплекса приведена на рисунке 5.
Рис. 5. Кинематическая схема спуско-подъемного комплекса
буровой установки
1 - буровая лебедка; 2 - механизм перепуска и крепления талевого каната; 3 - ходовой конец талевого каната; 4 - неподвижный конец талевого каната; 5, 10 - ноги буровой вышки; 6 - шкив кронблока; 7 - кронблок; 8 - рабочие струны талевого каната; 9 - шкив талевого блока; 11 - талевый блок; 12 - бурильный крюк.
19. Талевая система буровой установки, ее назначение и требования, предъявляемые к ней. Конструктивная схема талевой системы.
Талевая система – грузоподъемное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных шкивов, огибаемых тросами или канатами.
ТС предназначена для преобразования вращения барабана БЛ в поступательное движение крюка и уменьшения силы натяжения ходового конца талевого каната за счет увеличения скорости его движения
Требования:
Параметры:
1 - буровая лебедка; 2 - механизм перепуска и крепления талевого каната; 3 - ходовой конец талевого каната; 4 - неподвижный конец талевого каната; 5, 10 - ноги буровой вышки; 6 - шкив кронблока; 7 - кронблок; 8 - рабочие струны талевого каната; 9 - шкив талевого блока; 11 - талевый блок; 12 - бурильный крюк.
20. Определение величины усилия в ходовом и неподвижном концах талевого каната.
T/N = S1 = S2 = sn – тормоз
S1 = Px/β S2 = S1/β = Px/β2 Sn = Px/βn
Где β – коэффициент сопротивления шкива
T = Px * (1/β + 1/β2 + 1/βn) = Px* (βn – 1 / (β – 1) βn ) учитываем потери в опоре и на перегиб каната в шкиве
Px = T * ((β – 1) βn / βn – 1) при спуске берем вместо Px - T
PH = T * (β – 1)/ (βn – 1) β
Px > PH т.к. есть сопротивление спуску
21. Схемы оснастки талевой системы, их преимущества и недостатки.
Схема оснастки ТС характеризует порядок прохождения талевого каната через шкивы кронблока и талевого блока и определяет распределение нагрузки на ноги вышки а также правильность навивки каната на барабан лебедки и определяет продолжительность работы.
Существует 2 схемы:
Параллельная система, ось кронблока и ось талевого блока в пространстве параллельны друг другу. При крестовой схеме, эти оси взаимно перпендикулярны.
«-»
«+»
22. Талевые канаты. Назначение и требования, предъявляемые к талевым канатам буровых установок.
Талевый канат - стальной канат особой конструкции, изготовляемый из тонких проволок, свитых в особые пряди, обвитые затем вокруг общего пенькового сердечника.
Назначение – обвязка элементов ТС (обеспечивает кинематическую связь между элементами) и передача тягового усилия возникающего при работе лебедки на груз. В процессе работы ТК испытывает статистические и динамические нагрузки, и результатом приложения этих нагрузок является возникновение напряжений сжатия, кручения, изгиба, а также атмосферные нагрузки (влага, температура, давление)
Требования:
23 Свойства талевых канатов буровых установок.
∆l = L * Р/F *Ek
Ek= EМ * cos4α* cos4β
PC>PA
(PC-PA/PC)*100%<15%=Δ
PX=T=βn(β-1)/(β-1)
[PР]=PX*K-оговаривается нормативными документами при СПО не менее 3х, при спуске тяжелых обсадных колонн и при производстве аварийных работ [PР] не менее 2х.
PР-разрывное усилие
PC-суммарное разрывное усилие
PA-агрегатно разрывное усилие
L– длина каната
Р – прикладываемое усилие
F – площадь сечения
Ek– модуль упругости каната (0,32-0,35)
EM – модуль упругости металла
α и β – углы свивки проволочек в пряди и прядей в канат
24. Эксплуатация и методы отработки талевых канатов.
Эксплуатация ТК осуществляется реализацией 2х методов отработки:
Рекомендации к перетяжке:
До 4000м – 1200м – (6т)
5000м – 1500-2000м – (10т)
7500м – 2000м – (12т)
Признаки дефекта:
25. Расчет и выбор талевых канатов.
Расчет ТК выбирается по натяжению ходового конца от действия нагрузки при подъеме инструмента с конечной глубины или при расхаживании ОК во время ее спуска.
