Модернизация тормозной системы системы верхнего привода СВП Canrig 8050 (Кенриг) Буровой установки БУ-4500-270 ЭК-БМ-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Модернизация тормозной системы системы верхнего привода СВП Canrig 8050 (Кенриг) Буровой установки БУ-4500-270 ЭК-БМ-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
2 Система верхнего привода Canrig 8050

2.1 Первоначальный монтаж

1. После сборки мачты и перед подъемом расположите секции направляющей, как показано на рисунке 1.
Заранее установите длину винтовых стяжек, как указано на монтажном чертеже направляющей.
2. Поднимите каждую секцию направляющей на место и прикрепите штифтами к стяжкам. Установите стопорные штифты или болты с двух сторон штифтов стяжек. См. монтажный чертеж направляющей.
3. Соедините секции болтами, используя крепежные материалы, указанные в монтажном чертеже направляющей.
4. Отцентрируйте направляющую по отношению к мачте, измерив расстояние от каждой стороны мачты до направляющей. Замеры должны быть выполнены с точностью ± 1,25 см. Отрегулируйте стяжки на равное расстояние в противоположных направлениях, чтобы скорректировать какие-либо ошибки центрирования. Например, если направляющая слишком близко к бурильщику в конкретной положении, то удлините стяжку с его стороны и уменьшите на противоположной стороне, на равные расстояния.
5. Проверьте продольное положение, измерив его на каждой стороне направляющей и взяв среднее. Допуск на продольное положение равен ± 1,25 дюйма. Исправьте продольное положение одинаковой регулировкой двух стяжек и в одном направлении. См. монтажный чертеж направляющей для получения сведений о теоретическом продольном положении направляющей. Может потребоваться некоторая точная настройка, которая обычно выполняется во время пуско-наладки.
Примечание: Не обращайте внимание на скручивание направляющей на данной стадии, поскольку оно не регулируется растяжками.
Первый верхний привод компании National Oilwell Varco TDS-1 был пущен в эксплуатацию 1 апреля 1982 года на буровой установке Sedco 201 в Арабском заливе.
К 1996 г. способ бурения верхним приводом стал основным методом бурения морских скважин. Также очевидно, что значительная часть скважин на суше сейчас бурится с применением СВП.
Для продвижения СВП на новые рынки по всему миру компанией Maritime Hydraulics была разработана портативная СВП. Для малогабаритных скважин ("slim-hole") разработана портативная СВП, обеспечивающий высокоскоростное (600 об./мин.) бурение.
Производство СВП в России зародилось сравнительно недавно, в начале 2000-х годов. В 2002 году компания «Объединенные машиностроительные заводы» на площадке «Уралмашзавода» продемонстрировала первый СВП отечественного производства – СВП-320. Промышленный выпуск СВП на предприятии «Уралмаш-буровое оборудование», по результатам успешных испытаний на Ямале, начался в прошлом году.
Можно предположить, что, вследствие растущего спроса на новые виды бурового оборудования, на рынке неизбежно должны появиться и новые отечественные производители. К примеру, Волгоградский завод буровой техники в настоящее время проводит промышленные испытания опытного образца собственного производства, грузоподъемностью 250 т.
Производители СВП достаточно хорошо известны по всему миру. Из наиболее крупных можно назвать американскую компанию Canrig Drilling Technology, чья система верхнего привода и будет рассмотрена в дипломном проекте.
Компания Canrig Drilling Technology является одним из лидирующих мировых поставщиков систем бурения верхнего привода для добычи нефти и газа. Компания производит, продает и обслуживает полный диапазон портативных и стационарных систем верхнего привода для большинства буровых вышек, расположенных на суше и на море.
С момента основания компания Canrig являлась инноватором. Первым доказательством этого была разработка уникальной системы направляющей складывающегося типа, которая значительно уменьшает время, требуемое для монтажа/демонтажа направляющей в мачте. Последующая разработка технологии на переменном токе позволила компании Canrig стать передовым поставщиком систем верхнего привода на переменном токе для глубоководного бурения.
В 1990-х годах произошло значительное расширение линии продукции компании. Теперь компания предлагает полный диапазон систем верхнего привода грузоподъемностью от 175 до 750 коротких тонн (от 159 до 680 метрических тонн) в портативной и стационарной конфигурации, применяемые как на суше, так и на море. Мощность каждой модели систем постоянного тока (DC), увеличивается с возрастанием грузоподъемности. Передаточное число для каждой модели может быть изменено для обеспечения соотношения крутящего момента к скорости.[1].
Грузоподъемность систем верхнего привода Canrig переменного тока (AC) варьируется от 500 до 750 коротких тонн (от 454 до 680 метрических тонн). Использование технологии переменного тока обеспечивает улучшение производительности, благодаря увеличению показателей крутящего момента.
Сегодня оборудование компании Canrig работает на всех основных мировых нефтегазовых месторождениях. Компания постоянно превосходит ожидания своих клиентов, обеспечивая их безупречной продукцией и незамедлительным сервисом, что выдвинуло Canrig на передовой фронт индустрии систем бурения верхнего привода.
Целью данного дипломного проекта является разработка технического предложения по усовершенствованию системы верхнего привода (СВП), непосредственно тормозной системы, с целью снижения времени на обслуживание СВП и замену изношенных деталей. Для достижения поставленной цели поставлены следующие задачи:
– изучение и оценка существующих конструкций СВП по учебной, спра-вочно-нормативной, научно-технической и патентной информации;
– разработка варианта по улучшению конструкции тормозной системы.
Согласно заданию, указанные задачи в проекте предполагается решать в привязке БУ – 4500, по обслуживанию СВП.

