Усовершенствование Измерителя момента карданного ИМРК-7 для ротора Р-700 с карданной передачей-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Усовершенствование Измерителя момента карданного ИМРК-7 для ротора Р-700 с карданной передачей-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
РЕФЕРАТ

В данном дипломном проекте рассматривается индикатор момента ротора карданный ИМРК-7, предназначенный для измерения крутящего момента в силовых трансмиссиях роторов буровых установок. Моментомер позволяет регистрировать вращающий момент, действующий на верхнем участке бурильной колонны при роторном бурении, или реактивный момент над забойным двигателем при бурении без вращения колонны бурильных труб и так как эти показатели характеризуют работу породоразрушающего инструмента, то с помощью моментомера можно судить о работоспособности долота
Пояснительная записка включает в себя 3 раздела: техническую часть, экономическую часть и раздел безопасности и экологичности проекта. В техническую часть входят: назначение, описание конструкции индикатора момента ротора карданного ИМРК-7 , патентная проработка существующих конструкций моментомеров, а также все необходимые расчеты для обеспечения работоспособности установки. Экономическая часть рассматривает вопросы обеспечения экономической эффективности при внедрении новой разработки моментомера. Раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды при проведений буровых работ.
Дипломный проект состоит из: графического материала объемом в количестве листов формата А1, и пояснительной записки объемом машинописных листов, включающую рисунка, таблиц и формул, а также список литературы, включающий 13 пунктов.

1.2 Измеритель момента для ротора с карданной передачей
вращения


Измеритель, момента для ротора при карданной передаче вращения представлен на рисунке. Он смонтирован на валу ротора 1 и включает ведущий 8 и опорный 6 диски, а также блок цилиндров 5. В ведомом диске выполнены радиальные отверстия, в которых размещены оси 10 и закрепляющие рычаги 11 Т-образной формы. В блоке цилиндров в осевых каналах размещены поршни 4 и взаимодействующие через диск 3 подшипники 2 с опорным диском 6. Для закрепления стакана 7 моментомера на валу ротора служат упорная втулка с резьбой или три крепежных болта.















Рисунок 1.2 - Измеритель момента для ротора с карданной передачей
вращения
В блоке цилиндров 5 выполнен радиальный канал для сообщения полостей под поршнями между собой и с регистрирующим и показывающими манометрами.
Для защиты моментомера от внешней среды и размещения смазки служит кожух 17, снабженный резиновым уплотненным элементом 12 и пробкой 16.
Моментомер болтами крепится к фланцу ротора 18, а стакан закрепляется относительно вала ротора 1 шпонкой 9.
Перед началом измерения гидравлическая система индикатора момента заполняется рабочей жидкостью с некоторым начальным давлением. При подаче крутящего момента ведущий диск 13, соединенный с карданным валом, стремится повернуться относительно стакана 7. При этом рычаг 11 оказывает концом Т-образного рычага давление на опорный диск 6. Усилие от диска 6 через подшипник передается на поршни, перемещение которых создает давление в гидравлической полости датчика. Давление рабочей жидкости, находящейся в каналах датчика момента, по трубкам передается на вторичные приборы 15. Это давление пропорционально передаваемому крутящему моменту. Перед пуском моментомера в эксплуатацию производится его наладка и тарировка, для подачи рабочей жидкости применяют пресс 14.
Использование гидравлической системы, взаимодействующей через поршни и упорный подшипник с Т-образным рычагом, позволяет создать устройство для измерения момента как при вращении ротора вправо, так и в обратном направлении.
Карданный моментомер прошел промышленные испытания при бурений скважин на Уршакской и Бузовьязовской площадях в Башкирии. Результаты опытного бурения скважин с применением роторных моментомеров с карданной передачей вращения показали, что он работоспособен и может быть использован для оснащения буровых установок, выпускаемых Волгоградским заводом буровой техники.
В процессе бурения скважин при каждом рейсе с целью определения вращающего момента, затрачиваемого на вращение бурильной колонны, а также для контроля величины момента на долоте в течении дробления, колонну периодический вращали ротором при различных значениях осевой нагрузки на долото. Полученные диаграммы записи момента легко расшифровываются и позволяют судить о величинах момента, необходимого для вращения бурильного инструмента в различные периоды дробления.
Применение роторного моментомера позволило осуществить процесс механического бурения с контролем величины вращающего момента на долоте. При роторном бурении вращающий момент необходим для работы колонны и преодоления сил сопротивления, возникающих при разрушении забоя скважины долотом. Поэтому момент на долоте определяется как разность суммарного момента на вращение бурильного инструмента в процессе механического бурения и момента на вращение колонны при отсутствии осевой нагрузки на долото [1,c.200].
Аналогично устанавливают момент на долоте при турбинном бурении. Вращающий момент на долоте определяют периодическим вращением ротора для вращения бурильного инструмента с последующей регистрацией показании моментомера [1,c.201].
При проработке скважины вращающий момент имеет сравнительно высокие значения, что объясняется ростом момента сопротивления на долоте вследствие износа предыдущего долота по диаметру и образования конусности в призабойной зоне скважины. После проработки долота вращающий момент стабилизируется, а в конце долбления вновь возрастает вследствие износа долота и заклинивания шарошек на опорах.