Px = T * ((β – 1) βn / βn – 1)
n – число рабочих струн
величина допустимого усилия на разрыв [Рр] определяется исходя из натяжения талевого конца на запас прочности талевого конца на запас прочности
[Рр] = Px * kзп
kзп = 2,7-4 при СПО = 3-4, при спуске ОК = не менее 2
величина разрывного усилия принимается во внимание исходя из агрегатного разрывного усилия каната
Pc>Pa Pc - Pa / Pc = ∆ - показатель
D – диаметр шкива по дну желоба или диаметр бочки барабана
Кф = σпк /σсум
σпк – сверхразрывное усилие
σсум – суммарное усилие
26. Талевые блоки. Назначение, устройство, требования, предъявляемые к ним.
Талевый блок – перемещаемый по оси БВ комплект шкивов ТС
Назначение - служит он для восприятия нагрузки от подвешанного груза и передачи ее на рабочие струны
В талевом блоке (рис. 7) число шкивов на один меньше, чем в парном с ним кронблоке. В отличие от кронблока талевый блок не испытывает усилий от натяжения ходового и неподвижного концов талевого каната, поэтому грузоподъемность его меньше, чем кронблока.
Общие требования:
|
5х6 (130т) |
ХК |
НК |
Т |
|
Параллельная |
30,1т |
22,3 |
7,8 |
|
Крестовая |
23,6т |
22,3 |
1,3 |
1. Канатные шкивы должны быть смонтированы на одной или двух осях а для бурения глубоких скважин на одной оси
2. Высокая надежность опор канатных шкивов
3. Прочность всех грузонесущих элементов
4. В конструкции ограждения канатных шкивов должно быть приспособление, предохраняющее канат от выскакивания каната из желоба и дающее возможность контролировать состояние желоба во времени, а также быстро (де)монтировать эти ограждения при (пере)оснастке ТС. Кожух должен быть таким, чтобы зазор между шкивом и кожухом был не более 0,15 диаметра каната
Требования:
Для обеспечения устойчивости талевого блока при выполнении СПО необходимо чтобы центр тяжести его находился достаточно низко
Вес талевого блока вместе со шкивами, элеватором, должен создавать натяжение ходового конца ТК обеспечивающее при подъеме незагруженного элеватора плотную навивку каната на барабан и достаточно быстрый спуск
Рис. 7. Талевый блок
1 - щека; 2 - накладка; 3 - нижний кожух; 4 - стяжка; 5 - каналы в оси для подачи смазки; 6 - ось; 7 - стопорная планка; 8 - опора шкива; 9 – шкив; 10 - верхний кожух-крышка; 11 - траверса ; 12 - гайка крепежная.
27. Кронблоки. Назначение, устройство, требования, предъявляемые к ним.
Кронблок – монтируемый на наголовнике вышки, неперемещаемый комплект шкивов ТС БУ.
Кронблок (рис. 6) является неподвижным элементом талевой системы.
Шкивы 3 кронблока вращаются на неподвижных осях 6, установленных на раме 1. Смазка к подшипникам качения подводится индивидуально по каналам 7, просверленным в осях. Шкив 5 используется для вспомогательных работ. Секции шкивов 3 закрываются кожухами 3. Для предотвращения выскакивания каната из желоба шкива зазор между шкивом и кожухом не должен превышать 0,15 диаметра талевого каната.
Назначение – предназначен для поддержания на весу БК при бурении и СПО, и ОК в процессе их спуска, а также для восприятия и передачи нагрузки от рабочих струн на БВ
Общие требования:
Требования:
Рис. 6. Кронблок
1 - рама сварная; 2 - опора оси разъемная; 3 - шкив основной; 4 - опора шкива основного; 5 - шкив вспомогательный; 6 - ось; 7 - каналы в оси для подачи смазки; 8 - распорное кольцо; 9 - крышка-кожух.
28. Конструктивные особенности канатных шкивов кронблоков и талевых блоков буровых установок.
Канатные шкивы – элементы которые несут большую нагрузку, меняющаяся во времени, меняется вращение шкива. Вращаются шкивы с большими скоростями. Изготавливаются из стойких легированных сталей.
Профиль желоба, его диаметр и диаметр шкива выбираются в зависимости от диаметра ТК. В настоящее время соотношение между диаметром шкива и диаметров каната (38-45)dk = Dш. min допустимые значения 27-31 но это только допустимо для ТС малой грузоподъемности (до 1200-1500м)
Требования:
Боковое биение шкива не более 1мм при диаметре шкива 1м
Радиальное биение не более 2мм
Разностенность ребер не более 2мм
Отклонение профиля ручья желоба от плоскости не более 1,5мм
Для того чтобы продлить срок службы осуществляют футеровку (покрытие смазкой)
R = dk/2 + (0.6-2.1)мм – при диаметре каната 30-38мм
R = dk/2 + (0.4-1.7)мм - при диаметре каната 22-29мм
R – радиус закругления
29. Бурильные крюки. Назначение и требования, предъявляемые к ним.
