Комплекс оборудования для ликвидации прихватов буровой колонны во время капитального ремонта скважин с разработкой и исследованием гидромеханического яса с регулируемым запорным узлом-Курсовая 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

"Комплекс оборудования для ликвидации прихваток буровой колонны во время капитального ремонта скважин с разработкой и исследованием гидромеханического ясу с регулируемым запорным узлом"

Аварией считается нарушение непрерывности технологического процесса строительства скважины, требующее для его ликвидации проведения специальных работ, не предусмотренных проектом. Основной причиной возникновения аварий является нарушение параметров технологии бурения буровой бригадой, несоблюдение инструкций и требований проектных документов. Одним из наиболее распространенных и тяжелых по последствиям видов осложнений при бурении скважин прихват бурильной колонны. На долю прихваток приходится более 60% от общего числа осложнений, возникших при ведении буровых работ; при этом 40% скважин, в которых произошли прихваты, пришлось ликвидировать или перебурювати. Затраты времени на их ликвидацию составляет до 47% от времени бурения. Это свидетельствует о том, что проблема предупреждения и ликвидации прихвата бурильной колонны актуальна. А в связи с тем, что со временем проектные глубины эксплуатационных скважин только увеличиваются, применяется наклонно – направленное бурение (например для добычи сланцевого газа) проблемы, связанные с ликвидацией прихвату бурильной колонны встают все острее.
Все аварии подразделяются на следующие виды:
- аварии с элементами бурильной колонны;
- прихват бурильных и обсадных колонн;
- аварии с долотами;
- аварии с обсадными колоннами и элементами их оснастки;
- аварии вследствие неудачного цементирования;
- аварии с забойными двигателями;
- падение в скважину посторонних предметов:
- другие аварии.
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.

На (чертеже №1) изображен Технологическую схему. Технологический комплекс для ликвидации прихваток буровой колонны во время капитального ремонта скважин. Позиция 10 на схеме Установка для капитального ремонта скважин А-60, общий вид, изображенной на следующем чертеже. Позиция 15 на схеме, это автоцистерна АЦН-5640-03 (вид общей вынесен на отдельный чертеж), позиция 19 – гидромеханический яс, модернизация которого является целью дипломного проекта.
(чертеж 2) Установка для капитального ремонта скважин А-60. Комплекс оборудования А-60 предназначен для проведения спуско - подъемных операций с насосно-компрессорными и бурильными трубами, разбуривания цементных мостов и стаканов, фрезерования при ловильних работах, нагнетания в скважину жидкостей и растворов в процессе их освоения и капитального ремонта.
(чертеж 3) общий Вид автоцистерна АЦН-5640-03
(чертеж 4) Устройство для ликвидации прихваток колонн труб в скважине (аналог) 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 №5) изображен модернизированный гидромеханический яс, в разряженном положении (чертеж №6).
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 7, 8, 9) изображено деталировка модернизированного гидромеханического яса, и аналога.
Технологический процесс изготовления верхнего переходника модернизированного гидромеханического яса (чертеж №10) включает перечень операций, и инструмент который необходим для изготовления детали.

В связи с непосредственной зависимостью характеристики пружины модернизированного гидромеханического ясу и силой ударного воздействия на прихваченную колонну труб, целесообразно провести исследования по зависимости максимальной энергии, которая накапливается пружиной, и материалом и геометрическими характеристиками пружины.
Следующее чертежи (12) Результаты исследования зависимости характеристики пружины модернизированного гидромеханического ясу и силой ударного воздействия на прихваченную колонну труб. Графики построены на основе опытно – конструкторской работы, расчеты на основе которых построены графики представленные в расчетно – пояснительной записке.
Чертежи (13) Стенд для исследования характеристики пружины модернизированного гидромеханического ясу.
Дипломный проект включает разделы
Эксплуатация и ремонт оборудования
Организационно – технические мероприятия по монтажу оборудования
Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях
Охрана окружающей среды
Целесообразность внедрения предлагаемой модернизации подтверждено экономическими расчетами (экономический эффект составит более 475 тысяч гривен), достигается за счет увеличения межремонтного цикла ясу, благодаря новой конструкции гидромеханического ясу.

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.
Вывод: 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.