1.3 Забойный моментомер типа ММ


Кафедрой нефтепромысловой механики уфимского нефтяного института разработана конструкция забойного манометрического моментомера в габаритах 127 и 170 мм для измерения крутящего момента до 150 и 500 кгс*м соответственно.
Механический глубинный регистратор момента типа РММ4-170 предназначен для замера и регистрации крутящего момента, действующего в бурильных трубах как при роторном, так и при турбинном бурении.
Моментомер представляет собой автономный глубинный механический регистратор, при помощи которого можно производить запись крутящего момента в любом разъеме бурильный труб разъеме бурильный труб в процессе бурении скважины. После подъему устройства на поверхность из регистратора моментомера извлекается диаграммная фольга с записью изменения момента по величине и времени за долбление.
Моментомер РММ4-1 (рисунок ) состоит из кулачкового механизма поворота и регистрирующего устройства.
Кулачковый механизм включает корпус 16, шлицевой переводник 11 и кулачковую муфту 12, снабженную шлицами; кулачковый вал 17 центрируется радиальными подшипниками 14 и пакетами упорных подшипников 15. Шлицевая муфта 12 перемещается при повороте кулачка 13 вверх и воздействует на упругий элемент 9. Поворотная втулка 10 жестко связанная с кулачковым валом, воздействует на поворотную ось 7, на верхнем конце которой укреплено перо 5, соединенное штифтом 8 с поворотной втулкой. Кулачковый механизм поворота заполнен консистентной смазкой и во избежание попадания промывочной жидкости в механизм снабжен сальниковыми уплотнениями.


Рис. 1.3 Механический регистратор момента РММ4-170

Записывающее устройство представляет собой отдельный узел вставляемый в корпус моментомера при спуско-подъемных операциях. Штифты в переводнике 6 предназначены для фиксации записывающего устройства от проворота в процессе работы. Регистрирующее устройство корпуса 3, механического привода 1, ходового винта 2 и ходовой каретки 4, на которой укреплена диаграммная бумага для записи.
Прибор работает следующим образом. Поворот кулачкового вала 17 действием воспринимаемого им момента передается через поворотную втулку 10 и штифт 8 на ось 7 и перо 5, которое поворачивается и фиксирует величину момента. Одновременно кулачковый вал 17 отжимает шлицевой толкатель 12, который вызывает сжатие упругого элемента 9, усадка которого пропорциональна воспринимаемому моменту. Механический привод 1, вращая ходовой винт 2, равномерно перемещает ходовую каретку 4 вдоль оси, в результате чего записывается изменение момента во времени. При снятии момента упругий элемент 10 возвращает кулачковый вал 17 в исходное положение. Таким образом, можно фиксировать изменение момента, действующего в любом соединении бурильной в течение работы прибора.
Статическая тарировка моментомера ММ-170 в лаборатории показала, что вследствие потерь на трение в резиновых уплотнениях поршеньков и вала погрешность измерении может достегать 10 кгс*м. Однако в процессе работы моментомера в скважине трение в узлах уменьшается, и погрешность фактический не превышает 5 кгс*м.
Забойный манометрический моментомер ММ-170 работоспособен в условиях роторного и турбинного способов бурения, если межремонтный период составляет около 100 часов.
Одновременно регистрация изменения режима бурения во времени на индикаторной диаграмме и в журнале исследователя позволяют расшифровать полученные записи.
Результаты замеров моментомером ММ-170 позволяют судить об изменении крутящего момента на разных участках колонны от долота до устья скважины.
Основным назначением моментомеров ММ являются замер и регистрация крутящего момента в любом разъеме бурильной колонны от квадратной штанги до долота. Прежде всего, моментомер был использован для определения крутящих моментов, действующих в различных точках бурильной колонны. Для определения реактивного момента турбобура и характера его затухания по длине бурильной колонны впервые опытные работы были проведены на скважине 8 Южно-Табынской площади стерлитамакской ГПК объединения Башнефть в 1969 г. При турбинном бурении моментомер последовательно устанавливался над турбобуром, над колонной утяжеленных бурильных труб через 10, 20, 30 свечей.
При помощи забойного гидравлического моментомера можно исследовать работу турбобура в условиях скважины, определять закономерности затухания момента по длине бурильной колонны, исследовать моментоемкость долота.
Характер изменения момента связан с характеристикой разбуриваемых пород и механической работой низа бурильной колонны.
Увеличение нагрузок на долото не всегда приводит к увеличению момента, развиваемого турбобуром, так как на характеристику турбобура существенное влияние оказывает работа осевой опоры.
В процессе работы турбобура наблюдаются крутильные колебания корпуса и низа колонны, приводящие к увеличению касательных напряжении в бурильных трубах, особенно в процессе проработки ствола после спуска нового долота.
Реактивный момент турбобура гасится моментом сопротивления трению бурильной колонны о стенку скважины.
При роторном бурении замеры крутящих моментов в различных точках бурильной колонны проводились в тех же геолого-технических условиях, что и при турбинном бурении.
По данным бурения на Шаховой Косе при турбинном способе подводимый к долоту момент в среднем в пять раз больше, чем при роторном способе, такое же соотношение между скоростями вращения долота. Следовательно, мощность, реализуемая на долоте, значительно ниже при роторном способе бурения, нежели при турбинном.