Бурильный крюк является грузонесущим устройством, присоединяемым к талевому блоку и предназначен для:
• Подвешивание на ТС и удержание БК в процессе бурения через вертлюг
• Выполнение СПО
• Спуск и подвешивание ОК
• Подтаскивание вспомогательных грузов
Требования:
• Прочность и надежность при работе с грузами наибольшего веса а также приложение больших нагрузок при ликвидации прихватов
• Малый вес
• Обтекаемость формы
• Наличие устройства автоматически выводящего ниппель замкового соединения свечей наибольшего веса из муфты другой свечи после развенчивания замкового соединения
• Обеспечение безопасности выполнения работ по подъему и спуску БТ
30. Конструктивная схема и конструкции бурильных крюков.
Бурильный крюк (рис. 8) состоит из литого корпуса 9, внутри которого на пружине 6 подвешен ствол 11, к которому снизу присоединен основной рог 1. Два боковых рога 13 используются для подвешивания штропов элеватора. На верхнем конце ствола навернута гайка 5, ограничивающая длину перемещения ствола по оси в корпусе при приложении нагрузки к основному и боковым рогам.
Пружина 6 состоит из двух секций и работает на сжатие. Рабочий ход пружины и ее грузоподъемность при выбранном рабочем ходе обеспечивает необходимый при отвинчивании свечи бурильных труб на высоту замковой резьбы. При нагрузках, превышающих вес одной свечи, пружина сжимается до упора торцов гайки 5 и стакана 10.
При работе зев основного рога закрывается автоматически при заведении штропа вертлюга в результате поворота подпружиненной защелки 2. Боковые рога закрываются откидными скобами.
Основными параметрами крюка являются:
-статическая грузоподъемность основного и боковых рогов (от 1400 до 4000 кН);
-рабочий ход пружины (от 145 до 175 мм).
Рис. 8. Бурильный крюк
1 - основной рог; 2 - защелка; 3 - стопорное устройство; 4 - стопор; 5 - гайка; 6 - пружина; 7 - опора; 8 - палец; 9 - корпус литой; 10 - стакан; 11 - ствол; 12 - накладка-подушка; 13 - боковой рог; 14 - щека талевого блока.
Классификация:
Крюки делят на резьбовые и безрезьбовые, что обуславливает наличие гайки (фланца). Также бывают однорогие и многорогие. Существует пластинчатый рог (собирают из отдельных пластин, соединенных заклепками) литой рог (рог выполнен литьем) и кованный рог (изготавливается ковкой)
31. Особенности расчета бурильных крюков.
Бурильные крюки предназначены для подвешивания на талевой системе и удержания БК в процессе бурения.
Особенности расчета:
Крюк рассчитывается на статическую прочность, коэф. предела текучести больше >= 3 и на долговечность по пределу усталости >=1,2
Ствол крюка рассчитывается во всех опасных сечениях по пределу текучести с коэф. запаса =5. Рог рассчитывается от веса БК.
Ствол крюка – основная несущая деталь, рассчитывается на статистическую прочность предела текучести, с коэффициентом запаса (=5) на долговечность рассчитывается по пределу усталости
К-1 = σ-1/0,79σэ≥1,2
σэ=(Qном/2F)* Kэ
Kэ – коэффициент эквивалентности (0,6)
При выборе и расчете пружину исходят от того что рабочий ход должен на 20-60% превышать длину резьбы замкового соединения, 60% - для новой пружины 20% - когда пружина должна быть снята с работы
Выталкивающая сила пружины должна не менее чем в 1,5 раза превышать вес наиболее тяжелой свечи. Число витков пружины должно находится в пределах 10-12. Пружина должна обладать наибольшей гибкостью чтобы менее жестким был вывод последней нитки из резьбы. В сжатом состоянии витки не должны касаться друг друга а зазор межу ними оставался в пределах 3-5мм. Опорный подшипник, расчет на статическую грузоподъемность.
32. Буровые лебедки. Назначение и требования, предъявляемые к ним.
Буровые лебедки – один из главных исполнительных механизмов БУ входящий в состав СПК является тяговым устройством, позволяющим перемещать талевый канат в Талевой Системе.
Назначение:
Требования:
33. Устройство буровых лебедок (основные узлы и детали).
Органы управления и устройства БЛ:
А) средства неоперативного управления мощностью подаваемой на лебедку (Коробки Переменной Передачи)
Б) средства оперативного управления лебедкой при переключении передач (фрикционные муфты, шинопневматическая муфта)
В) промежуточные трансмиссионные элементы для передачи вращения и мощности на ротор (зубчатые и цепные передачи, упругие муфты)
Классификация:
34. Кинематические структуры передач мощности и вращения на подъемный вал буровой лебедки с зависимой высшей скоростью.
