Размещено на http://www.allbest.ru/

Ташкент, 2014 год

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство высшего и среднего специального образования республики Узбекистан

Филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский государственный университет

нефти и газа имени И. М. Губкина» в г. Ташкенте

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Строительство нефтяных и газовых скважин»

на тему: «Вышечный, насосный и силовой блоки»

Выполнил: студент группы

РБ 12-01

Григорьев Андрей Александрович

Принял: к. т. н.,

доцент Зозуля Наталья Емельяновна

Оглавление

Введение

1. Буровая вышка

1.1 Вышечный блок

1.2 Талевый блок

1.3 Вертлюг

1.4 Буровой ключ АКБ 3М

2. Силовой блок

3. Насосный блок

3.1 Основные требования, предъявляемые к буровым насосам

3.2 Виды буровых насосов

Использованные материалы

Введение

буровой насос блок скважина

Лучшие книги говорят то, что известно и без них.

Джордж Оруэлл «1984»

Оборудование для сооружения нефтяных и газовых скважин, особенно глубоких и сверхглубоких, достаточно громоздкое и массивное, поэтому почти все его элементы устанавливают на мощные железобетонные фундаменты или сварные конструкции из толстостенных бурильных труб при блочном монтаже оборудования.

Все оборудование для сооружения скважины можно условно объединить в несколько основных блоков:

I - буровая вышка(вышечный блок) с талевой системой, подъемной лебедкой, элементами управления и настилом для сборки, приемки, хранения бурильных и обсадных труб;

II - силовой блок, состоящий из нескольких дизельных или электрических двигателей, предназначенный для привода ротора и подъемной лебедки, включающий систему трансмиссий, редукторов, карданов и шкивов;

III - насосный блок для промывки ствола скважины, включающий один- два или три буровых насоса с электрическим или дизельным приводом.

Буровая вышка либо монтируется при помощи подъемников и домкратов отдельными секциями с последующим их соединением, при этом первым монтируют верхний пояс с кронблоком, а последним - нижний пояс, либо собирается горизонтально на земле, а затем тракторами и подъемными стрелами поднимается в вертикальное положение. Если позволяет рельеф местности, то иногда вышки собирают на центральной базе, затем транспортируют к месту сооружения скважины при помощи мощных платформ и тракторов.

После установки вышки на фундаменты или платформы ее укрепляют растяжками, затем устанавливают подъемную лебедку, оборудуют направлением устье скважины.

Следующим этапом монтируют силовой блок для привода лебедки и ротора, трансмиссионную систему, систему пневматических муфт и гидротормоза, пульт управления. Лебедку оснащают талевым канатом, другой конец которого пропускают через шкивы кронблока и талевого блока (полиспаста) и прикрепляют к основанию вышки специальным приспособлением. Устанавливают ротор и соединяют с двигателями цепной передачей посредством пневматической муфты.

Одновременно или поочередно монтируют насосный блок и циркуляционную систему. Привод насосов от двигателей осуществляют клиновыми ремнями и шкивами. Циркуляционную систему соединяют с буровыми насосами трубопроводами и оснащают виброситами для выделения из промывочного агента сравнительно крупных частиц выбуренной породы (шлам), пескоотделителями и илоотделителями для более тонкой очистки промывочного агента, дегазатором для очистки от газа.

Число и размеры блоков определяются типом буровой установки, количеством, габаритами и массой устанавливаемого оборудования.

1. Буровая вышка

1.1 Вышечный блок

На вышечном блоке размещаются вышка, буровая лебедка с коробкой перемены передач, ротор, трансмиссии лебедки и ротора, вспомогательный привод, вспомогательная лебедка, консольно-поворотный кран, пульт бурильщика и некоторое другое оборудование. Основание этого блока представляет собой металлическую платформу с опорами.

В комплект вышечного блока входят: талевая система, состоящая из четырехшкивного кронблока, талевого каната и талевого блока, вертлюга, бурового ключа АКБ-3М и других узлов, и приспособлений, связанных с вышкой.

1.2 Талевый блок

Талевый блок является подвижной частью талевой системы. Предназначен, также как кронблок, для выполнения спуско-подъёмных операций и других работ, необходимых при бурении скважин. В буровых установках применяют талевые блоки двух видов:

* одноосные - все шкивы смонтированы на одной оси, укреплённой в боковых щёках;

* соосные с двумя осями - две сборки шкивов смонтированы каждая отдельно, а между осями оставлено пространство для пропуска свечи.

