Специализированная лебедка и устройства для спуска и подъема съемного керноприемника-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Специализированная лебедка и устройства для спуска и подъема съемного керноприемника-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Рост эффективности колонкового бурения скважин при разведке полезных ископаемых, в том числе нефти и газа, связан с освоением и широким внедрением способа бурения снарядами со съемными керноприемниками (ССК). В обычном колонковом бурении рост производительности сдерживается большим количеством спуско-подъемных операций бурильных труб, требующих значительных затрат времени. При каждом извлечении керна необходимо поднять, а затем опустить колонну бурильных труб, разъединяя ее на отдельные свечи при подъеме и соединяя при спуске. Это – малопроизводительный и трудоемкий процесс. Количество спуско-подъемов труб определяется проходкой за рейс, которая при обычном бурении в силу технологических и геологических факторов невелика (колеблется от 1,5 до 6 м.), что значительно уступает стойкости современного породоразрушающего инструмента, в особенности алмазных коронок, достигающей нескольких десятков и сотен метров бурения.
Преимущества способа бурения со съемными керноприемниками определяются возможностью извлечения керна на поверхность без подъема бурильной колонны в сочетании с высокой стойкостью колонкового породоразрушающего инструмента. В отличие от обычного колонкового бурения керн, поступающий в съемный керноприемник, может быстро извлекаться на поверхность специальной лебедкой через колонну бурильных труб многократно, вплоть до полной выработки ресурса коронки. В результате резко ускоряется процесс извлечения керна, сокращается количество непроизводительных спуско-подъемов бурильных труб и увеличивается время чистого бурения. Одновременно улучшается качество опробования, поскольку колонковый снаряд ССК представляет собой разновидность двойной колонковой трубы.
В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований, широких производственных испытаний СКБ и ВИТР ВПО «Союзгеотехника» созданы отечественные комплексы снарядов со съемными керноприемниками – КССК-76, ССК-76, ССК-59, ССК-46. Промышленное применение способа бурения ССК в нашей стране начато с 1974 г.
Впервые для колонкового бурения снаряд со съемным керноприемником, поднимаемым канатом, был разработан в США фирмой «Лонгир». Снаряды ССК и специальное оборудование для работы с ним созданы и используются рядом фирм Швеции и Японии.
В СССР работы по созданию ССК для колонкового бурения начаты с 1958 г. в СКБ Союзгеотехники, с 1959 г. – в МГРИ им. С. Орджоникидзе. В 1959 г. СКБ изготовлен макет бурового снаряда и проведены его полигонные испытания. В начале 60-х годов опытные комплекты ССК СКБ проходят производственные испытания в Донбассе (г. Краснодон).
Отметим, что комплект был спроектирован на основе серийной бурильной колонны диаметром 63,5 мм, предназначенной для обычного колонкового бурения