35. Кинематические структуры передач мощности и вращения на подъемный вал буровой лебедки с независимой высшей скоростью.
36. Основные параметры буровых лебедок.
Параметры БЛ:
Использование мощности:
Где n-число скоростей
Мощность на барабане БЛ определяется исходя из:
Расчетная скорость – величина которая для БУ принимается 0,4-0,5 м/с
Min скорость – технологическая – скорость которая устанавливается в пределах 0,1-0,2 м/с и используется для расхаживания инструмента при ликвидации осложнений и аварий
Max скорость – 1,8-2 м/с – используется для подъема пустого элеватора
Техническая скорость 0,4-1,7 м/с
Геометрические размеры барабана БЛ:
Lбб = (1,2-2,1)DббDбб= (17-30)dкLбб – Длина барабана, Dбб – Диаметр барабана, dk – диаметр каната
Lбб = (1,55-1,8)DббDбб= (23-26)dк–для глубокого бурения
Dнк = Dбб + dк+(2z – 2) dк*α
z- число слоев навивки ≤5 включая первый слой навивки на барабане для лучшей укладки
α- коэффициент учитывающий уменьшение расстояния между слоями при навивке каната на барабан (0,93)
37. Кинематические зависимости в буровых лебедках (определение момента кручения на валу приводного двигателя).
i- передаточное отношение.
;
;
;
;
;
;
;
Nб – мощность на барабане;
;
Vрасч. – это скорость 0,4-0,5 м/с.
Для БЛ мин. Скорость которая должна быть обеспечена 0,1-0,2 м/с( технологическая скорость) применяется для выполнения расхаживания ОК и ликвидации аварий и осложнений.
Макс. Скорость подъема инструмента – это скорость макс. значение 1,8-2,0 м/с. Скорости для работы с порожним элеватором.
0,5-(1,8-2,0) м/с – техническая скорость для работы с бурильной колонной.
39. Тормозные устройства буровых лебедок, их назначение. Требования, предъявляемые к тормозным устройствам буровых лебедок. Классификация тормозных устройств.
1) Затормаживание спускаемого в скважину инструмента до технологически допустимой скорости его движения в скважине.
2) Остановка и удержание в неподвижном состоянии колонны труб наибольшего веса.
Тормозные устройства могут быть выполнены в различных вариантах и это зависит от того с какими величинами груза мы работаем.
Основный тормоза.
Требования:
1) Должен создавать тормозной момент достаточный для надежного удержания наибольшую по массе колонну труб.
2) Обеспечивать плавное затормаживание, регулирование тормозного момента и обеспечивать мягкую посадку.
3) Обеспечивать плавное растормаживание.
4) Конструкция тормозных систем должна исключать самопроизвольное торможение и растормаживание и обеспечивать легкость управления, удобство и доступность осмотра регулирование и замены быстроизнашивающихся элементов.
40. Основной тормоз буровой лебедки. Ленточные тормоза. Простой ленточный тормоз, его устройство. Простой и дифференциальный ленточные тормоза.
Угол охвата 270-350°
41. Тепловой расчет простого ленточного тормоза.
Цель теплового расчета – определить режим работы тормозных устройств обеспечивающих надежность и долговечность работы в условиях циклического нагрева. Необходимость отвода тепла при максимальных скоростях для максимального веса (600-900°). Условное количество тепла которое выделяется при спуске инструмента определяется исходя из веса колонны на длину свечи на количество свечей спускаемых в течении часа.
Q0 = T*lск*nсв/427 [ккал/час]
Q0 = Q1 +Q2
Q1 – количество тепла отводимое основным тормозов 15-25%; Q2 – вспомогательным тормозом 75-85%
Q1 = Q1к+ Q1п , где Q1к - конвективное и Q1п - принудительное
Q1к= Кт (t1 – t2)*Fохл
t1 – температура тормозной шайбы ≤800; t2 – окружающего воздуха 30-350
Fохл – поверхность охлаждения, м2
Кт – коэффициент теплопередачи от шкива воздуху (15-20 ккал/(м2*°С*час))
Fохл = Fтш + ½ Fтл
Если Q1 = 15-20% , можно спокойно работать
Если Q1к > 15-20% , нужно считать принудительный отвод Q1П
Q1П = КВ (t1 – t3)*Fов
КВ = 1000-4000 коэффициент теплопередачи воде в зависимости от скорости течения воды 0,1-0,4м/с
t3 – температура отводимой воды (60-70% в расчетах)
Fов – поверхность омывания водой
Потребность воды для охлаждения : q = Q1П/ (t3- t4)*60
t4- температура подводимой воды
42. Вспомогательные тормоза буровых лебедок, их функции и классификация.
