Система верхнего привода СВП-500-Силовой вертлюг с гидроприводом-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Дипломная работа

Система верхнего привода СВП-500-Силовой вертлюг с гидроприводом-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Дипломная работа
Системы верхнего привода (СВП) буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. Общее количество действующих СВП превышает 600 комплектов, из которых около 100 используются в наземных буровых установках, остальные для бурения на море. Широкое внедрение в мировую практику верхнего привода объясняется его преимуществами при проводке вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Необходимость добычи нефти и газа при наименьших затратах привело к распространению горизонтального бурения. Горизонтальное бурение потребовало новой технологии проводки скважин с учетом резкого увеличения риска возникновения аварийных ситуаций. Для сведения аварий к минимуму и появились СВП
Исходные данные:
Глубина скважины – 3500 м.
Длина скважины – 3907 м.
Максимальная грузоподъемность на крюке – 2000 кН
Зенитный угол – 30 °
Длина вертикального участка – 700 м.
Диаметр эксплутационной колонны – 168 мм.
Радиус искривления – 450 м.
Отклонение – 1547 м.
При проведении вертикальных скважин, сложных по геологическим условиям и с большой степенью вероятности обрушения разбуриваемых пород, и как следствие этого с возможным прихватом бурового инструмента и всей колонны бурильных труб, а также при проведении наклонно-направленных и горизонтальных скважин стало необходимо применение механизмов, способных обеспечить возможность подъёма или спуска колонны бурильных или обсадных труб с одновременной подачей на забой промывочной жидкости. При этом время, которое затрачивается на простой, связанный с необходимостью наращивания или отворачивания очередной свечи должно быть минимальным для уменьшения вероятности возникновения аварийной ситуации. Одним из таких механизмов, обеспечивающих требования технологии проводки сложных скважин, является система верхнего привода.
Система верхнего привода (СВП) или как их ещё называют: силовые вертлюги буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. Внедрение верхнего привода объясняется его неоспоримыми преимуществами при проводке сложных скважин.
По своей конструктивной сути, СВП является механизмом, совмещающем в себе функции вертлюга с ведущей бурильной трубой, талевого блока и ротора.
При бурении скважин, ствол системы верхнего привода свинчивается непосредственно с колонной бурильных труб и передаёт вращение от собственного электродвигателя через коробку передач бурильной колонне. Свинчивание бурильной колонны производится электродвигателем, а труба бурильной колонны удерживается за замковую муфту трубным зажимом. Система верхнего привода также осуществляет подачу промывочной жидкости от гибкого бурового рукава во внутреннее пространство бурильной колонны через сальник-вертлюг, для последующей передачи промывочной жидкости на забой, для очистки последнего от выбуренной породы.
Системы верхнего привода явились одним из главных технических достижений в области бурения скважин. Основным преимуществом таких систем явилось значительное сокращение затрат времени на проводку скважины. В частности, появление возможности бурения свечами длиной до 27 метров и более позволило сократить время на промежуточные наращивания отдельных бурильных и обсадных труб либо свечей незначительной длины.
При бурении с отбором керна бурение на всю длину свечи без наращивания однотрубками улучшает качество кернов и уменьшает число рейсов.
Система верхнего привода позволяет в любой необходимый момент времени при спуске или подъёме инструмента расхаживать стенки скважины при вращении бурильной колонны и прокачке очистного агента, тем самым предотвращая прихват инструмента и колонны бурильных труб. Необходимо отметь такую важную деталь, что расширение скважины возможно не только традиционным способом, подавая инструмент вниз, но и при подъёме.
Система верхнего привода оснащена встроенным механизированным шаровым краном, управляемым с пульта бурильщика, что обеспечивает быстрое реагирование на нефте-газопроявления в скважине при вскрытии продуктивного нефтегазоносного пласта.
Наличие механизированного шарового крана позволяет при бурении или спуске- подъёме быстро предотвратить выброс из скважины, при этом буровая бригада в этом не участвует, так как вся операция производится непосредственно самим бурильщиком.
В система верхнего привода при свинчивании резьбовых соединений бурильной или обсадной колонны имеется возможность достаточно точного регулирования момента затяжки замковых соединений, что способствует лучшему управлению и увеличению срока службы труб бурильной колонны.
Преимущества систем верхнего привода:
1. Экономия времени на наращивание труб при бурении.
Наращивание колонны бурильных труб свечой длиной 28 м позволяет устранить каждые два из трех соединений бурильных труб.
