Колтюбинговая установка для ремонта и испытаний нефтяных и газовых скважин. Модернизация колтюбинговой установки «МК20Т-Курсовая работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин

Колтюбинговая установка для ремонтаи испытаний нефтяныхи газовых скважин. Модернизация колтюбинговой установки «МК20Т-Курсовая работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин
В данном дипломном проекте рассматриваются варианты модернизации колтюбинговой установки «МК20Т». Технической предложение состоит из двух частей.
В первой части рассматриваются варианты модернизации метода подъ-ема транспортера гибких труб на устье скважины. В данном дипломном прое-кте предлагается оборудовать мобильную колтюбинговую установку «МК20Т» краном-манипулятором, что повлечет за собой исключение затрат на аренду и эксплуатацию автокрана. Это повлечет за собой ощутимый эко-номический эффект.
Во второй части рассматриваются варианты мест установки кабины опера-тора колтюбинговой установки в рабочем положении. В данном дипломном проекте предлагается перенести кабину оператора в более удобную зону, пу-тем снятия кабины с шасси и установки ее на раму с выдвижными ногами-домкратами, сбоку, напротив барабана.
В своем дипломном проекте для рассмотрения и модеранизации мы вы-брали наиболее распространенную на сегодняшний день в России колтюбин-говую установку – МК20, производства ЗАО «Фидмаш» (Республика Бела-русь). По данным на 2009 год, продукция Минского завода занимает 80% рынка агрегатов для работы с гибкими трубами в России, а установка МК20Т, является самой массовой и наиболее хорошо зарекомендовавшей се-бя на наших нефтегазовых промыслах.
Установка МК20Т может работать с трубой диаметром 38,1 мм и дли-ной до 5000 м, что позволяет проводить ремонтно-восстановительные работы в скважинах любого типа. Кроме того, установка, смонтированная на полно-приводном шасси МЗКТ 65276 (8х8), обладает большей проходимостью [10].
1999 год, когда ЗАО «Фидмаш» создало опытный образец мобильной колтюбинговой установки, признанной лучшей в конкурсе РАО «Газпром», можно считать стартом технологии на российском экономическом про-странстве. Вот уже несколько лет продукция «Фидмаша» лидирует на россий-ском рынке колтюбинга, серьезно потеснив иностранные марки [8].
Комплект колтюбингового оборудования монтируется на шасси МЗКТ-652712, производстава «Минского Завода Колесных Тягачей».

Технические характеристики шасси:

Колесная формула         8х8
Управляемые колёса двух передних осей
Количество мест в кабине  2
Масса перевозимого груза, кг  29500
Масса снаряжённого шасси, кг  16500
Полная масса шасси, кг  46000
Допустимая осевые массы, кг:
передняя ось        2x10000
задние оси  2x13000
Двигатель дизельный  ЯМЗ-7511.10
Мощность, кВт (л. с.) 294(400)
Максимальная скорость, км/ч  60
Минимальный габаритный радиус поворота по оси следа переднего наружнего колеса, м  18
Запас хода по контрольному расходу топлива, км  1100
Шины с регулируемым давлением воздуха     Michelin 16.00
R20 XZL TL


Технические характеристики колтюбингового оборудования:

1. Максимальное давление на устье
скважины при проведении работ, МПа    35
2. Максимальное тягове усилие инжектора, т    24
3. Диаметры КГТ, мм     33,5; 38,1; 44,45
4. Максимальная длина КГТ на барабане, м,
не больше:
- при диаметре КГТ 33,5 мм и толщине
стенки 3,0 мм      4500
- при диаметре КГТ 38,1 мм и толщине
стенки 3,0 мм      3800
- при диаметре КГТ 44,45 мм и толщине
стенки 3,2 мм     3000
5. Скорость перемещения КГТ при выполнении
спуско-подъемных операций (СПО), м/с
- максимальная      0,80
- минимальная      0,01
6. Привод исполнительных механизмов
установки      гидравлический
7. Максимальное давление в гидросистеме
привода, МПа:
- инжектора      35
- барабана      25
8. Противовыбросовое оборудование герметизатор КГТ,
      блок превен-торов
9. Давление в полости колонны, которое
будет воспринимать противовыбросовое,
оборудование, МПа      35
10. Диаметр проходного отверстия
превентора, мм       65
11. Управление плашками превентора
гидравлическое,
дистанционное,
   с пульта управле-ния
и ручное
 