Вспомогательный тормоз БЛ (замедления):
А) динамического типа
1) гидродинамический тормоз (гидромат)
2) электродинамический тормоз
Б) нединамического типа
1) электро - орошковый
2) двигатель постоянного тока, работающий в режиме генератора (рекупирации)
Назначение:
А) состояние открытой части ствола скважины
Б) кратность оснастки (предотвратить разрывы, не достигать давления разрыва трещин)
Эти 2 функции в установках глубокого бурения выполняют тормоз замедления ( функция вспомогательного тормоза) и тормоз остонова ( функция основного тормоза)
43. Гидродинамический тормоз, устройство и принцип действия. Кинематическая схема.
Гидротормоз – циркуляционная система, подобная гидромуфте, здесь вращается ротор, а вторая часть – заклиненное турбинное колесо. С увеличением груза увеличивают величину заполнения жидкости.
«-» ступенчатость, момент тормоза не оптимален
Чем выше уровень жидкости тем выше тормозной момент
44 Эксплуатация буровых лебедок.
Эксплуатация БЛ:
45. Насосно-циркуляционный комплекс (НЦК) буровой установки. Назначение и состав НЦК.
Назначение:
Оборудование НЦК:
46 Оборудование для приготовления бурового раствора
Устройства для приготовления БР:
Требования:
47 Оборудование для очистки бурового раствора от твердой фазы. Желобные системы и вибросита. Устройство, принцип действия вибросит.
Способы очистки БР от твердой фазы:
А) с помощью механических устройств
Б) с помощью устройств использующих энергию закрученного потока
Желоба – устройства позволяющие обеспечивать удаление твердой фазы БР при его движении самотеком
Вибросита – представляет собой сетку натянутую на раму с определенным размером ячейки
48 Гидроциклоны (песко- и илоотделители). Устройство, принцип действия.
Гидроциклон – пустотелый конический аппарат с цилиндрической верхней частью который по касательной подается БР.
Надо использовать гидроциклоны с разным диаметром цилиндрической части. Гидроциклоны-пескоотделители если диаметр 100-300мм при таких размерах мы можем эффективно очищать буровой раствор от частиц размером 0,8-0,16мм. При диаметре меньше 100м – илоотделители и размер частиц тут 0,015-0,08мм. Диаметр цилиндрической части является параметром на основе которого определяют другие размеры гидроциклона.
Dп = (0,125-0,25)DГ
DC = (0,25-0,5) DГ
DШ = (0,15-0,45) DС
H1 = (1-1,25)DГ
H2 = (DГ/2)*tga/2 a = 15-20
Пропускная способность гидроциклона:
Qг = k* Dп*Dc* DГ*√Pв
Pв =0,25МПа (песко)
Рв=0,32МПа (ило)
Р = 0,4-0,5 насос
Внизу – зона разрежения, т.к. плотность раствора в конической части больше чем в цилиндрической, потоком воздуха очищенный раствор отбрасывает в сливной патрубок.
Допускаются потери БР со шламом 1-5%. Плотность должна быть на 0,3-0,42 гр/см3 выше чем плотность очищенного раствора
Частицы размером >0,5-1мм – желоба
>0,16-4мм - вибросита
>0,08-0,16мм - пескоотделители
> 0,015-0,08мм – илоотделители
0,01-0,002мм – центрифуги
Центрифуги используют для глубокой очистки, для регенерации, удержания хим реагентов, воды, в обязательном порядке центрифуги должна быть использована для очистки шлама и токсичных веществ перед сбросом их в амбары. Илоотделители и центрифуги нельзя включать в систему очистки при бурении на растворах утяжеленных баритом, магнетитом т.к. они могут быть удаленны из рабочего раствора.
49 Оборудование для дегазации бурового раствора.
Удаление вовлеченных газов из раствора. Дегазаторы бывают атмосферные (при атмосферном давлении – рис 1) и вакуумные (при пониженном давлении – рис 2)(ДВС-1 дегазатор вакуумный самовсасывающий, PВН=0,02-0,03 МПа Q=40-45 л/с). Атмосферные используются если газ нетоксичный, вакуумные при токсичных газах. Остаточный газ ≤2%
50 Оборудование для охлаждения бурового раствора.
Повышенная температура сокращает срок службы резиновых элементов, повышает коррозионное изнашивание. Возможен естественный теплоотвод (с поверхности раствора в мерниках) и принудительный теплоотвод (с использованием хладоносителя, и интенсивное охлаждение вентиляторами).
t≤700 Q>25 – за один проход уменьшить на 10 – при работе 2ух секций
t≤700 Q<25 – уменьшить на 10 а одной секции
t≤700-800 Q<25 – уменьшить на 20 в 2ух секциях
t=900 Q<25 – уменьшается на 30 в 3ех секциях
51. Оборудование для подогрева бурового раствора.