2. Уменьшение вероятности прихватов бурового 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 изменения угла скважины свечу можно удерживать в заданном положении 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 однотрубкой 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 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 кернов, снижает число рейсов.
9. Обеспечение точного крутящего момента при свинчивании и докреплении резьб.
Использование электродвигателя постоянного тока дает возможность получить точный и плавно меняющийся вращательный момент докрепления для каждого соединения, что увеличивает срок службы бурильной свечи.
Расчеты:
Расчёт конструкции скважины………………………………………….….46
2.2 Расчёт компоновки бурильной колонны………………………………………..48
2.3 Расчёт при бурении СВП……………………………………………….………..49
2.4 Выбор класса буровой установки по допускаемой нагрузке на крюке……….52
2.5 Расчет долговечности основной опоры вертлюга………………………………54
2.5.1 Расчет долговечности основной опоры вертлюга с использованием компьютерной программы…………………….………………56
Расчёт зубчатых передач редуктора…………………………………………………61
2.8 Гидравлический расчет промывки скважины………………………………..…72
Расчёт ствола вертлюга……………………………………………………………….85
Определение экономического эффекта……………………………………………..102
Расчет освещения рабочей площадки……………………………………………....115
Чертежи:
1. Общий вид системы верхнего привода – 2л
2. Вертлюг-Редуктор – 2л
3. Трубный манипулятор – 1л
4. Деталировка СВП – 1л
5. Деталировка редуктора – 1л
6. Трубный зажим – 1л
7. Кран шаровой механизированный – 1л
8. Дисково-колодочный тормоз – 1л
9. БЖД – 1л
10. Экономика - 1л

Системы верхнего привода (СВП) буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. Общее количество действующих СВП превышает 600 комплектов, из которых около 100 используются в наземных буровых установках, остальные для бурения на море. Широкое внедрение в мировую практику верхнего привода объясняется его преимуществами при проводке вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Необходимость добычи нефти и газа при наименьших затратах привело к распространению горизонтального бурения. Горизонтальное бурение потребовало новой технологии проводки скважин с учетом резкого увеличения риска возникновения аварийных ситуаций. Для сведения аварий к минимуму и появились СВП
Исходные данные:
Глубина скважины – 3500 м.
Длина скважины – 3907 м.
Максимальная грузоподъемность на крюке – 2000 кН
Зенитный угол – 30 °
Длина вертикального участка – 700 м.
Диаметр эксплутационной колонны – 168 мм.
Радиус искривления – 450 м.
Отклонение – 1547 м.
При проведении вертикальных скважин, сложных по геологическим условиям и с большой степенью вероятности обрушения разбуриваемых пород, и как следствие этого с возможным прихватом бурового инструмента и всей колонны бурильных труб, а также при проведении наклонно-направленных и горизонтальных скважин стало необходимо применение механизмов, способных обеспечить возможность подъёма или спуска колонны бурильных или обсадных труб с одновременной подачей на забой промывочной жидкости. При этом время, которое затрачивается на простой, связанный с необходимостью наращивания или отворачивания очередной свечи должно быть минимальным для уменьшения вероятности возникновения аварийной ситуации. Одним из таких механизмов, обеспечивающих требования технологии проводки сложных скважин, является система верхнего привода.
Система верхнего привода (СВП) или как их ещё называют: силовые вертлюги буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. Внедрение верхнего привода объясняется его неоспоримыми преимуществами при проводке сложных скважин.
По своей конструктивной сути, СВП является механизмом, совмещающем в себе функции вертлюга с ведущей бурильной трубой, талевого блока и ротора.
При бурении скважин, ствол системы верхнего привода свинчивается непосредственно с колонной бурильных труб и передаёт вращение от собственного электродвигателя через коробку передач бурильной колонне. Свинчивание бурильной колонны производится электродвигателем, а труба бурильной колонны удерживается за замковую муфту трубным зажимом. Система верхнего привода также осуществляет подачу промывочной жидкости от гибкого бурового рукава во внутреннее пространство бурильной колонны через сальник-вертлюг, для последующей передачи промывочной жидкости на забой, для очистки последнего от выбуренной породы.
Системы верхнего привода явились одним из главных технических достижений в области бурения скважин. Основным преимуществом таких систем явилось значительное сокращение затрат времени на проводку скважины. В частности, появление возможности бурения свечами длиной до 27 метров и более позволило сократить время на промежуточные наращивания отдельных бурильных и обсадных труб либо свечей незначительной длины.