1 Общие сведения

Система верхнего привода (СВП) в последнее время становится наиболее популярным способом бурения нефтяных и газовых скважин. Этой системой оборудуются как импортные, так и отечественные буровые установки. Такие установки используются, например, на Каспийском шельфе в Астрахани.
В России системами верхнего привода, по желанию потребителей, могут
оснащаться буровые установки, выпускаемые предприятием Объединенныемашиностроительные заводы ОМЗ – Группа Уралмаш – Ижора (бывший Уралмашзавод). Это дает возможность оперативно переоборудовать находившиеся в эксплуатации буровые установки.
СВП являются принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающих выполнение целого ряда технологических операций. В принципе верхний привод представляет собой подвижной вращатель с сальником-вертлюгом, оснащенный комплексом средств механизации СПО – силовой вертлюг.
СВП буровых установок получили широкое распространение в мировой практике.
СВП обеспечивает выполнение следующих технологических операций:
– вращение бурильной колонны при бурении, проработке и расширении ствола скважины;
– свинчивание, докрепление бурильных труб;
– проведение спуско-подъемных операций с бурильными трубами, в том числе наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками;
– проведение операций по спуску обсадных колонн;
– проворачивание бурильной колонны при бурении забойными двигателями;
– промывку скважины и проворачивание бурильной колонны при СПО;
– расхаживание бурильных колонн и промывку скважины при ликвидации аварий и осложнений.

