Ротор буровой Р-460-Курсовая работа

В настоящее время роль нефти и природного газа в мировой экономике исклю-чительно велика. Нефть, газ и продукты их переработки используются в энерге-тике и медицине, сельском хозяйстве и текстильной промышленности, в строи-тельстве и химической отрасли. Можно сказать ежедневно и ежечасно мы сталки-ваемся с ними буквально на каждом шагу. В век технического прогресса без про-дуктов из нефти немыслимо движения вперёд.
Таким образом, сфера применения нефти в народном хозяйстве безгранична. Нo ни одна проблема, пожалуй, не волнует сегодня человечество так, как топли-во. Топливо - основа энергетики, промышленности, сельского хозяйства, транс-порта. Без топлива не мыслима жизнь людей.
Наибольшее значение в топливно - энергетическом комплексе (ТЭК) страны принадлежит трем отраслям: нефтяной, газовой и угольной, из которых особенно выделяется нефтяная. Отрасли ТЭК дают не менее 60% валютных поступлений в Россию, что позволяет поддерживать курс рубля.
Велика роль нефти и в политике. Регулирование поставок нефти в страны ближнего зарубежья является важным аргументом в диалоге с новыми государ-ствами. Таким образом, нефть - это богатство России, а неф-промышленность - стратегически важная отрасль для державы, так как она тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства и имеет огромное значение для российской эко-номики.
Спрос на нефть всегда опережает предложение, поэтому в успешном развитии нашей нефтедобывающей промышленности заинтересованы практически все раз-витые государства мира. Добыча России составляет более 10% мировой, поэтому страна занимает сильные позиции на международном рынке нефти. Успехи нефтяников бесспорны я в области поиска новых крупных месторождений нефти и газа, и в области их разработки. Тем не менее, запасы этих уникальных при-родных соединений истощаются. Учитывая, что нефть относится к практически невосполнимым сырьевым источникам, вполне понятно беспокойство по поводу истощения ее запасов.
В начале 2002 г. Россия впервые в XXI веке вышла на 1 место в мире по среднесуточному рубежу добычи нефти, а по итогам 2002 года Российская «нефтянка» взяла знаковую высоту - 1 млн. т среднесуточной добычи.
На рубеже веков научно-технический прогресс в области глубокого бурения ознаменовался следующими крупными достижениями:
* управление траекторией скважины - бурение горизонтальных и разветвлен-но-горизонтальных скважин, проходящих непосредственно по нефтегазо-вому пласту;
* внедрение телеметрических систем для оперативного получения и
забоя скважины полной информации о проходимых горных породах, нефте-газоносных коллекторах и насыщающих их пластовых
флюидах.
Однако сегодня приоритетной среди прочих является проблема увеличения полноты отбора углеводородного сырья при разработке нефтяных и газовых ме-сторождений. Перспективы развития Российской «нефтянки» требуют быстрей-шего создания и широкого применения новых высоких технологий воздействия на пласты для повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти.
За последние десятилетия далеко вперед шагнула мировая и отечественная наука и практика сооружения нефтяных и газовых скважин. Сегодня скважины глубиной до 3500м считаются уже неглубокими. России принадлежит аб-солютный рекорд глубины бурения - 12261 м (Кольская, сверхглубокая научная скважина, 1994 г.).
Процесс бурения скважин осуществляется при помощи буровой установки, которая представляет собой комплекс сооружений бурового и энергетического оборудования, расположенных на поверхности.
В настоящее время разработку и освоение производства комплексных буро-вых установок производят следующие заводы буровой техники в России: Волго-градский завод буровой техники (ВЗБТ), АО «Уралмаш» (г. Екатеринбург), «Иж Дрил» (современное российско-канадское предприятие в ОАО Удмуртнефть, г. Ижевск).
ВЗБТ освоил в серийном производстве следующие базовые установки: БУ 1600/100ЭУ, БУ 1600/100ДГУ, БУ 2500/160ЭП, БУ 2500/160ДЭП, БУ2500/160ЭПК, БУ 2500/160ДГУ-М.
АО «Уралмаш» освоил в серийном производстве следующие буровые уста-новки: БУ 3200/200ДГУ-1,БУ 3200/200ЭУ-1, ЮУ 3200/200ЭУК-2М, БУ 5000/320ДГУ-1, БУ 5000/320ЭУ-1, БУ 5000/320ДЭР-1, БУ 5000/320ЭР-1, БУ 6500/400ДЭР, БУ 6500/400ЭР, БУ 8000/500ЭР.
