- •Конспект лекций
- •Кафедра "Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование"
- •Тема 1 Введение
- •Тема 2 Методология, структура и этапы проектирования бурового и нефтепромыслового оборудования
- •2.1. Нефтегазопромысловые машины как объекты проектирования
- •2.2 Анализ понятий „проектирование„ и „конструирование„
- •2.3 Развитие методов проектирования
- •2.5 Система разработки и постановки продукции на производство
- •2.5.1 Разработка технического задания на окр
- •2.5.2 Разработка документации, изготовление и испытания опытных образцов продукции
- •2.5.3 Испытания опытных образцов продукции
- •2.5.4 Приемка результатов разработки продукции
- •2.5.5 Подготовка и освоение производства (постановка на производство) продукции
- •2.6 Виды проектных работ, конструкторская документация.
- •2.7 Нефтегазопромысловая машина с позиции проектирования как объект производства и эксплуатации
- •2.8 Основные принципы и правила проектирования
- •2.8 Основные положения системного подхода
- •2.9 Системный подход при автоматизированном
- •2.10 Оценка технического уровня и качества нефтегазопромысловых машин
- •Тема 3 Структурообразование систем проектируемого оборудования
- •3.1 Анализ и синтез компоновочных схем бурового оборудования применительно к заданию на проектирование
- •3.1.1 Назначение и область применения бурового оборудования
- •3.2 Исходные условия и данные к разработке структурной схемы буровой установки:
- •3.3 Выбор категории, класса, вида и основных параметров буровой установки
- •3.4 Принципы конструирования бурового оборудования, задачи и технические основы конструирования
- •3.5 Экономические основы проектирования
- •3.6 Выбор схемы и компоновка оборудования буровой установки
- •3.6 Разработка кинематической схемы буровой установки
- •Разработка кинематических схем буровых установок
- •Определение передаточных отношений механизмов
- •3.2 Анализ и синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти применительно к заданию на проектирование
- •3.2.1 Назначение и область применения
- •3.2.1 Синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти
- •3.2.3 Анализ кинематики аксиальных и дезаксиальных
- •3.2.3 Основные параметры
- •3.2.4 Выбор схемы и компоновка станков-качалок
- •Тема 4. Расчеты на прочность и долговечность деталей нефтегазопромысловых машин и оборудования
- •4.1 Классификация действующих нагрузок
- •4.2 Виды отказов по критериям прочности
- •4.3 Выбор конструкционных материалов и способы упрочнения деталей
- •4.4 Методы расчета на прочность
- •4.5 Расчеты на статическую прочность
- •4.6 Расчет на прочность при переменных напряжениях
- •Тема 6. Автоматизированное проектирование, применение компьютерной техники и построителей при разработке конструкторской документации
- •6.1. Развитие технологий сапр
- •6.3. Формирование деталей
- •6.4. Формирование сборок.
- •Тема7 Эргономические основы проектирования машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов
- •7.1 Эргономика – её история, предмет и развитие
- •7.2 Антропологическое соответствие машины человеку
- •7.2 Физиологическое соответствие изделий человеку
- •7.2.1 Температура
- •7.2.1 Шум
- •7.2.3 Вибрации
- •7.2.4 Зрительное восприятие
- •7.2.5 Световой комфорт
- •7.2.6 Некоторые особенности моторики человека
- •7.2.5 Сила
- •7.3 Психологическое соответствие изделий человеку
3.4 Принципы конструирования бурового оборудования, задачи и технические основы конструирования
Основная задача конструирования — создание бурового оборудования, обеспечивающего наибольшую эффективность выполнения технологических функций в процессе строительства скважин на нефть и газ в зависимости от условий бурения, дающего наибольший экономический эффект, т. е. наименьшую стоимость 1 м скважины, и обладающего наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.
Весьма важным является автоматизация управления, т. е. превращение машины в саморегулирующийся и самонастраивающийся на оптимальный режим работы агрегат. Примером может служить гидравлический привод или привод от двигателей постоянного тока буровой лебедки или насосов. Такая система автоматически устанавливает скорость движения крюка в зависимости от изменения усилий на нем вследствие затяжек и прихватов бурильной колонны или осуществляет автоматическое снижение подачи насосов при изменении гидравлических сопротивлений в процессе бурения. Это повышает эффективность СПО и бурения, увеличивает ресурс механизмов и их надежность.
Качество буровой установки определяется производственно-технологическими и эксплуатационными показателями. Производственно-технологические показатели — трудоемкость изготовления, металлоемкость, степень конструктивной унификации. Эксплуатационные показатели — производительность, надежность, мощность, относительная масса, размеры, ремонтопригодность, удельный расход энергии, сохраняемость, простота и безопасность обслуживания, удобство управления и быстрота монтажа, демонтажа и транспортировки с одной точки бурения на другую.
В конструкции бурового оборудования необходимо соблюдать экологические требования, и, проектируя новое оборудование, конструктор должен осознавать свою ответственность за сохранение окружающей среды и недр и быть достаточно компетентен в вопросах их защиты. При проектировании оборудования следует предусматривать меры защиты от загрязнения окружающей среды, шума и вибраций. Производственные отходы при бурении, отработанный буровой раствор и воду, выбуренную породу, масла необходимо или полностью перерабатывать на буровой, или вывозить в места, исключающие загрязнение окружающей среды. Это относится не только к морским, но и к континентальным буровым установкам. В конструкторской и технической документации должны четко излагаться требования, которые обеспечили бы защиту природы при эксплуатации буровой установки.
Конструкции также должны отвечать требованиям технической эстетики — буровые машины должны иметь красивый внешний вид. При конструировании следует строго соблюдать требования антропологических, психологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм. Важно также учитывать роль информативности цвета и форм элементов оборудования в зависимости от выполняемых ими функций и назначения. Разрабатывая конструкцию машины, инженер должен обеспечить более высокую экономическую эффективность ее в течение всего срока службы по сравнению с ранее существовавшей. Основными факторами, влияющими на решение этой задачи, являются повышение производительности, увеличение долговечности и уменьшение эксплуатационных расходов.
Стоимость бурения скважин зависит от многих факторов: технологии бурения, организации работ, климатических и геологических условий и др. Технология бурения скважин быстро прогрессирует, и даже наилучшие конструкции бурового оборудования и породоразрушающего инструмента непрерывно морально стареют; их необходимо модернизировать или заменять новыми. Методы конструирования и расчета также непрерывно совершенствуются, что позволяет создавать новое более прочное и надежное оборудование.
Разработка новых конструкций бурового оборудования, изготовление опытных образцов, их испытание, освоение серийного производства иногда требуют длительных сроков (3—7 лет). Поэтому машиностроители должны не только представлять себе пути развития технологии бурения, но и изыскивать методы ускорения создания нового оборудования, зависящие от многих причин.