Комплекс оборудования для освобождения прихваченной колонны труб во время бурения с внедрением гидромеханического яса-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Комплекс оборудования для освобождения прихваченной колонны труб во время бурения с внедрением гидромеханического яса-Дипломная работа-Оборудование для бурения 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
Модернизация относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для ликвидации прихваток бурильных труб в скважине.
Гидромеханический яс включает полый корпус с нижним и верхним наковальнями, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения. Замковый узел выполнен в виде цанги с замковым элементом. Цанга установлена на полом штоке.
Замковый узел содержит неподвижное цангове седло, закрепленное в корпусе, и два подвижные седла, включающие упорное седло имеет окна и снабжено пружинами, и замковое седло, коническое, с уплотнением, расположенный между упорным и неподвижным цанговыми седлами. Замковое седло перемещается в осевом направлении и контактирует с замковым элементом, шаром и неподвижным седлом.
Замковый узел подпружиненный регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла. Упорное седло перемещается в осевом направлении и контактирует с замковым замковым элементом и седлом.
Известен гидромеханический яс, включающее полый корпус с нижним наковальней, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения, замковый узел в виде цанги с замковым элементом и замковый узел, см. авторское свидетельство СССР 1 601 336, кл. Е 21 В 31/107, 31/113, недр. 1990 г.
Цанга замкового узла жестко связана с корпусом. Замковым элементом цанги есть перья, что обеспечивает пружинящие свойства цанги. Замковый узел содержит корпусное седло служит опорой для пробки. Пробка имеет возможность взаимодействовать с перьями цанги.
Данное техническое решение имеет ряд недостатков.
Недостатком этого мяса является то, что пробка снижает надежность работы устройства, кроме того, усилия расцепления цанги с седлом в механическом режиме не регулируется, что не обеспечивает высокой эффективности выполнения работ.
В основу модернизации положено решение задачи повышения надежности работы за счет осуществления гарантированного диапазона регулирования при механическом расцепливании и увеличения цикличности эксплуатационных процессов.
Согласно модернизации эта задача решается за счет того, что гидромеханический яс, включающее полый корпус с нижним наковальней, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения, замковый узел в виде цанги с замковым элементом и замковый узел, в полом корпусе имеется верхнее наковальня, замковый узел содержит неподвижное цангове седло, закрепленное в корпусе, и два подвижные седла, включающие упорное седло, которое имеет окна и снабжено пружинами, и замковое седло конусное, с уплотнением, расположенный между упорным и неподвижным цанговыми седлами, замковое седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с замковым элементом (пулей), и неподвижным седлом, упорное седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с упомянутым замковым замковым элементом и седлом, цанга установлена на полом штоке, а замковый узел подпружиненный регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла.
В предложенном техническом решении повышение надежности работы путем обеспечения гарантированного диапазона регулирования достигается за счет выполнения в полом корпусе верхнего наковальни, на полом штоке цанги и замкового узла в виде неподвижного седла и двух подвижных седел - упорного и замкового, взаимодействующих с замковым элементом цанги, кроме того, упорного седла, взаимодействующий с замковым седлом, а замкового седла - с неподвижным седлом, и за счет выполнения замкового узла подпружиненным регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла.


