Расчет редуктора системы верхнего привода

5.1 Преимущества использования СВП в буровых работах

Системы верхнего привода являются принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающих выполнение целого ряда технологических операций. Система верхнего привода обеспечивает выполнение целого ряда технологических операций и позволяет осуществлять процесс бурения на качественно новом уровне. Система верхнего привода предназначена для быстрой и безаварийной проводки вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин при бурении. Верхний привод совмещает функции вертлюга и ротора, и оснащается комплексом устройств для работы с бурильными трубами при выполнении спуско-подъемных операций. Наличие устройств для работы с трубами отличает верхний привод от силовых вертлюгов, которые применяются при капитальном ремонте.

СВП обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

- вращение бурильной колонны при бурении, проработке и расширении ствола скважины;

- свинчивание, докрепление бурильных труб;

- проведение спуско-подъемных операций с бурильными трубами, в том числе наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками;

- проведение операций по спуску обсадных колонн;

- проворачивание бурильной колонны при бурении забойными двигателями;

- промывку скважины и проворачивание бурильной колонны при СПО;

- расхаживание бурильных колонн и промывку скважины при ликвидации аварий и осложнений.

Экономическая целесообразность применения СВП при стационарном бурении обусловлена следующими факторами:

-снижением затрат на капитальное строительство за счет отказа от бурения новых скважин и перехода к бурению многоствольных скважин;

- вовлечением в разработку трудноизвлекаемых запасов нефти из-за ухудшение коллекторских свойств продуктивных отложений;

- повышением продуктивности скважин за счет применения наклонно-горизонтальных скважин с увеличенной площадью фильтрации;

- увеличением темпов строительства горизонтальных скважин;

- повышением эффективности бурения (снижением доли вспомогательных операций):

* отсутствуют временные затраты на извлечение и установку вертлюга и квадрата в шурф при переходе от бурения к спуско-подъемным операциям и наоборот;

* наращивание бурильной колонны при наклонно-направленном бурении происходит таким образом, что компоновка находится непосредственно в забое, что сокращает затраты времени на переориентацию бурового инструмента после каждого наращивания;

* остается больше времени на проходку скважины за счет сокращения времени при наращивании бурильной колонны и при проведении спуско-подъемных операций;

* имеется возможность обеспечения непрерывного вращения бурильной колонны и циркуляции раствора при проработке ствола скважины методом "сверху вниз" и "снизу вверх";

* непрерывное вращение бурильной колонны позволяет значительно понизить силы трения при ее подъеме и спуске в наклонные или горизонтальные скважины;

* снижается опасность того, что бурильная колонна или дорогостоящее скважинное оборудование и инструменты будут прихвачены в стволе.

- возможностью наращивания бурильных труб в любой точке буровой установки, что позволяет осуществлять:

* постоянный и эффективный контроль за скважиной, поскольку верхний привод (в сочетании с отсекающим шаровым краном) может быть подсоединен к бурильной колонне в любой точке вышки;

* немедленное вращение и циркуляцию при обнаружении проблем в скважине.

* соединение бурильных труб без применения трубных ключей или цепей для их свинчивания (снижение травматизма);

* выдвижение к оси и от оси скважины элеватора, что уменьшает тяжелую физическую работу персонала с трубами и повышает безопасность работы с ними;

* сократить количество "ручных" операций с бурильными трубами, поскольку большинство из них выполняется дистанционно с пульта бурильщика

- повышением безопасности при бурении скважин глубиной более 4500 м и горизонтальных участков длиной более 300 м. (эффективный контроль за скважиной в процессе бурения, снижение вероятности «прихвата» инструмента и др.):

- возможность вести наращивание свечой, а не одной трубкой снижает число используемых соединений, что уменьшает вероятность несчастных случаев;

- снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну;

- наличие механизированного сдвоенного шарового крана (внутреннего превентора) позволяет быстро перекрыть внутреннее отверстие в колонне, тем самым предотвратить разлив бурового раствора при отсоединении ствола силового вертлюга от свечи. Вся операция проводится бурильщиком без участия остальных членов буровой бригады;

- облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения;

5.2 Эксплуатационные преимущества СВП

Экономия времени на наращивание труб при бурении. Наращивание колонны бурильных труб свечой длиной 28 метров позволяет устранить каждые два из трех соединений бурильных труб.

Уменьшение вероятности прихватов бурильного инструмента. Силовой вертлюг позволяет в любой необходимый момент времени при спуске или подъеме инструмента элеватором в течение 2...3 минут соединить с бурильной колонной и восстановить циркуляцию бурового раствора и вращение бурильной колонны, тем самым предотвратить прихват инструмента.