12. Температура рабочей жидкости,
перекачиваемой по КГТ, С, не больше     100

Основным недостатком установки МК20Т является то, что при ее экс-плуатации необходимо применять автокран, чтобы поднять и установить на нужную высоту транспортер. Это вызывает дополнительные расходы, так как приходится покупать кран, либо брать его в аренду. Так же увеличивается риск простоя в случае технических неполадок автокрана в пути на скважину.
Кроме того, можно заметить, что кабина оператора находится на не-большой высоте, и большую часть обзора занимает барабан с гибкими тру-бами. К тому же, кабина находится на существенном расстоянии от самого большого и важного механизма – транспортера колонны гибких труб. В та-ких условиях оператору установки сложно полноценно выполнять свою рабо-ту.

5 Техническое предложение

На основе патентно-информационного поиска мы приняли решение вы-полнить следующую модеранизацию:

5.1 Установить на установку «МК20Т» кран-манипулятор, грузо-подъемностью не менее 5 тонн на вылете 3м и вылетом стрелы не менее 12м

Из существующих фирм-производителей кранов-манипуляторов, мы выбрали «ЗАО ИНМАН» - ведущее предприятие в России по производству крано-манипуляторных установок.
Гидроманипуляторы производства ЗАО «ИНМАН» имеют современную конструкцию с Z-образным складыванием, что позволяет производить монтаж КМУ на различные транспортные средства: автомобили, тракторы, болото-ходы и пр., а также устанавливать их на фундамент и металлоконструкции. В целях увеличения надежности и долговечности работы вся гидравлика ком-плектуется элементами ведущих мировых производителей, а металлокон-струкции выполнены из высококачественной стали, в т.ч. и импортной.
В зависимости от пожелания заказчика управление КМУ может осу-ществляться с сидения на колонне или с земли, причем управление дублиро-вано, так что оператор может находиться с удобной стороны автомобиля. В последнее время все больший спрос приобретает дистанционное управление, увеличение цены от использования которого уже незначительно.
Все стрелы имеют 6-гранный профиль, что увеличивает их жесткость, позволяет легко центрировать их при телескопировании, обеспечивает прямо-линейность движения при выдвижении.
При минимальных размерах в транспортном положении за счет приме-нения телескопических стрел возможно обеспечить максимальный вылет в ра-бочем состоянии до 18,0 м. Количество телескопических секций, выдвигаемых гидроцилиндрами, может достигать 4.
Использование в гидравлике пропорциональных распределителей обес-печило плавную, надежную работу с регулированием скорости движения и точным позиционированием. Это позволяет использовать краны-манипуляторы производства ЗАО «ИНМАН» не только при погрузке-разгрузке, но и при монтажных работах [11].
Для проведения всех технологических операций нам понадобится уста-новка ИМ 180-05.
Технические характеристики: 
 
1.Количество гидравлических выдвижных секций  5 шт.
2.Грузовой момент       17,20 т∙м
3.Максимальная грузоподъемность     5 730 кг
4.Грузоподъемность на максимальном вылете   870 кг
5. Максимальный вылет стрелы     14,60 м
6. Рабочая температура окружающей среды, С   -40 ... +40
7. Максимальная высота подъема     16,30 м
8. Максимальная глубина опускания    4,70 м
9. Способ управления Гидравли-ческий
10. Рабочее давление, МПа 28
11. Место управления       С сиденья, ДУ
12. Транспортное положение опор     Вверх
13. Тип выдвижных опор      Гидравлические
14. База опор        5 660 мм
15. Масса без гидронасоса и рабочей жидкости   3 155 кг
16. Размер по осям шпилек      824 мм
17. Размер для монтажа на раме     1060 мм

