Мобильный буровой комплекс для бурения скважин глубиной 600 метров Буровая установка УРБ-ЗАЗ, Буровая установка 1БА15Н, Буровая установка УРБ-4Т-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и

Мобильный буровой комплекс для бурения скважин глубиной 600 метров Буровая установка УРБ-ЗАЗ, Буровая установка 1БА15Н, Буровая установка УРБ-4Т-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
Дипломная работа выполнена в соответствии с заданными расчетными
значениями. В ней:

1. . Коротко описано назначения и конструкция разных видов мобильных буровых установок, предназначенных для бурения мелких и средне глубоких скважин и для их капремонта. Рассмотренные факторы что влияют на роботу и выбор буровой установки.
2. Детально рассмотрены особенности эксплуатации ротора, лебедки и талевой системы. Проведено усовершенствование устройства шкивов талевой системы за счет создания на поверхности желобов шкивов износостойкой футировки капролоном, имеющим приемлемую стоимостью, достаточно высокую износостойкость, обеспечивающую более чем двукратное увеличение усталостной прочности талевого каната.
3. В расчетной части выполнены расчеты основных параметров грузоподъемной части буровой установки, ротора, вертлюга, талевой системы, лебедки, насоса и клапанов .
4. Раздел «охрана труда и окружающей среды» содержит перечень потенциальных факторов опасностей при проведении буровых работ, а также методы и средства для обеспечения благоприятных условий работы.
5. В экономической части рассчитан экономический эффект от внедрения совершенствования мобильной буровой установки.
Пояснительная записка содержит: 86 с., 6 таблиц, 9 рисунков, 14 литературных источников.
Целью роботы является: выбор и компановка мобильной буровой установки для бурения скважин глубиной 600 м. Исходя из поставленной цели, задачам работы есть:
- подбор автомобильной базы мобильной установки;
- подбор основных узлов мобильной установки;
- определить усилий, возникающих в узлах установки;
- проведение прочностных расчётов;
- рассмотрение условий безопасности работы и защиты окружающей среды.
- Определение экономической эффективности
Объектом исследования работы есть мобильные буровые установки.
4.1 Повышение долговечности шкивов талевой системы путём
применения футеровки

Задание повышения долговечности направляющих шкивов и канатов с внедрением прогрессивных технических решений является достаточно актуальным.
Большой объем выполненных работ обеспечивает повышение качества, ресурса и надежности канатов в целом оправданный, так как канат является главным элементом талевой системы.
Однако технико-экономические показатели и безопасность эксплуатации в равной степени зависят как от самого каната, так и от взаимодействующих с ним шкивов. Выход из строя дорогого элемента приводит к потере роботоспособности всей талевой системы. Существует тенденция повышения долговечности и надежности канатных установок за счет неоправданного осложнения и подорожания конструкций используемых канатов. В то же время достижение приемлемого результата возможно более простым путем, например, изменением параметров направляющих и поддерживающих устройств, с которыми контактирует канат.
Канатные направляющие шкивы, исполняющие функции поддержания и направления каната, относятся к наиболее массовым элементам, непосредственно взаимодействующих с канатом.
Долговечная эксплуатация канатных направляющих шкивов и канатов уменьшает затраты на их обновление, снижает, связанные с простоями для замены изношенных шкивов и канатов, потери времени, приводит к повышению безопасности их эксплуатации.
Отношение диаметра шкива по дну желоба к диаметру каната (D/d) определяет длину сгибающих, а также дополнительных напряжений, возникающих при набегании каната на шкив, где в результате резкого изменения кривизны возникают смещения его элементов и связаны с этим значительные местные напряжения. В месте контакта каната с опорной поверхностью шкива возникет давление, которое в ряде случаев имеет выдающееся влияние на довговечность каната материала опорной поверхности желоба шкива.
Параметром, ограничивающим напряжение изгиба каната и регламентуємыми правилами Гостехнадзора, считается отношение диаметра шкива к диаметру каната – D/d -ое, где е – коэффициент, который зависит от типа грузоподъемности машин.
В талевых системах буровых установок принимают D/d = 3242, причем нижнюю границу отношения на буровых установках для глубокого бурения увеличивают до 36 из-за большого объема СПО, при котором увеличивается количество циклов нагрузки каната сгибающими напряжениями
Количество циклов нагрузки в ряде случаев может играть значительную для долговечности каната роль. Так в талевых системах буровых установок в ряде случаев имеет место локального разрушения каната в местах совпадения его из неподвижного крайнего шкива. Причиной этого являются продольные колебания каната, которые вызваны что вызванные факторами технологического процесса СПО. Частота этих колебаний составляет 4-6 Гц, причем их амплитуда может увеличиваться в связи с резонансными явлениями. В результате в местах из неподвижного шкива в результате его угловых колебаний один и тот же участок каната систематически получает деформацию изгиба, который обусловливает усталостный фактор его разрушения.
Влияние отношения D/d на долговечность каната находится в тесной взаимосвязи с запасом прочности каната. Так исследованиями Р.А. Баграмова установлено, что снижение запаса прочности талевого каната меньше пятикратного приводит к резкому снижению его долговечности. Однако долговечность каната можно хранить неизменной, если одновременно со снижением его запаса прочности увеличить диаметр шкива.
Для выбора значений запасов прочности канатов деаметров шкивов Р.А. Баграмовим был предложен параметр с, что определяется за формулой:
;
где к – запас прочности каната.
С учетом конструкций отечественных и зарубежных буровых установок для талевых систем рекомендуется принимать с = 150160