Основные преимущества способа бурения со съемными керноприемниками

Для бурения скважин комплексами со съемными керноприемниками используется серийно выпускаемое оборудование, предназначенное для обычного алмазного бурения: станки, насосы, буровые вышки и мачты, средства механизации спускоподъемных операций и другое оборудование. К указанному буровому оборудованию добавляется специальное вспомогательное оборудование, необходимое для бурения снарядами со съемными керноприемниками: технические средства спуско-подъема съемного керноприемника (лебедка, направляющий ролик, ловители и др.) и средства спуско-подъема бурильных колонн ССК, потребность которых определяется специфическими особенностями этих колонн.
Возможность извлечения керна на поверхность через бурильные трубы обеспечивается следующими конструктивными особенностями снарядов ССК.
1. Колонковый снаряд ССК представляет собой двойную колонковую трубу с извлекаемой на поверхность внутренней керноприемной трубой – съемным керноприемником. Извлечение керноприемника производится специальной лебедкой при помощи ловителя, спускаемого через трубы на канате лебедки.
2. Диаметр бурильной колонны ССК максимально приближен к наружному диаметру буровой коронки. Бурильные трубы ССК отличаются повышенной точностью изготовления, соединяются между собой труба в трубу.
3. Ширина торца коронок ССК больше, чем у коронок для обычного бурения того же наружного диаметра. Это необходимо для получения керна, соответствующего внутреннему диаметру керноприемной трубы. При наружном диаметре алмазной коронки 76 мм ее внутренний диаметр для обычного снаряда, снарядов ССК-76 и КССК-76 соответственно равен 58, 46, 40 мм.
Отмеченные конструктивные особенности снарядов ССК определяют ряд технологических преимуществ рассматриваемого способа бурения. Эти преимущества делятся на две группы. К первой относятся преимущества, определяющие способ бурения ССК и его специфику.
1. Проходка за рейс может достигать величины проходки на алмазную коронку, измеряемой сотнями метров. Это позволяет значительно сократить количество рейсов снаряда, связанных с необходимостью выполнения трудоемких спуско-подъемов бурильных труб всей колонны.
2. В результате сокращения количества рейсов снаряда: уменьшается износ бурильных труб и их резьбовых соединений, а также непроизводственный износ алмазной коронки, что способствует снижению расхода алмазов на 1 метр бурения; повышает устойчивость ствола скважины и снижается его разработка.
3. Подъем керноприемника производится непрерывно со скоростью, значительно превышающей скорость подъема бурильных труб. Спуск керноприемника через бурильные трубы происходит также непрерывно и достаточно быстро под действием собственного веса и потока промывочной жидкости. Это позволяет значительно сократить затраты времени на спуско-подъемные операции и увеличить время чистого бурения.
4. Энергоемкость процесса спуско-подъема керноприемника значительно ниже энергоемкости спуско-подъема колонны бурильных труб, что позволяет сократить расход энергии.
Ко второй группе относятся преимущества, которые могут быть реализованы при использовании как снарядов ССК, так и близких по конструкции для снарядов для обычного способа бурения.
1. Колонковый снаряд ССК, являясь разновидностью двойной колонковой трубы, обеспечивает, как правило, очень высокий выход керна (до 100%), что улучшает качество опробования, обеспечивая ывысокую достоверность геологических результатов.
2. Применение хорошо сбалансированных, прямолинейных колонн оптимального диаметра по отношению к диаметру скважины позволяет обычно производить бурение ССК на высоких частотах вращения, достигая повышенных механических скоростей углубления скважины.
3. Уменьшенное кольцевое пространство между колонной бурильных труб и стволом скважины позволяет сократить подачу промывочной жидкости, сохраняя необходимую скорость подъема шлама.
Таким образом, указанные преимущества способа бурения ССК создают благоприятные возможности для улучшения качества опробования и ускорения разведки месторождений при одновременном снижении стоимости буровых работ.
Научно – исследовательские работы, проведенные научно – производственным предприятием «Сибироника» под руководством В.Ф Черныша, показали возможность использования опыта геологоразведочного бурения скважин при разведке твердых ископаемых с применением ССК для условий строительства глубоких скважин малого диаметра на нефть и газ. Бурение нефтяных и газовых скважин при их предельно допустимом малом диаметре позволяет получить большой экономический эффект. В данном случае, наряду с выигрышем времени на спускоподъемных операциях, высвобождаются значительные финансовые, материальные и трудовые ресурсы вследствие экономии бурильных и обсадных труб, сокращения транспортных перевозок и т.д.

ТАБЛ Ч
Накопленные результаты исследований НПП «Сибироника» позволили разработать проект строительства скважины «Асанская №262» предельно малого конечного диаметра 95мм с отбором керна в интервале глубин 2000 – 2500м с использованием снаряда ССК.
Целью данного проекта является разработка специальной лебедки и отдельных сопутствующих устройств и приспособлений для выполнения спускоподъемных операций по извлечению керна без подъема бурильной колонны применительно к условиям указанной скважины.

В данной работе будем разрабатывать лебедку и устройства для извлечения снаряда ССК при бурении скважины «Асанская №262» в интервале 2000-2500 м с отбором керна. Предлагаем использовать бурение снарядами, так как это сократит время бурения скважины, следовательно и затраты на энергоресурсы и заработную плату рабочих.