Рисунок 4.1 – Гидромеханический яс (рабочее положение)
1 – корпус; 2 – нижняя наковальня; 3 – верхнее наковальня; 4 – шток; 5 – боек;
6 – цанга; 7 – шар; 8 – головка; 9 – седло; 10 – подвижное упорное седло;
11 – пружина; 12 – Подвижное запірне седло; 13 – уплотнение;
14 – тарельчатые пружины; 15 – переходник верхний
Гидромеханический яс состоит из полого корпуса 1 с нижним наковальней 2 и верхним наковальней 3, полого штока 4 с бойком 5, установленного в корпусе 1, замкового узла в виде цанги 6, установленной на полом штоке 4, с замковым элементом в виде шара 7 и замкового узла 8. В корпусе 1 выполнены отверстия 9. Цанга 6 имеет утолщенную выпуклую головку 10.
Запорный узел 8 содержит:
- недвижимое цангове седло 11, закрепленное в корпусе 1, имеет утолщенную выпуклую стенку 12;
- движимое упорное седло 13, имеет окна 14 и снабжено пружинами 15;
- подвижное замковое седло 16 (конусное) с уплотнением 17;
- тарельчатые пружины 18 с возможностью регулирования их оседания.
Замковое седло 16 имеет возможность осевого перемещения и контакта с шаром 7 и неподвижным седлом 11.
Пружины 18 имеют возможность осевого перемещения и контакта с шаром 7 и упорным седлом 13.
Упорное седло 13 имеет возможность осевого перемещения и контакта с шаром 7 и с замковым седлом 16.
Между замковым седлом 16 и пружиной 15 существует зазор А (0,1 – 10 мм), между неподвижным седлом 11 и замковым седлом 16 зазор Б (0,1 – 10 мм).
Гидромеханический яс работает следующим образом.
Перед спуском в скважину пружины 18 деформируют на необходимую величину, которая обеспечивает работу замкового узла с определенным усилием. При этом пружины 18 прижимают седло 13 до замкового элемента 7, который прижимает выступы 10 цанги 6 до выступления 12 седел 11. Одновременно пружины 15 прижимают седло 16 до замкового элемента 7, который герметично разделяет пространство над замковым элементом 7 от пространства под ним. Яс присоединяют к ловильного инструмента (метчик, труболовка и др.) и на колонне труб спускают в скважину. В процессе спуска под замковым элементом 7 нарастает давление скважинной жидкости. Седло 16, которое прижато к замкового элемента 7 легкими пружинами 15, чем пружины 18, прижимающих замковый элемент 7 цанги 6, отходит от замкового элемента 7 и через окна 14 жидкость перетекает в колонну труб, заполняя ее. После окончания спуска и ввинчивания ловильного инструмента с аварийной трубой, производят натяжение колонны. После превышения силы трения на замковом элементе 7, на выступах 12 и 10, деформации цанги 6 и отжимания ней замкового элемента 7 седел 13, подпружиненного пружинами 18, возможное перемещение полого штока 4. В связи с тем, что колонна труб, на которой спускался яс, растянулась под действием усилия разрыва замкового узла 8, происходит ее сжатие, а вместе с ним перемещение полого штока 4 относительно корпуса 1 до удара бойка 5 в наковальню 2. Удар вверх. При необходимости удара вниз необходимо резко отпустить колонну. Произойдет перемещение штока 4 в обратном направлении до удара бойком 5 в наковальню 3. Одновременно яс будет готов к новому удару вверх, поскольку цанга 6 с замковым элементом 7 отожмет седла 16 и 13, цанга выступами 10 захватит выступления 12 седел 11. В том случае, когда механический режима работы мяса не достаточно для отрыва аварийной колонны труб с прихвату, добавляют гидравлический режим. В колонну труб, на которых спускался яс в скважину, подают жидкость под давлением, величина которого выбирается из расчета – дополнительное усилие разрыва замкового узла, что делится на площадь сечения полости, уплотняется уплотнением 17 седел 16. В этом случае жидкость будет давить на седло 16, прижимая его к замкового элемента 7, и на замковый элемент 7, прижимая его к цанги 6. Тем самым добавляется к механического усилия, создаваемого пружинами 18, гидравлическое усилие, которое необходимо преодолеть цангі 6, чтобы отжать замковый элемент 7 и выйти из зацепления с выступами 12 седла 11, а это увеличивает натяжение колонны и вместе с ним силу удара. В процессе расцепления замкового узла 8, как только цанга 6 с замковым элементом 7 начнут осевое перемещение – седло 16 выберет зазор Б, упрется в седло 11, седло 13 выберет зазор А и упрется в седло 16, а жидкость устремится в аварийную колонну труб. Произойдет сброс давления, что обеспечит эффективную работу мяса. Для повторного гидромеханического удара необходимо сбросить подачу жидкости в колонну труб, приспустить ее до упора, и цанга 6 замковым элементом 7 отожмет седла 13 и 16, войдя в зацепление выступами 10 с выступами 12 седел 11. Яс готов к подаче в него жидкости и повторного удара. После окончания работы с мясом его поднимают из скважины.
Использование модернизированной конструкции гидромеханического яса позволяет повысить надежность работы за счет осуществления гарантированного диапазона регулирования при механическом расцепливании и увеличить цикличность эксплуатационных процессов за счет использования механических режимов тогда, когда порог гидравлического режима исчерпан.

Комплекс оборудования для увольнения прихваченої колонны труб во время бурения с внедрением гидромеханического яса
Прихват колонны труб – это самый многочисленный и тяжелый вид аварий. С ростом глубин скважин и давления как гидростатического, так и пластовых, возросли и увеличились потенциальные опасности при бурении скважин.
Разновидности прихваток бурильной колонны:
Прилипание бурильной колонны к стенке скважины.
Этот вид прихвату происходит под действием перепада давления, в результате которого избыточное давление прижимает бурильную колонну к стенке скважины. При наличии глинистой корки на стенке трубы вдавливаются в нее. Трубы прилипают на участке залегания проницаемых пород и тогда, когда силы трения, возникающие в стволе скважины, превышают силы, действующие на бурильную колонну нормальные силы и тем самым исключают перемещение колонны в любую сторону.
Заклинивание колонны труб.
Эта группа прихваток чаще всего происходит в суженной части ствола, в зонах жолобних выработок, а также при заклинивании посторонними предметами и шламом.
Прихват бурильной колонны неустойчивыми породами.
Ствол скважины теряет устойчивость в результате изменения напряженного состояния пород, который может зависеть от геологических факторов и технологии проводки скважины.
Прихват бурильной колонны сальником.
В местах перехода от большого диаметра элементов бурильной колонны, находящиеся в скважине, к меньшему изменяются скорости потока промывочной жидкости над долотом, турбобуром, ОБТ и замками, а также в зоне каверн и в местах увеличенных диаметров скважин. Если скважина обсажена промежуточной колонной, состоящей из труб различного диаметра, то в зонах перехода с меньшего диаметра на больший скорость движения промывочной жидкости снижается.

