Разработка двухмодульной конструкции блока очистки СЦ-31-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

В настоящее время большинство буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения комплектуется унифицированными блоками на базе резервуаров объемом 40 м^3. [3]
На рисунке 1 изображена схема система циркуляционной СЦ-31. Она состоит непосредственно из блока очистки на базе резервуара объемом 35 м^3 ( трехступенчатая системы очистки ), блоков промежуточного объемом 40 м^3 в количестве 4 штук, блока приготовления буровых растворов и спецжидкостей на базе резервуара объемом 10 м^3, блока фрезерно-струйной мельницы, блока приготовления мобильного объемом 3 м^3, емкости долива объемом 25 м^3, емкости водяной объемом 25 м^3, емкости для жидких химических реагентов объемом 3 м^3, трубопроводной обвязки с запорной арматурой.
Система циркуляционная СЦ-31 предназначена для очистки, приготовления, химической обработки, хранения бурового раствора и транспортирования его от устья скважины до входа буровых насосов при бурении нефтяных и газовых скважин.
Оборудование, используемое в комплексах ЦС-31 для очистки буровых растворов, относится к от-расли химического машиностроения и изготавливается на специализированных предприятиях. Выпускает данную циркуляционную систему группа компаний “НЕФТЕГАЗМАШ-ТЕХНОЛОГИИ”.
Группа компаний “НЕФТЕГАЗМАШ-ТЕХНОЛОГИИ” занимается разработкой, производством и продажей оборудования и услуг в области систем очистки и регенерации буровых растворов, систем утилизации отходов бурения , технологической оснастки, оказания сервисных услуг в области бурения. [6]
Циркуляционная система СЦ-31 состоит из взаимосвязанных устройств и сооружений, предназначенных для выполнения следующих основных функций: приготовления буровых растворов, очистки бурового раствора от выбуренной породы и других вредных примесей, прокачивания и оперативного регулирования физико-механических свойств бурового раствора. В состав циркуляционной системы входят также всасывающие и напорные линии насосов, емкости для хранения раствора и необходимых для его приготовления материалов, желоба, отстойники, контрольно-измерительные приборы и др.
Система циркуляционная СЦ-31 выпускаются на базе прямоугольных резервуаров объемом 40 м^3.
Блок промежуточных резервуаров представляет собой открытый спаренный прямоугольный резервуар на полозьях. В резервуар встроен прямоугольный желоб шириной 650 мм, глубиной 750 мм и всасывающий коллектор круглого сечения 300 мм. Коллектор имеет два клапана, управляемые с верхней площадки. Желоб имеет два окна, закрываемые шиберами. При выдвигании шибера жидкость сливается в резервуар данного блока, при закрытых шиберах жидкость проходит в соседний блок.
На торцах резервуара желоб и коллектор имеют патрубки из труб соответственно 426x9 и 273x8 для соединения с желобами и коллекторами соседних блоков. Эти патрубки соединяются с резервуаром при помощи резиновых колец, фланцев и болтов. Такие соединения обеспечивают компенсацию угловой и линейной погрешности установки двух соседних блоков.
В нижней части продольной стенки предусмотрены два круглых люка для удаления шлама при чистке резервуара. Рукоятки для открывания и закрывания люков выведены на верхнюю площадку блока. На внутренней стороне второй продольной стенки резервуара укреплен вспомогательный нагнетательный трубопровод ( Ду 100 мм ), а также трубопроводы для пара, воды и химических реагентов ( Ду 40 мм ).
Вспомогательный нагнетательный трубопровод оканчивается сферическими компенсаторами, трубопроводы для пара, воды и химических реагентов оканчиваются быстросборными резьбовыми соединениями и резинотканевыми рукавами.
Компенсаторы и резинотканевые рукава с быстросборными соединениями предназначены для соединения коммуникаций двух соседних блоков.
Промежуточный блок укомплектован перемешавателями ПБР-Т 7,5, уровнемером механическим, регистром паровым.
Для обслуживания перемешивателей и арматуры, управления люками и клапанами коллектора, а также для чистки желобов предусмотрены площадки, покрытые просечно-вытяжным листом, на внутренней поверхности одной из торцевых стенок приварены скобы, по которым рабочий может спускаться в резервуар.
По площадкам можно переходить с промежуточного блока на соседние. Площадки ограждены перилами.