Для растворения солей. В качестве теплоносителя можно применять горячую воду, пар. Ставят емкость где находится рекристаллизованная соль. В гидрозатвор заливают жидкость для того чтобы раствор не терял влагу, тогда его плотность не изменится.
52. Буровые вышки. Назначение, классификация.
БВ является грузонесущим сооружением БУ и предназачена для:
Виды работ:
БВ классифицируются по различным признакам
По числу и расположению несущих опор:
А) передвижных установок ( самоходные)
Б) блочные установки
53. Требования, предъявляемые к буровым вышкам
54 Основные параметры буровых вышек. Материалы для изготовления буровых вышек.
Основные параметры:
До 1500м – 28м БВ – 16-18м свеча
До 3000м – 42-45м БВ – 22-26м свеча
Свыше 3000м – 53-58м БВ – 34-8м свеча
Материалы для БВ:
55. Метод монтажа буровых вышек башенного типа «сверху-вниз».
56. Метод монтажа буровых вышек башенного типа в горизонтальном состоянии с последующим подъемом в вертикальное положение.
57. Методы монтажа буровых вышек мачтового типа.
58 Фундаменты и основания буровых установок. Назначение фундаментов и предъявляемые к ним требования. Классификация фундаментов по назначению и конструкции.
Фундамент – опора через которую нагрузка от работающего оборудования или сооружения передается на грунт. Фундамент воспринимает статические и динамические нагрузки.
Требования:
Классификация по конструкции:
Для стационарных машин, агрегатов из бетонных или жбк, в соответствии с техническими условиями на сооружение ответственных фундаментов. Для машин и оборудования, монтируется временно для непродолжительной эксплуатации.
В зависимости от рода грунтов и проектных нагрузок, передаваемых фундаментом на грунт:
При проектировании и строительстве фундаментов во внимание должны приниматься следующие факторы:
Конструкция и габариты выбираются с учетом:
59. Расчет фундамента для установки буровой вышки.
Расчет фундамента под ноги по максимально возможной нагрузке, близкой к грузоподъемности, и по допустимым давлениям на грунт. Нагрузка на фундаментную тумбу от ноги вышки башенного типа определяется из ( вертикальной нагрузки на наголовник БВ + вес самой БВ ) / 4 + вертикальная составляющая ветровой нагрузки + вес самого фундамента.
;
;
;
60. Основания буровых установок. Требования, предъявляемые к основаниям.
- это разновидность буровых сооружений, предназначенных для размещения на них основного и вспомогательного оборудования БУ. Для восприятия и частичного гашения с передачей на фундамент постоянных и технологических нагрузок, а также для использования их в качестве транспортной базы при перевозках оборудования с точки на точку. На основание действуют статические нагрузки (вес оборудования) и собственный вес, динамические (технологические) нагрузки, обусловленные работающим оборудованием, а также транспортные нагрузки.
Требования:
1. должно сохранять прочность и жесткость при восприятии всех нагрузок за время их эксплуатации.
2. Частично (или полностью) гасить вибрационные нагрузки и опрокидывающие моменты от работающего оборудования. Характеризуется коэффициентом экономичности .
3. должно иметь габариты, позволяющие разместить оборудование буровой и по площади и по высоте.
4. Площадь контакта основания с фундаментом должна быть такой, чтобы напряжения сжатия материала фундамента не превышали предельно допустимых величин.
5. Должно быть экономичным
6. Должны быть:
- монтажеспособными, для этого:
А. необходимо, чтобы фермы (секции) оснований были универсальными, т.е. могли обеспечивать компоновку БУ различных модификаций.
Б. должны позволять секционирование отдельных ферм для включения в состав БУ дополнительного оборудования.
В. Должны обеспечивать удобство и легкость соединения входящих в систему всех видом коммуникаций, связей для обеспечения работы всех исполнительных механизмов и агрегатов (воздухопроводы, паропроводы, электропроводка, трубопроводы высокого давления (ТПД) и т.д.).
- транспортабельными, для этого их конструкция должна обеспечить возможность перевозки отдельных блоков со смонтированным оборудованием на основании в собранном виде. Негабаритными крупными блоками на тяжеловозах, мелкогабаритными блоками на спецтележках.