ОАО “Уралмаш” выпускает комплектные буровые установки (БУ) и наборы бурового оборудования (НБО) для бурения нефтяных и газовых скважин глуби-ной 2500-8000 м с дизельным (Д) и дизель-гидравлическим (ДГ) приводами, элек-трическим приводом переменного тока (Э) и регулируемым (тиристорным) элек-троприводом постоянного тока (ЭР) с питанием от промышленных сетей, а также от автономных дизель-электрических станций (ДЕ).
К преимуществам установок относятся:
высокая приводная мощность исполнительных механизмов;
широкая гамма приводных систем с различными характеристиками (регули-руемыми и нерегулируемыми);
высокая долговечность оборудования, обусловленная оптимальными пара-метрами механизмов, применением высокопрочных сталей с большим запасом прочности, гарантированным качеством изготовления и контроля комплектую-щего оборудования;
наличие регуляторов, обеспечивающих автоматическую (заданную операто-ром) подачу и режимы нагружения инструмента на забой;
высокая степень механизации буровых работ в том числе спуско-подъемных операций (СПО) за счет использования механизмов АСП, обеспечивающих со-кращение времени их выполнения на 40 % (по желанию заказчика возможна по-ставка установок с ручной расстановкой свечей);
возможность выбора оптимальных режимов бурения благодаря наличию приводных систем и регуляторов подачи долота;
легкость управления и удобство в эксплуатации;
комплектация укрытиями в холодном или утепленном исполнении с система-ми обогрева рабочих помещений;
возможность кустового бурения скважин в грунтах с низкой несущей способ-ностью (специальное исполнение установок).
Высокие эксплуатационные качества буровых установок подтверждаются многолетней практикой их использования в различных природно-климатических условиях - от Крайнего Севера до тропиков.
Установки обладают универсальными монтажно-транспортными качествами и в зависимости от класса и назначения перевозятся крупными блоками на специ-альных транспортных средствах (тяжеловозах), секциями (модулями) на трейле-рах и поагрегатно транспортом общего назначения. Для установок кустового ис-полнения (К), предназначенных для бурения скважин на грунтах с низкой несу-щей способностью, предусмотрена возможность перемещения оборудования в пределах куста блоками с помощью специальных устройств входящих в комплект поставки.
При бурении скважин вертлюг обеспечивает возможность свободного враще-ния бурового инструмента с одновременным подводом промывочной жидкости в ко-лонну бурильных труб.
В настоящее время ВЗБТ предлагает потребителям модификации роторов Р360БС, Р560 и Р700В, в основе различия которых диаметр отверстия в столе.
В настоящее время ООО "Волгоградский завод буровой техники" разработал и выпускает мобильные буровые установки эксплуатационного и разведочного бурения и агрегаты для капитального ремонта скважин. В конструкции установок использованы лучшие разработки коллектива ООО "ВЗБТ", а также опыт зару-бежных производителей. Мобильные буровые установки удачно сочетают в себе блочно-модульную конструкцию, а также высокую мобильность и проходимость, что делает их незаменимыми в условиях бездорожья и при эксплуатации в райо-нах Крайнего Севера и Сибири.
Целью выполнения курсового проекта является закрепление полученных в процессе изучения теоретических знаний по дисциплине «Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин», сведений и опыта работы при прохожде-нии производственной практики; углубления и расширения знаний благодаря изучению дополнительной литературы (отраслевых журналов, каталогов, спра-вочников и т. д.).
В соответствии с этой целью, в процессе выполнения курсового проекта, исходя из совокупности данных геологических условий и конструкции конкретной скважины, решаем задачи:
• выбора способа бурения и типа породоразрушающего инструмента;
• проектирование режима бурения;
• выбора бурильной колонны и расчёта её на прочность;
• выбора типа буровой установки;
• определение параметров бурового ротора и забойного двигателя;
• описание конструкции, кинематической схемы, принципа работы и осо-бенностей эксплуатации машины буровой установки.