Талевый блок должен иметь минимальные габариты, особенно ширину, т.к. он движется внутри вышки в пространстве между пальцами магазина с бурильными свечами. Поэтому должно быть обеспечено минимально безопасное расстояние между блоком и элементами вышки. Талевый блок обычно выполняют из двух сварных боковых щёк, соединённых наверху полой траверсой, а внизу - поперечной подвеской, которая присоединяется с помощью пальцев. Эти детали составляют силовой каркас блока. В щеках неподвижно закреплена ось, на которой на подшипниках качения смонтированы шкивы (для предохранения смещения ось торцов закреплена гайками). Шкивы блока закрыты кожухами, снабжёнными прорезями для прохода струн каната.

Талевые блоки всех типоразмеров (конструктивно отличающиеся друг от друга только числом канатных шкивов) представляют собой канатные шкивы, насаженные на роликоподшипниках на ось, неподвижно установленную в двух щеках, закрепленных гайкой. Канатные шкивы на оси отделены друг от друга распорными кольцами. Подшипники смазываются индивидуально через продольное и радиальное отверстие в оси. На торцах оси выходы продольного канала закрыты пробками. По аналогии с кронблоками канатные шкивы талевого блока имеют боковые крышки, предохраняющие от попадания грязи и вытекания смазки.

1.3 Вертлюг

Вертлюг - промежуточное звено между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым рукавом и вращающейся бурильной колонной, которая при помощи замковой резьбы соединяется через ведущую трубу со стволом вертлюга. Для обеспечения подачи бурового раствора или газа перемещающийся вертлюг соединен с напорной линией при помощи гибкого бурового рукава, один конец которого крепится к отводу вертлюга, а второй - к стояку на высоте чуть большей половины его длины.

Вертлюг обеспечивает возможность свободного вращения бурильной колонны при невращающихся корпусе и талевой системе. Он подвешен на её крюке и выполняет функции сальника для подачи внутрь вращающейся колонны бурового раствора, закачиваемого насосами по гибкому рукаву.

На рисунке показана принципиальная схема вертлюга для бурения глубоких скважин. Основная вращающаяся его деталь - полый ствол 1, воспринимающий вес бурильной колонны. Ствол смонтирован в корпусе 3 на радиальных 4 и 7 и упорных 5 и 6 подшипниках, снабжён фланцем, передающим вес колонны через главную опору 5 на корпус 3, подвешенный к крюку на штропе 12. Опоры ствола фиксируют его положение в корпусе, препятствуют осевым, вертикальным и радиальным перемещениям, и обеспечивают устойчивое положение и легкость вращения.

Вес корпуса вертлюга со шлангом, осевые толчки и удары колонны снизу вверх воспринимаются вспомогательной опорой 6. Ствол вертлюга - ведомый элемент системы. При принятом в бурении нормальном направлении вращения бурильной колонны (по часовой стрелке, если смотреть сверху на ротор) ствол и все детали, связанные с ним, во избежание самоотвинчивания, имеют левые резьбы.

Штроп 12 крепится к корпусу на осях 16, смонтированных в приливах корпуса. Приливы имеют форму карманов, которые ограничивают угол поворота штропа (40°) для установки его в положение, удобное для захвата крюком, когда вертлюг с ведущей трубой находится в шурфе.

К крышке корпуса 15 прикреплён отвод 13, к которому присоединяется буровой рукав 14. Буровой раствор поступает из рукава через отвод в присоединённую к нему напорную трубу 9, из которой он попадает во внутренний канал ствола вертлюга. Зазор между корпусом напорного сальника 10 и напорной трубой 9 уплотнён сальником 11, обеспечивающим герметичность при больших рабочих давлениях бурового раствора.

Напорный сальник 11 во время роторного бурения эксплуатируется в тяжёлых условиях, срок его службы (50-100 ч) во много раз меньше, чем остальных деталей вертлюга, поэтому он выполняется быстросменным. В верхней и нижней частях корпуса вертлюга для уплотнения зазора между корпусом и вращающимся стволом устанавливают самоуплотняющиеся манжетные сальники 2 и 8, которые предохраняют от вытекания масла из корпуса и попадания в него снаружи влаги и грязи.

