МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯИ НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра разработки и эксплуатации газовых

и газоконденсатных месторождений

РЕФЕРАТ

По дисциплине: Основы нефтегазового дела

На тему : Системы сбора нефти на промыслах и ее подготовка

Выполнил: студент гр. БГШ-11-01 Д.И.Борисенко

Проверил: старший преподаватель С.Б.Харина

Уфа 2011

Буровое оборудование — комплекс машиностроительной продукции, которая используется при бурении скважин. Обычно термин относят к бурению нефтегазовых скважин.

Комплекс включает в себя сооружения, машины, и прочее вспомогательное оборудование, монтируемое на точке бурения и обеспечивающее самостоятельное выполнение технологических операций.

Талевая система предназначена для подъема и поддержания на весу тяжелого бурового инструмента. Она представляет собой (рис. 4.18) полиспастный механизм, который состоит из:

• кронблока l, установленного на вышке или мачте

• талевого блока 2

• талевого каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 4 и подъемным крюком, подвешенным к талевому блоку.

Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательности, которая исключала бы перекрещивание каната и трение его ветвей друг о друга.

При небольших нагрузках на крюк спускоподъемные операции выполняют на прямом канате (рис. 1, а). В разведочном бурении применяют талевые системы трех типов: с креплением свободного конца каната к основанию буровой установки или якорю (талевая система с неподвижным концом каната, (см. рис. 1, б, в), к кронблоку мачты или вышки (см. рис. 1, г), к талевому блоку (см. рис. 1, д)).

Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательности, исключающей перекрещивание каната и трение его струн друг о друга. В настоящее время создано несколько типов оснастки. Перед тем как приступить к оснастке системы необходимо определить число шкивов в талевом блоке, тип каната, диаметр и разрывное усилие каната.

Существует два типа оснасток: параллельная, когда ось талевого блока параллельна оси кронблока, и крестовая, когда оси талевого блока и кронблока перпендикулярны. Наиболее распространена крестовая оснастка. Она имеет то преимущество, что исключает закручивание талевого блока и трение струн каната друг о друга.

Рис. 1. Схема талевых систем

Талевая система с неподвижным концом каната (симметричная талевая система) обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на опоры вышки или мачты, а также позволяет устанавливать на неподвижной ветви талевого каната указатель веса инструмента и нагрузки на породоразрушающий инструмент.

Стальные канаты талевых систем, являясь частью талевой системы буровой установки, осуществляют гибкую связь между буровой лебедкой и подъемным крюком. Они должны быть достаточно гибкими и иметь высокую механическую прочность.

По конструктивному признаку различают канаты одинарной, двойной и тройной свивки. На буровых работах применяют канаты двойной свивки, состоящие из шести прядей, свитых вокруг органического или металлического сердечника.

В большинстве конструкций канатов применяют пропитанные смазкой органические сердечники из пеньки, хлопчатобумажного корда или манилы. Органический сердечник обеспечивает равномерное распределение нагрузки между прядями, необходимую гибкость и смазку проволок каната. Канаты с металлическим сердечником имеют большую жесткость, что предохраняет тяжелонагруженный канат от раздавливания при многослойной навивке на барабан лебедки.

Проволоки в прядях располагают в два или три слоя, ориентируемых с одинаковым или различным углом свивки по слоям. Вид свивки определяет тип касания проволок между слоями. В этой связи различают канаты с точечным касанием проволок (ТК), линейным касанием (ЛК) и комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК). Канаты с линейным касанием проволок в прядях более долговечны, чем с точечным.

Различают канаты с одинаковым или различным диаметром проволок в прядях типа ЛК-0 (рис. 2, а) и типа ТЛК-0 (см. рис. 2, г) диаметр проволок в слоях одинаков, в пряди типа ЛК-Р (см. рис. 2, д) наружный слой имеет проволоки разного диаметра. В пряди типа ЛК-РО (см. рис. 2,6) расположены слои с проволоками одинакового диаметра и с проволоками разных диаметров.