2. Эксплуатационный расчёт бурового ротора
2.1 Выбор и расчет бурового ротора.
проходное отверстие в столе, до¬пускаемая статистическая нагрузка, частота вра-щения его и мощность) выбираются в соответствии с требованиями, предъявляе-мыми техно¬логией бурения. Основные характеристики роторов приведены в табл. 5.9.
Диаметр проходного отверстия ротора должен быть достаточным для спуска до-лот и обсадных труб, используемых при бурении и креп¬лении скважин
,
где - диаметр долота при бурении под направление, мм;
δ - диаметральный зазор, необходимый для свободного прохода долота, мм, δ = 30+50 мм.
295,3+50=345,3 мм
По проходному отверстию принимаем ротор Р-460


Допускаемая статистическая нагрузка на стол ротора должна быть дос¬таточной для удержания в неподвижном состоянии наиболее тяжелой обсадной колонны, но одно-временно не превышать статической грузо¬подъемности подшипника главной опоры стола ротора:
< Gдоп < G0, (5.6)
=1< Gдоп 2,58
где Мтах - вес наиболее тяжелой обсадной колонны, кН; Gдon - до¬пускаемая стати-ческая нагрузка на стол ротора; G0 - статическая гру¬зоподъемность подшипника основной опоры стола ротора.
Диаметр долот зависит от конструкции скважин. В глубоких скважинах диаметр направления обычно возрастает вследствие увеличения числа промежу-точных колонн. Ниже приведены наи¬более распространенные диаметры направ-лений и долот для бу¬рения скважины под направление.
Глубина скважины, м   <3000 3000—5000 5000—8000
Диаметр направления, мм 325—426 426—525 525—580
Диаметр долота, мм   394—540 490—640 590—705
Из приведенных данных следует, что диаметры направлений и соот-ветствующих им долот для рассматриваемых глубин скважин ограничиваются определенными пределами. Благодаря этому можно использовать в буровых установках смежных по глубине бурения классов роторы, имеющие одинаковый диаметр проходного отверстия, и сократить соответственно их номенклатуру.
Роторы, применяемые для бурения скважин на море, имеют более широкое проходное отверстие, выбираемое по диаметру водоотделяющей колонны, связы-вающей подводное устьевое оборудование с буровым судном.
Наибольшая частота вращения стола ротора ограничивается крити¬ческой для шарошечных долот птах < 250 мин-1, а наименьшая птт = 15н-50 мин-1 использу-ется при бурении глубокозалегающих абразив¬ных и весьма твердых пород, за-буривании и калибровке ствола сква¬жины, для периодического проворачивания бурильной колонны с це¬лью устранения прихватов, а также при бурении забой-ными двигате¬лями при ловильных работах.
Мощность ротора должна быть достаточной для вращения буриль¬ной колонны, долота и разрушения горной породы:
, (5.7)
Где и - мощность, затрачиваемая соответственно на холостое вращение труб и разрушение пород, кВт (формулы для расчета и приведены в разд. 8); - КПД ротора, = 0,90+0,95.
        (8.26)
Здесь ρ — плотность бурового раствора; d — наружный диаметр буриль-ных труб, м; L — длина бурильных труб, м; n — частота вращения бурильной колонны, об/мин; с — коэффициент, учитывающий угол искривления скважины:
Угол искривления, градус 6 6—9 10—25 26—35
Коэффициент с 19—29 30—34 35—46 47—52
      (8.27)
где k=0,20,3 — для изношенного шарошечного долота, k = 0,10,2 — для ново-го долота при бурении в твердых породах; Рд—нагрузка на долото, кН; Dд—диаметр долота, м.
Расчеты показывают, что на каждую 1000 м бурильной колонны расход мощности на холостое вращение (частота вращения 100 об/мин, плотность раствора 1,2 г/см3, угол искривления 3—5°) составляет [6]:
Диаметр труб, мм ... 140 245 324
Мощность Nx.в кВт ..... 13,6 36,1 51
Мощность, расходуемая на вращение долота и разрушение забоя скважины, рас-считывается по формуле, учитывающей влияние типа долота 138]:
Nд=μ0Pn Rср,
где μ0— коэффициент сопротивления долота; Р — осевая нагрузка на доло-то, кН; п—частота вращения долота, с-1; Rср- средний радиус долота, м.
Коэффициент сопротивления долота имеет следующие значения:
Долото   Алмазное Твердосплавное и Шарошечное
режущего типа
μ0  0,2—0,4  0,4-0,8  0,2—0,4
Средний радиус долота Rср=DД/3
1) Rср2=0.215/3=0.071м- интервал бурения от 0 до 600м

1) N =0.3 127,3 0,071 4.6=20 кВт- интервал бурения от 0 до 600м
В процессе бурения скважины происходит непрерывно-ступен¬чатое изменение потребляемой ротором мощности. Это обуслов¬лено последовательным увеличе-нием длины бурильной колонны, ступенчатым уменьшением диаметра использу-емых долот, а также изменением режимов бурения по мере углубления скважины. В теоретических расчетах, выполняемых при выборе мощности ро-тора, так же как и при расчете бурильной колонны на проч¬ность, осевая нагрузка на долото, частота его вращения и плот¬ность промывочной жидкости, характеризующие режим бурения, принимаются неизменными для каждого раз-мера долот, исполь¬зуемых при бурении скважин заданной конструкции. Расчет-ные значения указанных параметров бурения выбирают на основе эмпирических зависимостей и опытных данных, полученных при бурении скважин аналогичных конструкций.

2.2 Расчет главной опоры ротора
Подшипники стола ротора — главные элементы, определяющие долговеч-ность ротора. Габариты и нагрузки ведущего вала ротора позволяют применять в его опорах стандартные подшипники качения, рассчитываемые на значительно больший срок службы, чем опоры стола. Их расчет аналогичен расчету опор ва-лов общего машиностроения. Для определения их долговечности рассчитывают действующие на опоры усилия (рис. V.4). Для этого находят усилия, действую-щие в зацеплении: окружное усилие Р, радиальное Q и осевое N. затем находят реакции сил, действующих на подшипники. За расчетный момент Мр, действую-щий на стол ротора, принимается момент сопротивления вращению бурильной колонны наибольшей длины для данного ротора.