Расширение (проработка) ствола скважины не только при спуске, но и при подъеме инструмента.

Повышение точности проводки скважин при направленном бурении. При использовании отклонителя с гидравлическим забойным двигателем для измерения угла скважины свечу можно удерживать в заданном положение по всей длине свечи, что приводит к лучшей ориентации колонны и меньшему числу контрольных съемок.

Бурение на всю длину свечи без наращивания однотрубками улучшает качество керна, снижает число рейсов.

В состав системы входит автономная гидростанция с дизельным приводом или приводом от тягового электродвигателя переменного или постоянного тока.

Верхний привод предлагает все важные функции по работе с трубами, включая: отклонение штроп элеватора, выдвижение к оси и от оси скважины для наращивания труб через шурф, вращение трубного манипулятора на 270°, с дистанционным управлением элеватор и стопор / захватное устройство. Захватное устройство способно работать с замками бурильных труб с наружным диаметром от 3 до 8-3/4 дюйма.

Уникальная конструкция верхнего привода включает интегрированный вертлюг и несущую раму, что делает подвесную часть системы очень компактной.

Система оснащена программируемым логическим контроллером (ПЛК), который обеспечивает безупречную связь между пультом бурильщика и системой привода. ПЛК оптимизирует эффективность работы системы и обеспечивает важные механизмы автоблокировки.

С пульта бурильщика можно выбрать различные значения скорости вращения/крутящего момента.

Конструкция направляющей / ползуна проста в монтаже и требует минимального объема технического обслуживания.

Отсекающий сдвоенный шаровой кран встроен в конструкцию системы.

Всю систему верхнего привода можно транспортировать в стандартных контейнерах.

На рис. 1,2 показано типичное распределение времени при работе буровых установок с верхним приводом и без него. В таблице 1 и 2 приведены параметры, характеризующие достижение уровня безубыточности, оправдывающие применение верхних приводов и демонстрирующие возможность экономии средств для скважин различной глубины и геологического разреза.

Как видно из рис. 1, во время обычных буровых операций собственно проходка занимает около 30% времени. Остальное время занимают спуско-подъемные операции или "непроизводительные затраты времени", включающие в себя перевозку буровых установок, исследования скважин, каротажи, цементирование, ожидание цемента, сборку противовыбросовых устройств и пр.

Рис. 2 демонстрирует, что время, необходимое на спуско-подъемные операции и непроизводительные временные затраты при применении верхних приводов, можно значительно снизить. Во многих случаях время бурения может быть увеличено до 40% и более. При этом можно подсчитать и соответствующий рост скорости бурения (метров в сутки) и сокращение затрат.

6. Охрана труда и техника безопасности

К социальным требованиям относятся безопасность работы, легкость управления и обеспечения нормальных условий труда для обслуживающего персонала. Социальные требования должны рассматриваться как обязательные вследствие того, что условия работы относятся к тяжелым и опасным.

Конструкция ВСП-1200, монтаж и эксплуатация должны соответствовать «Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности» и требованиям ГОСТ 12.2.088-93, а также обеспечивать:

§ пожаро- и взрывобезопасность;

§ уровень акустического давления на рабочих местах при работе ВСП-1200

§ не более 85 дБ;

§ параметры вибрации на месте оператора не должны превышать значений, указанных в Приложениях 5 и 6 ГОСТ 12.2.019-86.

6.1 Меры безопасности

6.1. К работам по монтажу изделия на буровой установке должны

допускаться лица, знакомые с устройством изделия и прошедшие инструктаж по технике безопасности.

6.2. Все работы по монтажу изделия на мачте буровой установки должны выполняться монтажниками, экипированными в соответствии с погодой и данным видом работ и оснащенными защитными касками, предохранительными поясами и системами безопасного подъема на мачту.

При выполнении наиболее опасных операций монтажники должны фиксироваться в месте их проведения фалом индивидуального предохранительного пояса за элементы конструкции мачты.

6.3. При подъеме и перемещении секций направляющей балки и других элементов конструкции с большой массой использовать только предусмотренные места строповки.

6.4 Металлоконструкции изделия, а также все электрооборудование на нем должны быть надежно заземлены.

6.5.При монтаже изделия на буровой установке следует соблюдать «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», а также правила. Срочность работ и любые другие причины не являются основанием для несоблюдения мер безопасности.

6.2 Общие указания

6.2.1 ПВЭГ-1200 - изделие, изготовленное по высокому классу точности. Абразивная пыль, грязь, вода и прочие инородные вещества внутри системы недопустимы: они могут привести к дополнительному износу или поломке.