За аналог разрабатываемой конструкции выбрана лебедка 2ЛГК 3000 в связи с ее простотой и явными конструктивными преимуществами по сравнению со всеми известными лебедками для снарядов ССК. При выборе и разработке технического предложения необходимо исходить из следующих технических требований к ее монтажу и особенностей эксплуатации:
1. Лебедку перевозить на автомобиле грузоподъемностью не менее трех тонн или трактором на санях (прицепе). Перевозка лебедки волоком допускается лишь на не большие расстояния по твердой и ровной дороге. При этом необходимо оберегать узлы и электрооборудование от попадания в них грязи и воды.
2. Лебедку устанавливать на спланированной площадке у буровой на расстоянии 25-30 м от устья скважины с таким расчетом, чтобы канат, идущий от лебедки на оттяжной блок, не задевал о предметы на буровой, а середина барабана была направлена на устье скважины. Неправильная установка лебедки препятствует ровной укладке каната канатоукладчиком.
Лебедку надежно закрепить к фундаменту болтами или другим надежным способом.
3. Управлять лебедкой должен один оператор. При отсутствии звуковой или световой связи в помощь оператору назначается сигнальщик. Порядок обмена условными сигналами устанавливается эксплуатирующей организацией.
4. Спуск ловителя (шлипса) в скважину для захвата керноприемника производить через подвесной и оттяжной блоки.
5. Управляемыми механизмами лебедки являются: электродвигатель, тормоз, канатоукладчик.
6. Пуск, регулирование скорости и изменение направления вращения электродвигателя с фазовым ротором осуществлять кулачковым пятиступенчатым контроллером путем изменения величины пуско-регулировочных сопротивлений в роторной цепи и переключением обмоток статора. Плавность пуска зависит от величины включенного сопротивления. Комплект сопротивлений состоит из двух стандартных ящиков.
7. Для защиты электродвигателя от перегрузок и коротких замыканий установить автоматический воздушный выключатель, предназначенный для нечастых оперативных включений и отключений.
8. С целью уменьшения износа канатоукладчика перед спуском ловителя в скважину выключать муфту привода канатоукладчика, укладывающий ролик освобождают от каната. Канатоукладчик поднимать в верхнее положение и прикреплять к кожуху барабана специальным крючком.
9. Извлечение съемного керноприемника из наружной колонковой трубы производить ловителем, присоединенным к канату лебедки керноприемника.
Ловитель (см. лист 4) включает канатный замок со втулкой, в который крепится канат лебедки.
Канатный замок соединяется с утяжелителем, на нижний конец которого навинчивается труба со втулкой. Внутрь трубы входит шток, на верхнем конце которого навинчена гайка с контргайкой, а нижний конец соединен штифтом с втулкой.
На втулку навинчивается корпус ловителя. В пазу корпуса на штифте, выполняющем функции оси, установлены нормально замкнутые при помощи пружины захваты. Штифт выполняет функции ограничителя разведения лап.
Спуск ловителя в скважину для захвата керноприемника начинают при включении электродвигателя на обратный ход. По мере спуска ловителя масса находящегося в скважине каната возрастает. И с глубины 200-300 м спуск ведется при отключенном редукторе, скорость спуска регулируется тормозом лебедки.
Перед началом подъема керноприемника канатоукладчик открепляют от кожуха барабана, укладывающий ролик канатоукладчика ставят в рабочее положение, вращая винтовой вал специальным ключом до совмещения оси ручья ролика с осью набегающего на барабан каната, и включают муфту цепного привода укладчика.
Рекомендуется, чтобы подвесной блок в момент срыва керна находился от ротора на высоте не более одного метра. После срыва керна подвесной блок должен быть поднят на высоту более трех длин керноприемника.
В случае опасности прихвата инструмента в период подъема керноприемника рекомендуется подвесить бурильную колонну на трехрогий крюк, используя элеватор и штропы, и периодически поднимать и опускать ее на 2-2,5 м. не прекращая подъема керноприемника.
В процессе подъема оператор должен внимательно следить за сигналами с буровой и при подходе керноприемника снизить скорость подъема до 0,1 м/с. Уменьшение скорости подъема производится включением регулировочных сопротивлений в роторную цепь электродвигателя при переводе рукоятки контроллера и некотором увеличении нагрузки на двигатель тормозом лебедки. Продолжительность включения сопротивлений в момент пуска и замедления вращения электродвигатель ограничивается временем достижения предельно допустимой температуры нагрева элементов сопротивлений.
После окончания работы канат навивают на барабан, контроллер и автоматический выключатель ставят в положение «отключено», надежно закрепляют ручной тормоз и выключают главный рубильник.
При работе со свободным роликом кронблока или стационарно крепящимся направляющим роликом в условиях с минусовыми температурами воздуха отмечаются случаи постепенного намерзания льда на кронблочных рамах вышек или мачт. Намерзание происходит в результате выдавливания и разбрызгивания жидкости с поднимаемого из скважины каната лебедки. Намерзающий лед должен систематически (не реже 1 раза в смену) скалываться с кронблочной рамы.
С целью исключения этой трудоемкой операции мы используем съемный направляющий ролик ( см лист7 ), разработанный по типу конструкции, созданной СКБ Мингео СССР. Он вставляется в элеватор и поднимается над устьем скважины с помощью талевой системы буровой установки только на период очередного подъема керноприемника. В результате исключается возможность намерзания льда на кронблочной раме при бурении со съемными керноприемниками в условиях с отрицательными температурами воздуха.