В вертлюгах есть устройства для заливки, спуска масла и контроля его уровня, а также сапун для уравновешивания с атмосферным давлением паров внутри корпуса, создающегося при нагреве в процессе работы. Это устройство не пропускает масло при транспортировке вертлюга в горизонтальном положении.

Типоразмер вертлюга определяется динамической нагрузкой, которую он может воспринимать в процессе вращения бурильной колонны, допустимой статической нагрузкой и частотой вращения, предельным рабочим давлением прокачиваемого бурового раствора, массой и габаритными размерами. Каждый вертлюг имеет стандартную левую коническую замковую резьбу для присоединения к ведущей трубе двух-трёх размеров. Корпус вертлюга выполняется обтекаемой формы для того, чтобы он не цеплялся за детали вышки при перемещениях.

Вертлюги приспособлены к транспортировке любыми транспортными средствами без упаковки.

1.4 Буровой ключ АКБ 3М

Автоматический буровой ключ предназначен для свинчивания-развинчивания буровых труб при спуско-подъёмных операциях (СПО). Ключ рассчитан на совместную работу с пневмоклиньями в роторе при работе на элеваторах. АКБ состоит из трёх узлов: блока ключа, колонны с кареткой и пульта управления. Ключ буровой АКБ-ЗМ
1 - блок ключа; 2 - каретка с пневматическими цилиндрами; 3 - стойка; 4 - пульт управления

Блок ключа - основной механизм, выполняющий операции по свинчиванию-развинчиванию труб. Блок ключа представляет собой корпус, на котором смонтировано трубозажимное устройство, понизительный редуктор, маховик, пневмодвигатель, цилиндр зажима челюстей и пневмомаслёнки.

Блок ключа имеет направляющие полозья, на которых он передвигается вдоль каретки двумя пневмоцилиндрами двойного действия. Трубозажимное устройство состоит из верхнего плавающего корпуса, зажимного приспособления, нижнего зажимного приспособления, вмонтированного в корпус редуктора, разрезной шестерни с втулкой и промежуточного диска с тремя ведущими пальцами. Трубозажимное устройство и корпус ключа передней части имеют вырезы для прохода трубы.

Верхние и нижние устройства состоят из двух сменных челюстей, вставленных в челюстедержатели и вкладыши со спиральной поверхностью. Челюстедержатели из первоначального положения могут поворачиваться на некоторый угол относительно своих корпусов, при этом челюсти, скользя по спиральной поверхности вкладышей, сближаются и зажимают замок трубы. Челюсть с замком сцепляется при помощи вставных сухарей. Нижний челюстедержатель поворачивается от пневмоцилиндра зажима челюстей, шток которого шарнирно связан с поводком челюстедержателя. В верхнем челюстедержателе размещены подвижной и неподвижный шарики. Подвижной шарик выдвигается штоком блока цилиндров в момент зажатия замка трубы. При вращении разрезной шестерни в момент упора неподвижного шарика в подвижной шарик, выдвинутый штоком цилиндра, происходит кратковременная остановка втулки и связанного с ней верхнего челюстедержателя. В результате дальнейшего вращения верхнего корпуса относительно неподвижного челюстедержателя замок зажимается.

Для установки и фиксации верхнего челюстедержателя в среднем нейтральном положении при холостом вращении верхнего корпуса относительно трубы, челюстедержатель подпирается двумя байками и стопорится шариковым фиксатором. Быстрая и точная остановка всех вращающихся механизмов трубозажимного устройства по окончанию свинчивания-развинчивания осуществляется специальными стопорным устройством блока цилиндра. Шток цилиндра стопора совмещения, выдвигаясь вверх, попадает в углубление разрезной шестерни и останавливает механизм. Для смягчения удара и предохранения деталей от поломок верхняя часть штока с двух сторон имеет такие же скосы, как и в гнезде шестерни.

Верхний корпус трубозажимного устройства удерживается на некотором расстоянии относительно промежуточного диска четырьмя стаканами, которые внутри имеют пружины. При свинчивании корпус сжимает пружины стакана и спускается вниз, а при развинчивании - поднимается вверх, удерживаясь на замке трубы за счёт сжатия трубы челюстями.