4.2 Факторы которые определяют долговечность пары
“ шкив-канат “.

В процессе взаимодействия шкив и канат имеют взаимное влияние на долговечность друг друга. В общем влияние шкива на долговечность каната проявляется посредничеством действия ряда факторов. В месте контакта каната с опорной поверхностью шкива возникает давление, которое вряде случаев имеет определяющее влияние на долговечность каната и материала опорной поверхности желоба шкива. В ряде случаев значительную роль на долговечность каната может сыграть количество циклов нагрузки. В талевых системах установок для ремонта скважин имеет место локальное разрушение каната в местах его выпадения из неподвижного крайнего шкива. Причиной этого являются продольные колебания каната.
Одним из факторов первоочередной важности с точки зрения влияния на долговечность пары “шкив-канат” есть давление в месте контакта проволоки каната с опорной поверхностью желоба шкива.
Канат прикасается к опорной поверхности стального шкива отдельной проволокой, и в точках прикосновения действует высокое удельное давление. В данной ситуации возможны три случая: граница упругости канатной проволоки больше, равная или меньше границы упругости материала желоба шкива.
В первом случае внешняя проволока каната воспринимает упругие деформации, а обод – пружино-пластические. В результате на опорной поверхности желоба шкива возникают вмятины – следы проволоки. Проволока каната в процессе вращения шкива попадают на гребни между вмятинами и раздавливает их, сама при этом воспринимая высшие контактные напряжения. В результате чего опорная поверхность желоба шкива интенсивно разрушается, а на внешней проволоке каната быстро накапливаются усталостные повреждения, что приводит к их разрыву.
В случае приблизительно равных границ упругости материалов канатной проволоки и опорной поверхности желоба шкива в местах контакта на обеих поверхностях, которые прикасаются, не остается следов деформации. В этих условиях канаты имеют несколько большую долговечность, чем в первом случае.
Наиболее приемлемые условия контакта между проволокой каната и опорной поверхностью метала желоба шкива создаются в третьем случае, когда проволока в местах контакта будет деформироваться, а опорная поверхность желоба шкива воспринимает только упругие деформации. Третий случай встречается при работе канатов на стальных шкивах талевых систем буровых установок.
Применение футеровок из материалов с низшим модулем упругости, чем у канатной проволоки – наиболее эффективное средство снижения удельного давления при контакте каната с опорной поверхностью желоба шкива.
Уменьшить величину касательных напряжений от действия момента инерции шкива и тем самым ослабить действие механизма усталостного разрушения каната можно решить путем применения подвижной футеровки.
Выражение для определения удельного давления, что применяется для пары “шкив- канат” имеет вид:
;
S- натяжение каната;
R- радиус шкива;
n- число контактирующей проволоки на участках прикосновения каната с желобом из разных материалов;
r- радиус сечения проволоки каната;
Еи- модуль упругости материала опорной поверхности желоба из разных материалов;
Наиболее распространены материалы, которые применяются в желобах шкивов приведенные в таблице 4.1


Таблица 4.1 – Материалы желоба шкивов.
Материал желоба шкива  Еи, Мпа  -2

Сталь
Чугун сер
Алюминий
Полиамид ПА-6
Полиамид П-68
Полиамид Ак-7
Фторопласт 3
Текстолит  2.1•106
1.1•106
0.7•106
1.9•104
2.3•104
1.85•104
1.25•104
5•104
 10.25
8.38
7.25
1.37
1.53
1.20
1.17
2.22