Для всех оснований, необходимо обеспечить как можно меньшую высоту, чтобы достичь более высокой устойчивости
61. Поагрегатный метод монтажа буровых установок
Расчлененный (индивидуальный) метод строительства буровой. Предусматривается индивидуальный монтаж каждого агрегата БУ и его привода на фундаментах однократного пользования и строительство тех отдельных элементов, исп-х на таких же фундаментах. Осуществляется кинематическая увязка исполнительных механизмов с приводом и между собой. Формируются технологические связи (трубопроводы, желоба…) В основном используется метод для опорных, параметрических, поисковых скважин. Демонтируется в обратном порядке и увозится отдельными элементами на универсальном транспорте. Недостатки: длительность, трудоемкость, высокая стоимость, повышенный износ оборудования, отдельных узлов и агрегатов, что связано с неоднократным монтажом, демонтажом, потери материалов и деталей при переезде.
62. Мелкоблочный метод монтажа буровых установок.
Мелкоблочный или блочный предусматривает монтаж БУ в в целом отдельными блоками на металлических санях-основаниях. Каждый блок включает в себя до 2-3 агрегатов, связанных между собой кинематически. Отдельные блоки соединяются уже на площадке строительства буровой в единый комплекс механизмов БУ, связанных и технологически и кинематически. Размеры позволяют транспортировать их волоком, могут транспортироваться и на специальных транспортных средствах по дорогам. Первоначально блоки монтируются на вышкомонтажных базах (осуществляют пробную компоновку). Количество блоков одной БУ меняется в зависимости от типа БУ (6-16). Недостатки: значительное количество транспорта
63. Крупноблочный метод монтажа буровых установок.
Крупноблочный или индустриальный (мало заросшие, горизонтальные площадки). Наиболее экономичный и рациональный, метод широко используется где рельеф местности равнинный.
Включают в себя:1. Изготовление крупноблочных оснований и специальных транспортных средств в заводских условиях; 2. Изготовление крупных блоков, первичный монтаж на них оборудования и укрытий; 3. Транспортирование крупных блоков к месту монтажа БУ;
БУ включает в себя монтажную базу, состоящую из 2-3 блоков, весом 60-130 т и монтаж БУ на месте сводится к установке этих блоков на фундаментах и соединению коммуникаций между блоками. Эффективность зависит от таких условий, как рельеф местности, объем выполнимых работ, расстояние между точками бурения, наличие в районе работ наземных сооружений и коммуникаций, климатические условия. Имеются специальные транспортные средства: лыжи и траки (тяжеловозы на гусеничном или пневмоколесном ходу). Лыжа – повоз с домкратом, поднимаемым на высоту 0,7 м, весом 2 т, размеры 1200*5070 мм2. Используется в основном зимой на поверхности, близкой к горизонтальной. Зимой – до 8-10°, летом – третья опора трак-тяжеловоз.
64. Организация транспортировки блоков буровых установок к месту строительства скважины.
БВ и тяжелые, крупные блоки перемещают с точки на точку (с базы) по отдельному проекту.
Составление, рассмотрение с участием заинтересованных организаций и утверждение проекта транспортировки. Проект включает в себя:
А) Выбор трассы. Трасса по возможности должна быть прямолинейна, повороты плавные, кривизна (R) должна быть доступной для преодоления этого участка схода без остановки, т.к. остановка и пуск приводит к опасным толчкам, к резкому тяговому усилию, к преодолению инерции. Не допускается сочетание прямых и боковых уклонов, двухстороннее нахождение этих уклонов. Подъем и пуск <30°, боковые <10° . На ровных участках ширина трассы 16 м. При боковых уклонах ширина трассы до 40 м. По возможности огибать ЛЭП, если расстояние до ЛЭП < H вышки или вышка или блок двигаются под ЛЭП, то проект обязательно согласуется с эксплуатационной службой, на балансе которой находится эта ЛЭП и перемещение осуществляется в обязательном порядке с присутствием представителя, а ЛЭП – отключена. При преодолении ЖД БВ только в горизонтальном положении, а блок через настилы, перпендикулярные оси линии. Ширина настила соответствующая необходимой трассе. Обязательное присутствие службы ЖД, акт о готовности, на время перемещения останавливается движение по ЖД.
Б) Подготовка трассы – планировка, укрепление грунта, устраиваются временные переходы (ручьи, овраги, рвы, болотистые низинные места…).
В) Если по трассе нет хорошо видимых ориентиров, то путь движения отмечается вешками, установленными с левой, по ходу, стороны на расстоянии 5 м от края трассы.
Г) В проекте предусматривается выбор способа передвижения и транспортных средств, необходимых. Тут же расчет перевозки с определением числа транспортных средств с учетом веса блока и профиля трассы.