Кроме вертикального перемещения верхний корпус имеет два горизонтальных относительно разрезной шестерни. Одно перемещение осуществляется за счёт зазоров между ведущими пальцами и овальными окнами корпуса, а другое - перпендикулярно первому за счёт зазоров между двумя пальцами разрезной шестерни и окнами промежуточного диска. Такая конструкция позволяет верхнему корпусу самоустанавливаться по замку трубы и прижиматься к нему с помощью двух толкателей.

Колонна ключа с кареткой состоит из каретки, двух пневмоцилиндров, колонны, основания и винтового домкрата. Каретка свободно вращается в верхней части колонны и положение её при работе ключа чекой. Шток пневмоцилиндров, служащих для подвода и отвода ключа соединяется проушинами блока ключа при помощи подвески. Для установки ключа на разной высоте, колонна может перемещаться в основание и фиксироваться по отверстиям к колонне валиком. Безступенчатая регулировка ключа по высоте осуществляется винтовым домкратом.

Пульт управления состоит из корпуса и двух пар кранов, каждая пара кранов снабжена одной рукояткой. На пульте имеется указания по включению рукояток кранов. Сжатый воздух к пульту управления подаётся от воздухосборника пневматической системы буровой установки через кран и коллектор пульта, который соединён с кранами, а от них - по гибким шлангам с цилиндром и двигателем.

2. Силовой блок

Силовые приводы буровых установок - комплекс двигателей, устройств и передач, предназначенный для преобразования тепловой или электрической энергии в механическую и распределения ее между - исполнительными механизмами буровой установки. Силовой привод буровой установки бывает следующих типов: дизельный, электрический, дизель-электрический, дизель-гидравлический.

К силовому приводу буровых установок предъявляются следующие основные требования: соответствие мощности условиям работы исполнительных механизмов, гибкость характеристики, достаточная надежность и экономичность.

Экономическую эффективность силовых приводов буровых установок с двигателями различных типов определяют на основании данных эксплуатации или опыта промышленных испытаний установок. Экономическая эффективность зависит от расхода энергии, смазочных материалов, их стоимости, коэффициента использования мощности первичных двигателей, затрат на уход и обслуживание, транспортировку, монтаж и демонтаж силовых приводов в буровой установке.

При определении мощности силового привода буровой установки следует учитывать температуру окружающей среды и высоту над уровнем моря. Двигатель, работающий на нижнем пределе температуры охлаждающей воды, развивает меньшую мощность. При высокой температуре окружающей среды требуется более интенсивно охлаждение двигателя, на что также затрачивается дополнительная мощность. Из этих соображений охлаждающие системы должны быть регулируемыми.

В зависимости от способа привода исполнительных органов силовой привод буровой установки может быть одиночным или групповым. В силовых приводах можно использовать разные средства искусственной приспособляемости; передаточные механизмы, блокирующие несколько двигателей для передачи энергии на один вал и также входящие в состав силового привода. Характеристики группового привода одновременно должны соответствовать характеристикам нескольких механизмов буровой установки, а характеристика одиночного привода - характеристике только одного механизма.

Количественный состав отдельной вахты зависит от типа силового привода буровой установки. Так, при электрифицированном силовом приводе вахта состоит из четырех человек: бурильщика и трех помощников бурильщика. При силовом приводе с двигателями внутреннего сгорания в состав вахты дополнительно вводят одного - двух (в зависимости от количества двигателей) дизелистов. При бурении скважины электробуром в состав вахты включают одного электромонтера.

Особенности бурения скважин предъявляют специфические требования к силовому приводу буровых установок. К числу основных требований к силовому приводу буровых установок следует отнести соответствие мощности привода условиям работы установки на всех стадиях проводки скважины, гибкость характеристики, надежность и экономичность двигателя.

3. Насосный блок

Буровой насос -- насос, применяемый на бурильных установках с целью обеспечения циркуляции бурового раствора в скважине. Для промывки используется высокое давление, которое создаёт этот насос. Буровой насос бывает двух-и трёхцилиндровый. Основное предназначение бурового насоса - это обеспечить циркуляцию бурового шлама и предотвратить его оседание в процессе бурения, а также подъём разбуриваемой породы на поверхность. Буровой насос очищает забой и скважину от породы.