Рис. 2. Стальные канаты:

а-типа ЛК-О; б—типа ЛК-РО: в-типа ТК; г-типа ТЛК-О; д-типа ЛК-Р; е — свивка канатов;1 — правая односторонняя; 2 —левая крестовая

Канаты при работе подвергаются сложной нагрузке: растяжению, изгибу, вибрации, контактным напряжениям, поэтому они должны иметь высокую прочность, большую гибкость, хорошо противостоять внешнему и внутреннему износу проволок. Надежность и долговечность каната во многом определяются соотношением диаметра барабана (шкива) Dб и диаметром каната dк.

В соответствии с принятыми нормами для установок геологоразведочного бурения Dб≥18dK, а для установок с большим объемом спуско-подъемных операций Dб = (32—42)dk. При Dб/dK>25 рекомендуется применять более жесткие канаты, с большим диаметром проволок в пряди, а при D6/dK< 25 — гибкие канаты.

Диаметр каната и число струн в оснастке выбирают с учетом максимально возможной нагрузки на крюке, при которой был бы двойной запас прочности, а при СПО тройной, наивыгоднейшим является четырехпятикратный запас.

Применять в талевых системах канаты с диаметром больше расчетного нельзя ввиду возможности его защемления в желобах шкивов и быстрого износа. Допускается применение канатов диаметром меньше расчетного на 10%. Необходимый для оснастки канат подбирают по паспорту и проверяют соответствие маркировки на бочке барабана паспортным данным, осматривают канат в соответствии с инструкцией и составляют акт приемки, о чем делают соответствующие записи в буровом журнале.

Фактический коэффициент запаса прочности каната проверяют путем сравнения агрегатной прочности каната, указанной в паспорте, с вероятной наибольшей нагрузкой на канат.

Для осмотра бочку с канатом устанавливают на козлы и вращают барабан по стрелке, указанной на бочке. При перемотке каната недопустимо образование петель и перекруток. Отрезают канат специальной канаторезкой. Перед тем, как отрезать канат, оба будущие его конца должны быть заделаны так, чтобы избежать их раскручивания. Концы заделывают плотной намоткой вязальной проволоки.

Новый канат следует хранить на барабане в помещении или под навесом, исключающим попадание влаги в барабан. Ржавые канаты, имеющие неплотности свивки прядей, порванные проволоки и другие дефекты к эксплуатации не допускаются.

Кронблок (рис. 3) является неподвижной частью талевой системы, монтируется на верхней раме мачты или на подкронблочных балках вышки. Представляет собой раму б, сваренную из профильного проката, на которой в опорах размещена ось 1 со шкивом 2 установленные на подшипниках качения 3.

Для защиты вращающихся шкивов и во избежание соскакивания каната на раме шарнирно укреплен кожух 5. Кронблок с тремя-четырьмя шкивами обычно выполняют одноосными с двумя опорами 4, с большим количеством шкивов — трехопорными.

Рис. 3. Кронблок

Талевый блок является подвижной частью талевой системы, подвешивается к кронблоку на талевом канате и соединяется с бурильными или обсадными трубами с помощью вертлюжной скобы, крюка или элеватора.

С целью уменьшения габаритных размеров талевые блоки независимо от грузоподъемности выполняют двухопорными. Конструкция талевого блока с двумя шкивами показана на рис. 4. В корпусе, состоящем из двух скрепленных болтами секций 1, установлена ось 2, на которой смонтированы шкивы 4 на подшипниках 3. В нижней части талевого блока имеется ось 5 для соединения с элеватором или вертлюгом-амортизатором.

Шкивы талевых блоков и кронблоков имеют одинаковую конструкцию.

Рис. 4. Талевый блок

БУРОВЫЕ ЛЕБЕДКИ, НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО

Лебедка основной механизм подъемной системы буровой установки. Она предназначена для проведения следующих операций:

спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

Удержания колонны труб на весу в процессе бурения или промывки скважины; приподъема бурильной колонны и труб при наращивании; передачи вращения ротору; свинчивания и развенчивания труб; вспомогательных работ по подтаскиванию в буровую инструмента, оборудования, труб и др.; подъема собранной вышки в вертикальное положение.