Механизм износа пары "шкив – канат“

Значение механизма износа пары "шкив – канат“ дает возможность целеустремленно разрабатывать меры по увеличению срока их службы за счет уменьшения действия негативно влияющих факторов. Наибольший интерес при этом вызывают общие физические закономерности процесса износы, которые можно сформулировать, лишь предварительно выучив опыт в различных условиях эксплуатации и устранив при необходимости имеющиеся противоречия путем постановки дополнительных экспериментов.
В.С. Аванесов, исследуя пути повышения роботоспособности талевой системы бурових установок, охарактеризовал механизм износа пары "шкив – канат“ в основном как полидеформационный процесс, который протекает при высоких контактных напряжениях (до 2600 Мпа) с диспергированием и устранением продуктов износа из зоны контакта с канатом. Для увеличения долговечности пары "шкив – канат“ Аванесов рекомендует снизить контактные напряжения, путем футеровки шкивов материалом, который имеет низший модуль упругости, чем в стали. В результате сравнительных стендовых испытаний из ряда футеровочных материалов (алюминий АЛ – 11, полиамид П – 68, капролон) в качестве футеровки шкивов талевой системы грузоподъемностью 1300кН рекомендуется капролон, вимеющий приемлемую стоимостью, достаточно высокую износостойкость, обеспечивающую более чем двукратное увеличение усталостной прочности талевого каната.
Е.Ф. Сребовский, в отношении механизма износа пары "шкив – канат“ буровой установки придерживается другой точки зрения, утверждающий, что определяющим в этом процессе является скольжение каната по шкиву, которое возникает в результате инерционности шкивов и пружинных деформациях каната.



4. 3 Основные направления развития конструкции шкивов
Шкивы с не футерованным ободом.

В группе шкивов с не футерованным ободом в качестве базовой была принята конструкция поверхность которой контактирует с канатом и являет собой рифление в виде винтовых углублений с углом наклона к оси вращения шкива и глубиной, которая отвечает углу свивки и диаметра проволок каната. В процессе эксплуатации сталки каната ложатся в углубление рифленой поверхности. В результате в 8-10 раз снижаются контактные напряжения вызываемые нарушением поперечной формы каната и его проволок.
Отличная особенность этой конструкции разделение внешней части обода на секции, образованные косыми разрезами, которые проходят через центр шкива под углом свивки проволок каната. При изменении шага и угла свивки в процессе эксплуатации секции под давлением каната будут деформироваться до тех пор, пока проволоки не попадут в винтовые углубления.
Наибольшее распространение получили не футерованные шкивы с гладким желобом, который обусловливается прежде всего простотой их конструкции. Однако они менее долговечны, чем футерованные шкивы и снижают срок службы работающих в паре с ними канатов. Кроме этого, шкивы данного типа не допускают подвеску канатов разных диаметров, поскольку для них жестко регламентируется отношение радиуса каната в пределах 1.07-1.12.
В особенно ответственных случаях для изготовления шкивов используют материалы с высшими физико-механическимими свойствами. Для изготовления шкивов установок для ремонта
скважин в зависимости от грузоподъемности используют стали марок 40, 40Г2, 40ХН (ГОСТ 4543-71)

Шкивы с неподвижной футеровкой.

Конструкция шкива, которая была принята в качестве базовой предусматривает выполнение футеровки в виде набора пластинок, например из прорезиненной конвейерной ленты, которая заключается в обод через манжеты по периметру кольцевого паза перпендикулярно к ее образующей.

Шкивы с подвижной футеровкой.

Конструкция шкива, в которой между телами качения в виде шариков и канатом размещены профильные футеровочные вкладыши с сферическими углублениями со стороны контакта с ободом 1, в которых размещенны с возможностью вращения шарики в качестве тел качения использованы стальные подшипниковые шарики. Футеровочные вкладыши выполнены из полимерного материала. Профильные вкладыши соединены с зазором в единственную систему в виде кольца, замкнутого вокруг обода гибкой связью. Элементы упругой связи устанавливаются вне зоны радиального износа профильных вкладышей.
В процессе эксплуатации канат, внешними проволочками контактирует с опорной поверхностью футеровочных вкладышей, чем обеспечивает снижение контактных напряжений и увеличение сцепления между ними. В результате любые перемещения каната относительно обода будут вызывать соответствующие перемещения футеровочных вкладышей вместе с канатом. При этом будет иметь место обкатка опорной поверхности желоба шариками, что способствует укреплению контактной поверхности и повышению её износостойкости. Износ же сферических углублений в футеровочных вкладышах незначителен.
Кроме указанных усовершенствований, нами переработана конструкция стандартного кронблока и талевого блока, где оснастка талевой системы 6×5 заменена на оснастку 5×4.

В данном дипломном проекте на основе анализа существующего фонда и литературных источников, относительно буровых установок не глубокого бурения проведен выбор необходимой для поставленных условий и конструкции скважины буровой установки.
В проекте проанализирована конструкция и работа наиболее важных узлов мобильных установок.
На основе проведенного анализа подобрана компоновка главнейших узлов и систем.
Особенно тщательно рассмотренные условия работы буровой лебедки и талевой системы.
В качестве модернизации предложен новый узел для наматывания каната на шкивы кронблока и тальблока, который повышает долговечность роботы и время спуско- подъемных операций.
В расчетной части приведенные расчеты на прочность основных элементов буровой установки.
Проанализированы основные положения по технике безопасности и охране окружающей среды.