При бурении с отбором керна бурение на всю длину свечи без наращивания однотрубками улучшает качество кернов и уменьшает число рейсов.
Система верхнего привода позволяет в любой необходимый момент времени при спуске или подъёме инструмента расхаживать стенки скважины при вращении бурильной колонны и прокачке очистного агента, тем самым предотвращая прихват инструмента и колонны бурильных труб. Необходимо отметь такую важную деталь, что расширение скважины возможно не только традиционным способом, подавая инструмент вниз, но и при подъёме.
Система верхнего привода оснащена встроенным механизированным шаровым краном, управляемым с пульта бурильщика, что обеспечивает быстрое реагирование на нефте-газопроявления в скважине при вскрытии продуктивного нефтегазоносного пласта.
Наличие механизированного шарового крана позволяет при бурении или спуске- подъёме быстро предотвратить выброс из скважины, при этом буровая бригада в этом не участвует, так как вся операция производится непосредственно самим бурильщиком.
В система верхнего привода при свинчивании резьбовых соединений бурильной или обсадной колонны имеется возможность достаточно точного регулирования момента затяжки замковых соединений, что способствует лучшему управлению и увеличению срока службы труб бурильной колонны.
Преимущества систем верхнего привода:
1. Экономия времени на наращивание труб при бурении.
Наращивание колонны бурильных труб свечой длиной 28 м позволяет устра¬нить каждые два из трех соединений буриль¬ных труб.
2. Уменьшение вероятности прихватов бурового инструмента.
Силовой вертлюг позволяет в любой не¬обходимый момент времени при спуске или подъеме инструмента элеватором в течение 2..3 минут соединить с бурильной колонной и восстановить циркуляцию бурового рас¬твора 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 сква¬жин при направленном бурении.
При использовании отклонителя с гид¬равлическим забойным двигателем для изме¬нения угла скважины свечу можно удержи¬вать в заданном положении по всей длине све¬чи, что приводит к лучшей ориентации колон¬ны и меньшему числу контрольных съемок.
5. Повышение безопасности буровой бригады.
Возможность вести наращивание све¬чой, а не однотрубкой снижает число используемых соединений, что уменьшает ве¬роятность несчастных случаев.
6. Снижение вероятности выброса флю¬ида из скважины через бурильную колонну.
Наличие механизированного сдвоенно¬го шарового крана (внутреннего превентора) позволяет быстро перекрыть внутреннее от¬верстие в колонне, тем самым предотвра¬тить разлив бурового раствора при отсоеди¬нении ствола силового вертлюга от свечи. Вся операция проводится бурильщиком без участия буровой бригады.
7. Облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения.
Возможность вести спуск обсадной ко¬лонны с вращением и промывкой обсадных труб при добавлении специального перевод¬ника для обсадных труб.
8. Повышение качества керна.
Бурение на всю длину свечи без нара¬щивания однотрубками улучшает качество кернов, снижает число рейсов.
9. Обеспечение точного крутящего мо¬мента при свинчивании и докреплении резьб.
Использование электродвигателя посто¬янного тока дает возможность получить точ¬ный и плавно меняющийся вращательный мо¬мент докрепления для каждого соединения, что увеличивает срок службы бурильной свечи.
Расчеты:
Расчёт конструкции скважины………………………………………….….46
2.2 Расчёт компоновки бурильной колонны………………………………………..48
2.3 Расчёт при бурении СВП……………………………………………….………..49
2.4 Выбор класса буровой установки по допускаемой нагрузке на крюке……….52
2.5 Расчет долговечности основной опоры вертлюга………………………………54
2.5.1 Расчет долговечности основной опоры вертлюга с использованием компьютерной программы…………………….………………56
Расчёт зубчатых передач редуктора…………………………………………………61
2.8 Гидравлический расчет промывки скважины………………………………..…72
Расчёт ствола вертлюга……………………………………………………………….85
Определение экономического эффекта……………………………………………..102
Расчет освещения рабочей площадки……………………………………………....115
Чертежи:
1. Общий вид системы верхнего привода – 2л
2. Вертлюг-Редуктор – 2л
3. Трубный манипулятор – 1л
4. Деталировка СВП – 1л
5. Деталировка редуктора – 1л
6. Трубный зажим – 1л
7. Кран шаровой механизированный – 1л
8. Дисково-колодочный тормоз – 1л
9. БЖД – 1л
10. Экономика - 1л