Перед началом перемещения производятся:
1. Проверка и подготовка вышек и тяжелых блоков к передвижению (предварительный осмотр, проверка надежности крепления всех соединений, проверка надежности транспортных средств, установка, закрепление на транспортном средстве). Если в горизонтальном положении, то проводится раскрепление диагональными страховыми оттяжками.
2. Подготовка тяговых устройств (исправность и нормальная работа на всех передачах [необходимых по проекту], маневренность, наличие ГСМ на все время движения [min +30%]).
3. Передвижение – только под руководством ответственного лица, назначаемого техническим руководителем бурового предприятия (обязательное распоряжение), в строгом соответствии с проектом.
4. Запрещаются работы по передвижению в ночное время, при ветре > 8 м/с (10 м), во время грозы, ливня, сильного снегопада, при гололедице, в тумане с видимостью <100 м, а также при температуре воздуха меньшей минимальной установленного техническими условиями на оборудование.
65. Расчет числа тяговых устройств для транспортирования крупноблочного основания на место монтажа буровой установки.
F1 = P1 * Kтр + P2 * µ
P1 – вес лыжи и нагрузки блока
Kтр – коэффициент трения (земля - 0,5 снег - 0,35)
P2 – вес тяжеловозов и нагрузки от блока
µ – коэффициент сопротивления гусиничному ходу (0,1)
F2 = (P1 cos α + P2 cos α)*µ
F3 = (P1 sin α + P2 sin α)
- вес блока
, где k-коэффициент неравномерности (1,2-1,3)
, где G - суммарный вес тяжеловозов; S – суммарная площадь опорной поверхности гусениц тяжеловозов.
66. Нагрузки, действующие на буровые сооружения (4 группы нагрузок). Расчетные сочетания нагрузок на буровые вышки и основания.
Существуют руководящие документы, в соответствии с ними 4 группы нагрузок:
1. Постоянные нагрузки – нагрузки, величина которых сохраняется в течении всего времени эксплуатации БУ (вес БВ, вес оборудования ).
2. Технологические нагрузки – обусловленные выполнением агрегатами и механизмами БУ своих функций с передачей возникающих нагрузок на основание (натяжение ходового и неподвижного концов талевого каната, вес колонны, вес на подсвечнике, опрокидывающий момент на кронблоке).
3. Атмосферные нагрузки – ветровые, снеговая нагрузка, обледенение.
4. Монтажно-транспортные нагрузки – усилия, возникающие в элементах БВ и оснований при монтаже и транспортировании их.
Приняты тех. условия для расчета нагрузок, для определения расчетных сочетаний, чтобы выбрать самый рациональный вариант, следующие:
Для БВ:
А. Рабочее состояние – включает в себя постоянную нагрузку, технологическую нагрузку (максимальные дополнительные нагрузки на крюке), ветровую нагрузку при нормативном скоростном напоре (НСН) – это величина давления ветра на единицу площади на высоте 10 м. НСН=25 кгс/м2 – это соответствует скорости ветра 6,4 м/с. С увеличением высоты НСН увеличивается пропорционально квадрату высоты (40 м – 9 м/с).
Б. Нерабочее состояние – постоянная нагрузка, ветровая нагрузка от ураганного ветра (при НСН = 70 кгс/м2, 10 м – 10,7 м/с, 40 м – 25,2 м/с).
В. Монтажное состояние – постоянная нагрузка, монтажная нагрузка (при сборке и подъеме) и ветровая при НСН=15 кгс/м2 10 м – 5 м/с
Г. Транспортное состояние – постоянная нагрузка, транспортная нагрузка при передвижении вышки в собранном состоянии в горизонтальном или вертикальном положении с учетом крена, при НСН=15 кгс/м2, 10м -5 м/с, 40 м – 7 м/с.
Для оснований:
А. Рабочее состояние – постоянная нагрузка, технологическая нагрузка от веса бурильной и обсадной колонн, спущенной в скважину и ветровая при НСН=15 кгс/м2 10 м – 5 м/с.
Б. Рабочее состояние – постоянная нагрузка, технологическая нагрузка от веса обсадной колоны и свечах, установленных за пальцем и ветровая нагрузка при НСН=15 кгс/м2 10 м – 5 м/с.
В. Транспортное состояние – постоянная нагрузка, нагрузка при транспортировании с учетом крена и ветровой нагрузки при НСН=15 кгс/м2 10 м – 5 м/с
Для оснований и БВ, как правило, используются мягкие малоуглеродистые стали (Ст3, Ст5) (не ниже -40°) и низколегированные стали (14Г2, 15ГС)(не ниже -40°)(марганцевые), причем перед использованием необходимо сталь этой партии испытать на ударную вязкость при -40°. -50°, -70°. Чаще всего используется стальной прокат.