Модернизация вибровала вибросита ВС-1. Курсовая работа. Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Модернизация вибровала вибросита ВС-1-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
В данном дипломном проекте предложена модернизация вибросита ВС-1. Цель модернизации: 1) снижение металлоемкости; 2) ускорение запус-ка вибросита и улучшение его работы в зимний период.
Ожидаемый эффект от модернизации достигается за счет: 1) уменьше-ния диаметра вибровала; 2) установки подогревателя на вибросито. Техни-ческие решения подкрепляются графической частью проекта в объеме 10 ли-стов формата А1, пояснительной запиской с обзором и анализом научно –технической информации и патентов, прочностными, тепловыми и технико – экономическими расчетами, а также оценкой технологической и экологиче-ской безопасности.
Циркуляционная система буровой установки предназначена для приго-товления, очистки, регулирования свойств и циркуляции бурового раствора, обеспечивающей вынос выбуренной породы и подведение мощности к за-бойному двигателю и долоту.
В процессе бурения обычно буровой раствор циркулирует по замкну-тому контуру, в разрыве которого от устья скважины до буровых насосов монтируется комплекс оборудования циркуляционной системы. Этот ком-плекс представляет собой ряд емкостей, соединенных трубопроводами и оснащенных оборудованием для очистки, приготовления, химической об-работки, хранения и транспортирования бурового раствора и обеспечивает:
а) 3х - или 4хступенчатую очистку бурового раствора от частиц выбу-ренной породы;
б) дегазацию бурового раствора;
в) приготовление бурового раствора из порошкообразных материалов (на концевом блоке предусмотрено место установки эжекторного смесителя от БПР-70);
г) приготовление и подачу жидких химреагентов в циркуляционную систему;
подачу раствора к буровым насосам из любой емкости циркуляцион-ной системы;
д) долив скважины.

Общие требования к ЦС
1 Рабочие параметры и конструкции оборудования ЦС должны обес-печивать эффективное выполнение технологических функций.
2 Качество приготовления и очистки буровых растворов с использова-нием выбираемых ЦС должны соответствовать требованиям технологии бу-рения скважин в конкретных геологических и технических условиях их стро-ительства.
3 Конструкции оборудования и их размещение должны соответство-вать действующим Правилам безопасного и удобного ведения работ, техни-ческого обслуживания и ремонта, в них должны быть предусмотрены тех-нические решения по обеспечению комфортной работы персонала в любых климатических условиях: применение утепленных укрытий, средств обогре-ва, вентиляции и кондиционирования помещений.
4 Функционирование ЦС не должно допускать загрязнения окружаю-щей среды.
5 Оборудование ЦС должно обладать высокой монтажеспоспособно-стью и удобством транспортирования.
В последние годы ЦС выполняются в блочно – модульном исполнении. Они имеют повышенную заводскую готовность к монтажу и перевозкам с полной сборкой на заводе – изготовителе с разводкой всех трубопроводов и электрических коммуникаций с последующим их соединением с помощью быстроразъемных устройств.
На рисунке 1 представлена схема циркуляции бурового раствора и ориентировочное распределение потерь давления. Наземная часть циркуля-ционной системы может быть разбита на подсистему нагнетания и регулиро-вания подачи бурового раствора и подсистему приготовления, очистки, ре-генерации и регулирования свойств бурового раствора.
Первая подсистема включает в себя буровые насосы, подпорные цен-тробежные насосы, приемную емкость и обвязку всасывающих и нагнета-тельных линий насосов.
Для хранения раствора в циркуляционной системе (ЦС) (рисунок 1.1) предусматривается несколько емкостей прямоугольного сечения, которые соединены между собой трубопроводами, по которым раствор перепускается из одной емкости в другую. Каждая из подобных емкостей имеет люки для очистки от осадка и секцию растворопровода в виде желоба.