Циркуляционная система СЦ-31 монтируется из отдельных блоков, входящих в комплект поставки. Блочный принцип изготовления обеспечивает компактность циркуляционной системы и упрощает ее монтаж и техническое обслуживание. [7]
Механизмы циркуляционной системы обеспечивают трёхступенчатую очистку бурового раствора. Из скважины раствор поступает на вибросито в первую ступень грубой очистки и собирается в отстойнике ёмкости, где осаждается грубодисперсный песок. Из отстойника раствор проходит в отсек циркуляционной системы и подаётся центробежным шламовым насосом в дегазатор при необходимости дегазации раствора, а затем – в пескоотделитель, где проходит вторую ступень очистки от породы размером до 0,074-0,08 мм. После этого раствор подаётся в илоотделитель – третью ступень очистки, где удаляются частицы породы до 0,03 мм. Песок и ил сбрасываются в ёмкость, откуда подаётся в центрифугу для дополнительного отделения раствора от породы. Очищенный раствор из третьей ступени поступает в приёмные ёмкости – в приёмный блок буровых насосов для подачи его в скважину. [7]
Блоки очистки предназначены для ведения буровых работ по малоотходной или безамбарной технологии. Они обеспечивают очистку буровых растворов от шлама с размером частиц более 5 мкм, обработку на центрифуге сливов песко- и илоотделителя с выделением шлама пони-женной влажности, регенерацию барита, его многократное использование при бурении и выведение из бурового раствора избытка коллоидной фазы, а также регенерацию барита после завершения бурения скважины, пере-работку избытков бурового раствора с его разделением на оборотную воду и шлам пониженной влажности, дегазацию буровых растворов.
На рисунке 2 приведена схема блока очистки системы циркуляционной СЦ-31.
Блок очистки снабжен дегазатором «Каскад 40.02», виброситом ЛВС-1М, ситогидроциклонным сепаратором СГС-1М ( СГС – вибросито с установленным над ним пескоотделителем), илоотделителем, центрифугой ОГШ-50.
Резервуар блока сварен из листовой стали и профильного проката, он опирается на два полоза коробчатого сечения. Концы полозьев соединены трубами.
В резервуар встроен желоб прямоугольного сечения глубиной 500 мм.
В передней части резервуара имеется отсек, в который поступает жидкость, очищенная в вибросите.
В следующем отсеке смонтированы батарея гидроциклонов и шламовый насос. Встроенный желоб располагается вдоль боковой стенки резервуара между отсеком пескоотделителя и торцовой стенкой резервуара. В боковых стенках отсека пескоотделителя и желоба имеются окна с шиберами. Через эти окна жидкость поступает в желоб и из желоба — в резервуар. Между пескоотделителем и торцовой стенкой резервуара приварена поперечная перегородка, разделяющая резервуар на две части. Над перегородкой смонтирован вакуумный дегазатор.
В нижней части резервуара расположен коллектор круглого сечения с двумя окнами, которые закрываются клапанами, управляемыми с верхней площадки.
В торцовой стенке резервуара против желоба и коллектора предусмотрены круглые отверстия с фланцами и резиновыми уплотнениями. В отверстиях устанавливают патрубок желоба и патрубок коллектора. С помощью этих патрубков соединяются желоба и коллекторы блока очистки и соседнего промежуточного блока циркуляционной системы.
На внутренней стороне боковой стенки блока укреплены вспомогательный нагнетательный трубопровод и трубопроводы для пара, воды и жидких химических реагентов. К трубопроводам для пара, воды и жидких химических реагентов прикреплены резинотканевые рукава с быстросборными соединениями. В средней части блока каждый трубопровод снабжен отводом с вентилем и резинотканевым рукавом. Длина рукавов рассчитала на подачу воды, пара и химических реагентов в любую точку блока.
Концы вспомогательного нагнетательного трубопровода присоединены к шаровым компенсаторам. С помощью компенсаторов вспомогательный нагнетательный трубопровод соединяется с трубопроводом соседнего блока. К вспомогательному нагнета нагнета-тельному трубопроводу прикреплены гидравлический перемешиватель 4УПГ с задвижкой, а также второй отвод с задвижкой для подсоединения доливного трубопровода для долива скважины при подъеме инструмента.
Для обслуживания блока очистки предусмотрены площадки. Все блоки транспортируются без каркаса, укрытия площадок.
Основы экологии бурения, несомненно, лежат в очистке буровых растворов. Грамотное оснащение блоков очистки необходимым оборудованием в 2-3 раза снижает объем наработки бурового раствора, а получаемый шлам в этом случае нетекуч, легко поддается транспортировке и обезвреживанию по известным технологиям.