На (чертеже №1) изображен буровую установку «Уралмаш 5000/320 ДГУ-1"» подбор именно такой буровой установки обусловлен расчетами приведенными в расчетно – пояснительной записке (согласно исходных данных).
Устройство для ликвидации прихваток колонн труб в скважине (чертеж №2) предназначен для ликвидации прихваток колонн труб, преимущественно группы заклинювань. Работа его основана на принципе создания ударов, направленных или вверх, или вниз за счет растяжения или сжатия части колонны труб, расположенной над зоной прихвату.

На (чертеже №3) изображен Возбудитель упругих колебаний.
Возбудитель упругих колебаний - ВПК предназначен для ликвидации прихваток всех групп, за исключением прихваток, вызванных обвалами и осыпями горных пород и седиментацією твердой фазы.
ВПК работает в режиме создания импульсно - динамического воздействия как вверх, так и вниз, направление которого зависит от характера прихвату.

На (чертеже №4) изображен Яс ударно-вибрационный.
Яс ударно – вибрационный, предназначен для освобождения прихваченной бурильной колонны ударами сверху вниз или вибрацией колонны при вращении ее под натяжением. После отсоединения от прихваченной части колонны неприхоплених труб в скважину до торца извлекаемых труб опускают яс. Потом под нагрузкой шпиндель заводят внутрь корпуса на длину свободного хода и вращением вправо присоединяют яс к прихваченной колонны. При этом кулачки відбійної муфты под действием пружины входят в зацепление с кулачками головки.
Для освобождения бурильной колонны ее приподнимают на длину свободного хода яса или меньшую выбранную длину. Затем резким опусканием бурильной колонны наносят удары ударником по наковальне. Осевые удары чередуют с вибрацией, для чего неприхвачену колонну натягивают с силой, превышающей его вес.
Во время вращения кулачки наконечников, создают дополнительные силы натяжения и, наносят ударные нагрузки, которое затем передается через шпиндели и наковальня прихваченным трубам. Во время вращения бурильной колонны с вибрацией структура в затрубному пространстве разрушается и бурильная колонна освобождается.

Яс ударный (чертеж №5) является телескопическим соединением, которое создает периодические удары.
На (чертеже №6) изображен модернизированный гидромеханический яс, в разряженном положении (чертеж №7).
В основу модернизации положено решение задачи повышения надежности работы за счет осуществления гарантированного диапазона регулирования при механическом расцепливании и увеличения цикличности эксплуатационных процессов.
Согласно модернизации эта задача решается за счет того, что гидромеханический яс, включающее полый корпус с нижним наковальней, размещенный в нем полый шток с бойком, установленный с возможностью осевого перемещения, замковый узел в виде цанги с замковым элементом и замковый узел, в полом корпусе имеется верхнее наковальня, замковый узел содержит неподвижное цангове седло, закрепленное в корпусе, и два подвижные седла, включающие упорное седло, которое имеет окна и снабжено пружинами, и замковое седло конусное, с уплотнением, расположенный между упорным и неподвижным цанговыми седлами, замковое седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с замковым элементом (пулей), и неподвижным седлом, упорное седло имеет возможность осевого перемещения и контакта с упомянутым замковым замковым элементом и седлом, цанга установлена на полом штоке, а замковый узел подпружиненный регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла.
В предложенном техническом решении повышение надежности работы путем обеспечения гарантированного диапазона регулирования достигается за счет выполнения в полом корпусе верхнего наковальни, на полом штоке цанги и замкового узла в виде неподвижного седла и двух подвижных седел - упорного и замкового, взаимодействующих с замковым элементом цанги, кроме того, упорного седла, взаимодействующий с замковым седлом, а замкового седла - с неподвижным седлом, и за счет выполнения замкового узла подпружиненным регулируемой пружиной, установленной со стороны упорного седла.
Использование модернизированной конструкции гидромеханического яса позволяет повысить надежность работы за счет осуществления гарантированного диапазона регулирования при механическом расцепливании и увеличить цикличность эксплуатационных процессов за счет использования механических режимов тогда, когда порог гидравлического режима исчерпан.

На чертежах №8; №9) изображено деталировка модернизированного гидромеханического яса, и устройства для ликвидации прихваток.

Технологический процесс изготовления верхнего переходника модернизированного гидромеханического яса (чертеж №10) включает перечень операций, и инструмент который необходим для изготовления детали.

Дипломный проект включает разделы “Охрана труда” и “Охрана окружающей среды”, где отражены вопросы создания безопасных условий труда и предотвращения загрязнения окружающей среды.
Целесообразность внедрения предлагаемой модернизации подтверждено экономическими расчетами. Экономический эффект достигается за счет увеличения межремонтного цикла оборудования, а также благодаря увеличению срока службы оборудования.