1.1 Преимущества СВП

1. Экономия времени на наращивание труб при бурении.
Наращивание колонны бурильных труб свечой длиной 28 метров позволяет устранить каждые два из трех соединений бурильных труб.
2. Уменьшение вероятности прихватов бурильного инструмента.
Силовой вертлюг позволяет в любой необходимый момент времени при спуске или подъеме инструмента элеватором в течение 2...3 минут соединить с бурильной колонной и восстановить циркуляцию бурового раствора и вращение бурильной колонны, тем самым предотвратить прихват инструмента.
3. Расширение (проработка) ствола скважины не только при спуске, но и при подъеме инструмента.
4. Повышение точности проводки скважин при направленном бурении.
При использовании отклонителя с гидравлическим забойным двигателем для измерения угла скважины свечу можно удерживать в заданном положение по всей длине свечи, что приводит к лучшей ориентации колонны и меньшему числу контрольных съемок.
5. Повышение безопасности буровой бригады.
Возможность вести наращивание свечой, а не одной трубкой снижает число используемых соединений, что уменьшает вероятность несчастных случаев.
6. Снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну.
Наличие механизированного сдвоенного шарового крана (внутреннего
превентора) позволяет быстро перекрыть внутреннее отверстие в колонне, тем самым предотвратить разлив бурового раствора при отсоединении ствола силового вертлюга от свечи. Вся операция проводится бурильщиком без участия остальных членов буровой бригады.
7. Облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения.
Возможность вести спуск обсадной колонны с вращением и промывкой обсадных труб при добавлении специального переводника для обсадных труб.
8. Повышение качества керна.
Бурение на всю длину свечи без наращивания однотрубками улучшает качество керна, снижает число рейсов.
9. Обеспечение точного крутящего момента при свинчивании и докреплении резьб.
Использование электродвигателя постоянного тока, или переменного с изменяющейся частотой дает возможность получать точный и плавный меняющийся вращательный момент докрепления для каждого соединения, что увеличивает срок службы бурильной свечи.
Функции, выполняемые верхним приводом;
– захват трубы (колонны труб) для подъема;
– захват трубы (колонны труб) для свинчивания (развинчивания);
– свинчивание (развинчивание) резьбовых соединений труб;
– соединение с напорной магистралью (стволом) для промывки (очистки)
скважины;
– бурение (вращение бурового снаряда);
– укладка труб.

1.2 Классификация систем верхнего привода

В качестве основы для параметрической классификации верхних приводов можно принять два параметра: грузоподъемность и мощность.
Фирмами предлагаются размерные ряды СВП, различающиеся по грузоподъемности, мощности, развиваемым крутящим моментам и частотам вращения. Длительное время в России при бурении преимущественно кустовых и морских скважин большой глубины использовались СВП тяжелого типа производства фирмы «Varco» (США), явившиеся аналогом для новых конструкций, осваиваемых отечественными заводами ОАО «Уралмаш-Буровое оборудование» и ОАО «ВЗБТ». Основное отличие американских и российских конструкций заключается в применении двигателей: американцы используют электродвигатели переменного тока с частотным регулированием, российские конструкторы применили двигатели постоянного тока.
Однако в последнее время появляются информационные сообщения норвежской фирмы Aker Kvaerner, американских фирм « Tesco», «Canrig Drilling Technology», «LEWCO», «Drillmec» с предложениями СВП тяжелого типа с выходной мощностью от 300 до 1000 квт. При этом в качестве основного привода применяются как электрические, так и гидравлические двигатели (таблица 1– 2). Однозначный ответ на вопрос о преимуществах того или иного типа привода может быть получен только по результатам сравнительных испытаний.
Развитие технологии наклонно-направленного и горизонтального бурения скважин привело к необходимости применения СВП и расширения области использования силовых вертлюгов на мобильных и стационарных буровых установках среднего и даже легкого типов.

4. Техническое предложение

Заключается в модернизации тормозной системы верхнего привода, установленной на электродвигателе. Тормоза состоят из 5 суппортов и тормозного диска. Недостаток базовой конструкции заключается в том, что в процессе износа тормозные колодки нужно менять, для этого приходится разбирать всю тормозную систему, что занимает много времени из-за демонтажа деталей, не нуждающихся в замене.
В результате модернизации будет увеличен вал электродвигателя, а тормозные суппорты установлены на дистанционные катушки. Теперь для замены изношенных деталей суппорта не потребуется разбирать весь узел.

В данном дипломном проекте рассматривалась установка системы верхнего привода, проведен анализ научно - технической, патентной информации. В качестве основного был выбран верхний привод “Canrig 8050”. Взяв конструкцию за базовую, была осуществлена модернизация тормозной системы, а именно конструкция вала электродвигателя и крепление тормозных суппортов к пластине.
В результате проведенной модернизации сокращается время простоя БУ, облегчается процесс замены изношенных деталей. Технические характеристики устройства остались на прежнем высоком уровне.