Буровая лебедка состоит из сварной рамы, на которой установлены подъемный и трансмиссионный валы, коробка перемены передач (КПП), тормозная система, включающая основной (ленточный) и вспомогательный (регулирующий) тормоза, пульт управления. Все механизмы закрыты предохранительными щитами. Подъемный вал лебедки, получая вращение от КПП, преобразовывает вращательное движение силового привода в поступательное движение талевого каната, подвижный конец которого закреплен на барабане подъемного вала. Нагруженный крюк поднимается с затратой мощности, зависящей от веса поднимаемых труб, а спускается под действием собственного веса труб или талевого блока, крюка и элеватора, когда элеватор опускается вниз за очередной свечой.

При подъеме колонны канат навивается на барабан лебедки под действием силы тяжести всей колонны, а свивается при спуске ненагруженного элеватора с небольшим натяжением. В процессе спуска колонн канат навивается при небольшом натяжении и большой скорости, а свивается под действием веса всей колонны. Это создает тяжелые условия работы каната, и он быстро изнашивается, особенно при многослойной навивке на барабан.

Мощность, передаваемая на лебедку, характеризует основные эксплуатационно-технические ее свойства и является классификационным параметром.

Присоединительные размеры буровой лебедки: диаметр талевого каната; расстояние от середины барабана до центра звездочки, установленной на валу ротора. Диаметр каната должен соответствовать размерам канавок на наружной поверхности барабана лебедки и размерам канавок шкивов талевой системы. В случае несоответствия канат будет быстро изнашиваться. Нарушение базового расстояния от середины барабана до центра роторной звездочки вызовет быстрый выход из строя цепи привода ротора и практически сделает невозможным нормальное бурение скважины роторным способом.

Современные отечественные буровые лебедки в основном выполняются по двум компоновочным схемам:

• лебедка со всеми компонующими сборками монтируется на одной общей раме; эти лебедки имеют один главный вал, приводимый в движение цепными трансмиссиями от коробки передач (ЛБ750, ЛБУ1100, ЛБУ1700 и др.);

• двух и трехвальные лебедки, в которых собственно лебедка совмещена с КПП и представляет собой один агрегат

Двух и трехвальные лебедки в настоящее время почти не изготовляются, но на нефтепромыслах они еще применяются.

Роторы, назначение и устройство

Роторы буровой установки предназначены для передачи вращения буровому инструменту при роторном бурении, периодическом проворачивания инструмента при бурении забойными двигателями, а также для удержания колонны бурильных и обсадных труб при спуско-подъёмных операциях. Ротор является редуктором, передающим вращение вертикально подвешенной колонне бурильных труб от горизонтального вала трансмиссий.

Ротор состоит из станины, имеющей расточку для стакана, в котором смонтирован приводной вал с конической шестернёй зубчатой передачи. В станине установлен основной упорный подшипник, на который упирается стол ротора с посаженным на него зубчатым венцом зубчатой передачи. Станина и стол ротора имеют кольцевые проточки, образующие лабиринтные уплотнения для предохранения масляной ванны от попадания раствора. В станину ротора запрессована втулка, образующая полость для масляной ванны основной опоры ротора. Снизу в станине установлен вспомогательный подшипник, предназначенный для центрирования стола ротора и восприятия направленных вверх нагрузок; подшипник опирается на фланец, который крепится болтами к нижнему торцу стола ротора. Фланец выполнен с цилиндрической вертикальной стенкой, образующий полость для масляной ванны вспомогательного подшипника. Для предохранения попадания раствора в масляную ванну снизу установлено лабиринтное кольцо, крепящееся болтами к станине ротора. Зазор между фланцем и лабиринтным кольцом перекрыт отбойным щитком, прикреплённым к фланцу вращающимся столом. Сверху установлена крышка ротора, прикреплённая к станине болтами. Приводной вал опирается на два конических подшипника и роликовый подшипник, которые смонтированы в стакане. Стакан со стороны шестерни перекрыт торцовой крышкой, а со стороны роликового подшипника – торцовым лабиринтным уплотнением.