3 Техническое предложение

3.1 Обоснование выбора циркуляционной системы

В рабочем проекте на строительство группы поисковых скважин Кор-динская – 1,2 выбрана следующая конструкция скважин: устройство шахто-вого направления – обсадной трубой диаметром 426 м толщиной 12 мм, за-глубляемой на10 м, далее обсадные колонны: направление – диаметром 323,9 мм до глубины 30 м, кондуктор-диаметр 244,5 м интервал глубины до 520 м, промежуточная колонна - диаметром 177,8 мм, интервал глубины до 2370м и эксплуатационная колонна хвостовик диаметром127,0 мм в интер-вале от 1825 – 2700 м. Направлением перекрывают рыхлые неустойчивые отложения. Кондуктор спускают для перекрытия слабоустойчивых пород пермокарбона и верхней части кембрийских отложений. водоносных гори-зонтов, а также для установки противовыбросового оборудования. Проме-жуточная колонна должна перекрыть зоны поглощения промывочной жид-кости кавернооборазования, а также для установки противовыбросового оборудования. Эксплуатационная колонна хвостовик предназначена для изоляции и качественного испытания продуктивных отложений.
Для строительства скважин с заданной конструкцией в рабочем проекте выбрана буровая установка БУ2500/160ДГУ-М (лист1) , соответствующая в наибольшей степени природным, геологическим и технологическим услови-ям бурения этих скважин.. Установка предназначена для бурения скважин глубиной до 2500 м с допускаемой нагрузкой на крюке 1600 кН, имеет ди-зель – гидравлический привод основных исполнительных механизмов и уни-версальную монтажеспособность.
Типы и параметры буровых растворов, соответствующие особенностям их геологического разреза и физико-механическим свойствам вскрываемых горных пород, таблица 3.1.
Определяем ориентировочный суммарный объем емкостей циркуляционной системы, заполняемых буровым раствором, для скважин Кординская-1,2, исходя из наибольшего объема ствола скважины по ее конструкции. Исходные данные:
D1=0,374м, D2=0,269м, D3=0,2м, D4=0,146м – диаметры скважины в ин-тервалах спуска обсадных колонн, м. Наибольшие объемы бурового раствора по-требуются при бурении в интервалах скважины под промежуточную и эксплуа-тационную колонну, поэтому при расчете необходимо учесть D21=0,224мм D31= 0,159мм - внутренние диаметры кондуктора и промежуточной колонны
L1=30м, L2=520м, L3=2365м и L4=2700м – протяженность интервалов бу-рения под обсадные колонны, предусмотренных конструкцией скважины и за-полняемых буровым раствором при его циркуляции.
Объем ствола скважины, заполненного буровым раствором под промежу-точную колонну, определим как:

Vп = 0,785∙[D212∙L2+ D32∙(L3-L2)],    (3.1)

Vп=0,785[0,2242 ∙520+0,22∙( 2365-520)] = 78,42м3

Под эксплуатационную колонну:
Vэ = 0,785∙[D312∙L3+ D32∙(L4-L3)],    (3.2)

Vэ=0,785∙[0,1592∙2365+ 0,22∙(2700-2365)] = 57,45м3

Суммарный объем ЦС-2500, входящей в комплект установки БУ2500/160ДГУ-М, равный 120 куб.м обеспечивает 1,5- кратный запас бурового раствора, что приемлемо с учетом возможных потерь и утечек.

3.2 Обоснование выбора технического предложения по модерниза-ции вибросита ВС-1

Вибросита ВС-1, входящие в состав БУ2500/160ДГУ-М, как было по-казано выше, имеют габариты и массу, значительно превосходящие другие конструкции вибросит, что резко снижает их технологичность в изготовле-нии, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте. В моей работе будет выполнена попытка на основе прочностных расчетов уменьшить массу вибросит (Чертеж, лист 4). При анализе вала можно прийти к выводу, что наиболее ненагруженной частью является центральная его часть. Предлагаю уменьшить диаметр центральной части вала со 140 до 90, что значительно уменьшит металлоемкость вала и системы вибровала в целом.
Опыт эксплуатации вибросит ВС – 1 на установках БУ2500/160ДГУ-М в зимний период показывает также, что одним из их основных недостатков является слишком долгий запуск вибросита после остановки циркуляции бу-рового раствора. Причина такого долгого запуска является замерзание бу-рового раствора в вибросите, и для нормального запуска вибросита затра-чивается значительная часть времени на разогрев обледеневшей кассеты и вибросита в целом. Данное обстоятельство связано с недостаточно эффектив-ной системой утепления блока очистки установок БУ2500/160ДГУ-М, нахо-дящихся в данное время в эксплуатации. Для уменьшения времени запуска вибросита в зимний период предлагаю установить на нем теплообменник (Чертеж , лист3), предотвращающий замерзание бурового раствора во вре-мя остановки буровой, и , соответственно, исключающий разогрев виброси-та и замерзшего бурового раствора. Особенностью этого предложения явля-ется то, что теплообменник будет отключаться на время остановки буровой, так как если буровой раствор перестанет циркулировать по приемной емко-сти вибросита, а теплообменник будет работать, то на дне вибросита будет образовываться затвердевший буровой раствор, что будет ухудшать тепло-проводность и текучесть бурового раствора по приемной емкости. А за 10 минут до начала работы вибросита мы запускаем теплообменник, который растапливает лед и приводит вибросито в готовность для дальнейшей рабо-ты. При установке теплообменника обязательно надо предусмотреть наклон вибросита (примерно 5%) для более качественного сливания воды при оста-новке теплообменника. Так как если мы этого не сделаем, вода в теплообмен-нике может замерзнуть, что приведет в негодность всю систему обогрева.