Следите за тем, чтобы рабочая жидкость и гидросистема не загрязнялись, особенно рукава и соединения. Не разъединяйте без необходимости самоуплотняющиеся и быстроразъемные гидравлические муфты.

Не кладите и не роняйте тяжелые или острые предметы на гидрорукава. Рукава должны храниться на барабанах или на полках, когда не используются.

Внимательно проверяйте, чтобы гидросистема не имела влаги, конденсата или воды в рабочей жидкости. Это особенно важно в холодном климате, так как приводит к замерзанию и повреждению узлов. Не запускайте узлы верхнего привода, если установка не была подготовлена к запуску в холодную погоду. Подготовка к холодной погоде включает замену обычного гидравлического масла в гидросистеме на специально предназначенное для работы в холодных условиях и проверку на наличие влаги в гидросистеме.

Не используйте блок питания гидросистемы, если он отчетливо вибрирует. Вибрация происходит от нарушения центровки или плохой опоры блока питания. В случае необычной вибрации, выключите установку и, перед возобновлением операций, найдите и устраните причину вибрации.

6.2.2. Для поддержания работоспособности изделия и обеспечения его максимального срока службы установлены следующие виды технического обслуживания (ТО) изделия и его составных частей:

- ежесменно (ТО «Смена»);

- после первых 100 операционных часов (ТО «100»);

после каждых 500 операционных часов с начала эксплуатации (ТО «500»);

после каждых 2000 операционных часов с начала эксплуатации (ТО «2000»). ТО «2000» включает все виды работ, проводимых при ТО «500», поэтому ТО «500» в это время не проводят;

- перед началом бурения каждой новой скважины (ТО «Скважина»);

- два раза в год при подготовке к зимнему и летнему сезонам (ТО «Сезон»).

В скобках приведены условные обозначения видов ТО.

6.2.3. Проведение видов технического обслуживания, определяемых определенными часами наработок, имеет следующую последовательность (в часах): 100, 500, и т.д.

6.2.4. Работы по ТО «Скважина» и ТО «Сезон» допускается совмещать с ТО «500» и ТО «2000», если даты их проведения совпадают или достаточно близки. Объем работ, проводимых в этом случае должен охватывать объем работ обоих совмещаемых видов ТО.

Проведение ТО изделия, при необходимости, проводят с привлечением специалистов «Центральной базы производственного обслуживание и ремонта».

6.2.5. Работы по ТО «Смена» проводит бурильщик, заступающий на смену. Результаты ТО должны быть записаны в «Журнал».

Работы по ТО «100», «500», «Скважина» и «Сезон» проводят под руководством бригадира - руководителя работ. Перед началом работ обслуживающий персонал должен быть проинструктирован о порядке выполнения работ, о результатах ранее проведенных ТО и мерах безопасности. При проведении работ должны быть приняты меры, исключающие возможность повреждения оборудования. После окончания работ с места их проведения должны быть удалены: инструмент, приспособления, замененные детали и узлы и расходные материалы. Все удаленное должно быть уложено на соответствующие места хранения. Результаты ТО, а также сведения о замене деталей и узлов должны быть занесены в формуляр.

Выбор смазочных материалов

Смазывание зубчатых передач и подшипников уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора.

По способу подвода смазочного материала и зацеплению различают картерное и циркуляционное смазывание.

Для данного редуктора выбрана картерная система смазки. Смазывание ступеней проходит автоматически.

Заливка масла производится через смотровую крышку, а слив - через сливную пробку. Для контроля уровня масла используется фонарный маслоуказатель.

По вязкости из рекомендаций [2, с.204] выбираем масло индустриальное И-70А ГОСТ 20799-75.

Минимальный уровень масла выбирается таким, чтобы колесо опускалось в него не меньше чем на высоту зуба.

Для смазывания подшипниковых узлов применяется следующие методы:

разбрызгиаение из общей смазочной ванны;

Для смазывания подшипниковых узлов выбираем метод разбрызгивания из общей смазочной ванны.

В качестве уплотнений на валы предусмотрены манжеты резиновые армированные.

Литература

Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для вузов. Изд. 3-е, доп. и перераб. М., «Высш. школа», 1976. 399 с. с ил.

Чернавский Детали машин. Курсовое проектирование.

Тарасов С.Б., Рассохина Н.К. Основы взаимозаменяемости. С.-Пб Издательство СПбГТУ 2000. 88с. с ил.

Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. М., «Высш. школа», 1975. 550 с. с ил.

Детали машин. Курсовое проектирование с использованием ЭВМ: Учеб. пособие/ В.И. Егоров, И.М. Егоров, Ю.К. Михайлов, В.И. Корнилов, А.П. Тюрин, Б.К. Герасимов СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. - с.

Размещено на Allbest.ru