Между подшипниками имеется полость для масляной ванны. На приводной вал устанавливается цепное колесо. По торцу диск стола ротора имеет вертикальные пазы, в которые входит фиксатор стопорного устройства стола. Фиксатор приварен к втулке, перемещающейся вертикальной в стакане, сверху к втулке приварена рукоятка с пластинами, входящими в пазы на крышке ротора. На одной пластинке имеется стрелка, указывающая положение фиксатора.

Снизу стопор подсоединён к пружине, удерживающей его в нужном положении. Стол ротора с наружного торца имеет квадратное углубление, в которое входит фланец втулки, устанавливаемой в стол со смонтированной в ней вертикальными стойками для поднятия клиньев пневматического клинового захвата (ПКР).

Частоту вращения ротора изменяют при помощи передаточных механизмов путём смены цепных колёс. В основном все роторы имеют одинаковую конструкцию, различаются по грузоподъёмности, проходным отверстиям в столе и приводом ведущего вала – цепным или карданным.

Монтируют ротор по центру вышечного основания на двух подроторных балках. Современные конструкции оснований вышечно-лебёдочного блока комплектуются под роторными балками, которые определяют место монтажа ротора. При агрегатном способе монтажа можно установить ротор на деревянных брусьях сечением 36 на 36 см с пазами под ротор шириной 15 см и глубиной 8-10 см. На основании ротор поднимают краном, а на подроторной балке – при помощи талевой системы. Монтируют ротор после установки шахтового направления, расстояние от нижней плоскости ротора до торца шахтового направления должно быть не меньше 400 мм.

Правильность монтажа ротора проверяется на точке пересечения шнуров, натянутых по диагонали ног вышки: вертикальная ось ротора должна совпадать с отвесом, опущенным из точки пересечения шнуров; в горизонтальной плоскости ротор проверяется по уровню. Если привод ротора осуществляется от цепной передачи лебёдки, то продольная ось ротора по приводному валу должна находиться на поперечной оси буровой. В этом случае проверяется правильность монтажа ротора по совпадению цепных колёс ротора и лебёдки в одной плоскости. Параллельное смещение колёс допускается не более 2 мм на 1 м длины – это проверка осуществляется с помощью шнура. Для предохранения ротора от смещения в сторону лебёдки, при натяжении цепи между станиной ротора и рамой лебёдки устанавливают распорку или ввинчивают упорные болты в кронштейн, приваренные к подроторным балкам.

БУРОВЫЕ НАСОСЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Буровые насосы и циркуляционная система выполняют следующие функции:

• нагнетание бурового раствора в бурильную колонну для обеспечения циркуляции в скважине в процессе бурения и эффективной очистки забоя и долота от выбуренной породы, промывки, ликвидации аварий, создания скорости подъема раствора в затрубном пространстве, достаточной для выноса породы на поверхность;

• подвод к долоту гидравлической мощности, обеспечивающей высокую скорость истечения (до 180 м/с) раствора из его насадок для частичного разрушения породы и очистки забоя от выбуренных частиц;

• подвод энергии к гидравлическому забойному двигателю.

Основной элемент бурового насоса представляет собой поршень, совершающий возвратно-поступательные перемещения в цилиндре и создающий давление для движения объема жидкости. Буровые насосы обычно используют для обеспечения циркуляции большого количества бурового раствора (19— 44 л/с) по бурильным трубам через насадки на долоте и обратно на поверхность. Следовательно, насос должен создавать давление, достаточное для преодоления значительных сил сопротивления, и перемещать буровой раствор.

Применяют насосы двух типов:

• двухцилиндровые насосы (дуплекс-насосы), включающие в себя два поршня двойного действия (в этом типе насоса поршень создает давление одновременно при поступательном и обратном ходе);

• трехцилиндровые насосы, в состав которых входят поршни одинарного действия (в этом типе насоса поршень создает давление только при поступательном ходе).

Регулировать объем и давление можно, изменяя внутренний диаметр цилиндра (путем использования цилиндровых втулок разных диаметров) или размеры поршня