Буровые насосы предназначены для обеспечения процесса промывки при пробуривании скважины, нагнетания в скважину бурового раствора с целью очистки забоя и ствола от выбуренной породы и выноса её на поверхность, охлаждения долота и приведения в действие забойных двигателей гидравлического типа. Различают насосы следующих типов -- двухпоршневые насосы двойного действия и трёхпоршневые насосы одностороннего действия.

Наиболее полно требованиям технологии бурения соответствуют трёхпоршневые насосы одностороннего действия, которые обеспечивают наименьшую степень неравномерности давления на выходе и наименьший износ клапанов и штоков поршня в сравнении с двухпоршневыми насосами двухстороннего действия.

3.1 Основные требования, предъявляемые к буровым насосам

Буровые насосы предназначены для нагнетания в скважину промывочной жидкости с целью: очистки забоя и ствола от выбуренной породы (шлама) и выноса ее на дневную поверхность; охлаждения и смазки долота; создания гидромониторного эффекта при бурении струйными долотами; приведения в действие забойных гидравлических двигателей.

Исходя из назначения и условий эксплуатации, к буровым насосам предъявляют следующие основные требования:

* подача насоса должна быть регулируемой в пределах, обеспечивающих эффективную промывку скважины;

* мощность насоса и количество насосов должно быть достаточным для промывки скважины и работы забойных гидравлических двигателей;

* скорость движения промывочной жидкости на выходе из насоса должна быть равномерной для устранения инерционных нагрузок и пульсаций давления,

вызывающих осложнения в бурении, дополнительные энергетические затраты и усталостные разрушения;

* насосы должны быть приспособлены для работы с абразиво- и маслосодержащими коррозионно-активными промывочными растворами различной плотности;

* узлы и детали, контактирующие с промывочным раствором, должны обладать достаточной долговечностью и быть приспособленными к удобной и быстрой замене при выходе из строя;

* крупногабаритные узлы и детали должны быть снабжены устройствами для надежного захвата и перемещения при ремонте и техническом обслуживании;

* узлы и детали приводной части должны быть защищены от промывочного раствора и доступны для осмотра и технического обслуживания;

* насосы должны быть приспособлены к транспортировке в собранном виде на далекие и близкие расстояния и перемещению волоком в пределах буровой;

* конструкция насосов должна допускать правое и левое расположение приводных двигателей;

* надежность и долговечность насосов должны сочетаться с их экономичностью и безопасностью эксплуатации.

3.2 Виды буровых насосов

1 - станина; 2 - вал трансмиссионный; 3 - кривошипно-шатунный механизм; 4 - система смазки штоков

Рис. Общий вид насоса У8-6МА2

1-всасывающий клапан, 2-нагнетательный клапан, 3-седло клапана, 4-плунжер, 5- уплотнение плунжера, 6-гидроблок, 7-ползун (крейцкопф), 8-накладка, 9-шатун, 10-эксцентриковый вал

Рис. Разрез насоса НТП-300

1-косозубая передача, 2-эксцентриковый вал, 3-шатун, 4-трансмиссионный вал, 5-шкив, 6- головка шатуна, 7-ползун (крейцкопф), 8-накладки, 9-шток, 10-корпус сальника, 11-диск-отражатель, 12-уплотнение штока поршня, 13-гидравлическая коробка, 14-седло клапана, 15-компенсатор, 16-диафрагма, 17-клапан предохранительный, 18-нагнетательный коллектор, 19-клапан рабочий, 20-уплотнение, 21-коронка, 22-крышка цилиндра, 23-всасывающий коллектор, 24-поршень, 25-цилиндровая втулка, 26-шток поршня, 27-уплотнение, 18-рама.

Рис. Разрез насоса НБ-125

1-всасывающий клапан, 2-гидроблок,3-нагнетательный клапан, 4-седло клапана, 5- плунжер, 6-уплотнение плунжера, 7-шатун, 8-эксцентриковый вал, 9-сапун.

Рис. Разрез насоса НТП-63

Рис. Общий вид установки АНЦ 320К

Рис. Общий вид установки АНЦ 320С

Рис. Общий вид установки УНБ-300-40

Использованные материалы

1. Басарыгин Ю.М. и др. бурение нефтяных и газовых скважин

2. Попов А.Н., Списвак А.И., Акбулатов Т.О. и др. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Под ред. Спивака А.И

3. Булатов А.И. и др. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин

Размещено на Allbest.ru