Техническое предложение заключается в модернизации системы очистки. Целью модернизации является создание двухмодульной блочной конструкции системы очистки. В отличие от базовой конструкции предлагается разместить все оборудование системы очистки на специально сконструированной раме.
Оборудование блока очистки системы циркуляционной СЦ-31 полностью монтируется-демонтируется и обвязывается каждый раз при переезде на новое место бурения. На монтаж бригаде из двух монтажников требуется 10 рабочих дней, на демонтаж – 6 дней.
Эффект модернизации заключается в сокращении сроков монтажа-демонтажа оборудования. Разработка рамы позволит монтировать оборудование блока очистки менее чем за один день посредством использования двух автокранов.
Рамная конструкция блока очистки должна отвечать следующим требованиям:
- отвечать заданным нагрузкам от установленного оборудования;
- габариты основного несущего каркаса рамы должны быть выполнены в соответствии с габаритыми емкости блока очистки;
- рама должна отвечать габаритам ширины, которые не должны превышать габариты зимника ( 3,5 м );
- должны быть предусмотрены строповочные элементы для монтажа рамы вместе с установленным оборудованием;
Сконструированная рама представлена на рисунке 11. Она состоит из: двух основных продольных балок 1 длиной 12000 мм,; двух продольных балок 2 для выступающих габаритов вибросита ЛВС-1М и ситогидроциклонного сепаратора СГС-1М, изготовленных из трубы профильной 220х100; четырех поперечных балок 3 для вибросита и ситогидроциклонного сепаратора длиной 3010 мм; четырех поперечных малых балок 4 для установки дегазатора и центрифуги длиной 2370 мм; концевых поперечных балок 5.
Основные продольные балкик и концевые поперечные балки изготовлены из трубы профильной 300х200 ГОСТ 8639-82, все прочие – из трубы профильной 20х100 ГОСТ 8639-82.

К раме посредством сварки прикреплен каркас крыши. Схема совместно выполненной конструкции рамы с крышей представлена на рисунке 12.
Крыша отвечает габаритам по высоте устанавливаемого оборудования – максимальный габарит по высоте у дегазатора Каскад-40 составляет 1900 мм. Предусмотрен способ захвата за специальные монтажные проушины конструкции для перемещения. Проушины располагаются на каркасе крыши 2. Каркас крыши 2 выполнен из трубы стальной 114х8 прикрепленной к раме 1 посредством сварки с применением «косынок».
Общее количество монтажных проушин равно восьми – для проведения монтажа-демонтажа посредством использования двух автокранов с применением стропочных элементов «паук».
Исходя из требований по габаритам, проходы для обслуживания выполнены съемными. Они изготавливаются из уголка 63х63 ГОСТ 8509-93, имеют проушины для крепления к раме посредством пальцев. С противоположной от рамы стороны площадки крепятся к емкости блока очистки с помощью специальных упоров. Упоры в свою очередь вставляются в фиксаторы, приваренные к емкости блока очистки. Подобное исполнение позволит без труда убирать проходы для обслуживания при подготовке к транспортировке.
Элементы укрытия, расположенные непосредственно над проходами для обслуживания, также сконструированы съемными. Съемный навес изготовлен из трубы 60х4 ГОСТ 8732-78, которая крепится на съемной площадки путем установки в трубу 73х5 длиной 135 мм. Отрезок трубы 73х5 в свою очередь приварен к съемной площадке. К каркасу крыши съемный навес крепится посредством специальных проушин и пальцев с применением стопорных элементов.
Настил каркаса рамы и съемных площадок выполнен из листа рифленого толщиной 5 мм ГОСТ 8568-77.
Для центрирования во время проведения монтажа рамы предусмотрены центрирующие элементы, выполненные на диаметрально противоположных сторонах рамы. Внутреннее отверстие этих элементов выполнено на конус, предполагается что центровка рамы во время монтажа будет производится посредством натяжения цепей.
Чертежи деталей, которые требуется изготовить для проведения данной модернизации, представлены на листе 9 графического материала дипломного проекта.
В результате рассмотренной в данном дипломном проекте модернизации системы циркуляционной СЦ-31 можно сделать следующие выводы:
- в сравнении с базовой конструкцией происходит сокращение времени монтажа и демонтажа оборудования;
- это в свою очередь ведет к сокращению затрат за счет снижения размеров выплат подрядной организации;
- имеет место облегчение облегчение работ трудящихся, занятых в монтаже блока очистки.
Из чего следует, что разработка рамы является целесообразной и экономически выгодной.
Также были получены навыки по разработке проектной документации, которые, несомненно, пригодятся в дальнейшей инженерной деятельности.