При монтаже установки «МК20Т» на скважине, оптимальным расстоя-нием от кормы до устья скважины являются 3-5м. Масса транспортера уста-новки «МК20Т» составляет 2 870кг. Исходя из грузовой характеристики кра-на-манипулятора ИМ180-05, видно, что выбранный нами кран-манипулятор подходит для выполнения основной своей функции – установки транспортера на выстоту до 12 м при вылете стрелы 5м.
Кран-манипулятор монтируем на свесе рамы, специальный комплект для этого предоставляет завод-изготовитель. Максимальная масса, перевози-мая тягачем МКЗТ-652712, на котором смонтировано колтюбинговое обору-дование составляет 29 500кг. Масса самого же оборудования составляет 22-24т, следовательно, установка на раму крана-манипулятора, весом 3 155кг не повлечет за собой привышения максимально допустимой грузоподъемности тягача. В транспортном положении кран-манипулятор Z-образно складывает-ся и занимает минимальные габариты. Длинна шасси после монтажа крана-манипулятора увеличивается на 1060мм, что не повлияет на проходимость установки.
Питание крана-манипулятора гидравлическое, необходимая мощность – 25МПа. Во время его работы, не используются основные потребители энергии – барабан и транспортер, следовательно можно не устанавливать индивиду-альный гидронасос, а подключить кран-манипулятор к штатной гидросистеме устновки «МК20Т».
Рассчитаем ветровую нагрузку на стрелу крана-манипулятора при мак-симальном вылете:
Распределенную ветровую нагрузку р на единицу расчетной площади элемента конструкции или груза в данной зоне высоты следует определять по формуле

p = q∙k∙c∙n,

где q=125 Па - динамическое давление ветра,

k=1,15 - коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте,

с=2,1 - коэффициент аэродинамической силы,

п=1,1 - коэффициент перегрузки.

p=125∙1,15∙2,11,1=332,06 Па.

Допустимая ветровая нагрузка в нашем регионе : р=450 Па, следова-тельно работать с краном-манипулятором можно без риска его опрокидыва-ния и падения.
5.2 Перенести кабину оператора в более удобную зону, путем снятия кабины с шасси и установки ее на раму с выдвижными ногами-домкратами, сбоку, напротив барабана

При установке кабины сбоку, необходимо спроектировать выносную раму, на которой будут установлены специальные ноги-домкраты, с возмож-ностью регулирования каждой ноги по высоте, для регулировки уровня уста-новки. Масса устанавливаемой на раму кабины составляет 540кг.
Проектирование рамы проведем в 3 этапа:
1. Проектирование сварной рамы
2. Проектирование специальных ног-домкратов
3. Сборка рамы и расчет крепежных элементов

5.2.1 Проектирование сварной рамы

Сваривать раму будем из стальных уголков равнополочных горячека-таных по ГОСТ 8509-93 и стальных гнутых равнополочных швеллеров по ГОСТ 8278-83, по размерам необходимым для укрепления на раме кабины оператора. На раме установливаем уровнемеры для регулировки горизон-тальности рамы в рабочем положении.
Сборку рамы кабины оператора осуществляем путем соединения свар-ной рамы и специальных ног-домкратов осями, которые стопорятся шплинта-ми с внутренней стороны рамы. На перекладину ноги-домкрата монтируется лестница. По ней оператор установки поднимается в кабину.
После сборки ноги-домкраты должны вращаться вокруг осей свободно. Выдвижная часть домкрата должна перемещаться свободно, от руки.
В результате модернизации путем установки на шасси установки «МК20Т» крана манипулятора мы получили экономический эффект в размере 2 698,118 т.р. за год. Кроме того , засчет переноса кабины оператора у нас получилась более универсальная установка, на которой удобнее и безопаснее работать, так как при данном положении кабины оператора существенно сни-жается риск деформации гибкой трубы при намотке и размотке на барабан.