Госник

Рис– Схема гидроциклона:

А – траектория очищенного раствора; Б – траектория крупных частиц; 1 – патрубок входной; 2 – патрубок отводной; 3 – патрубок выкидной; 4,5 - манометры

20. Силовой привод буровой установки. Характеристика и предъявляемые требования. Правила эксплуа-тации.

Силовым приводом называется совокупность двигателей передающих и регулирующих устройств осуществляющих подвод механической энергии к исполнительным агрегатам, машинам и механизмам.

В зависимости от используемого первичного источника энергии приводы делятся на автономные (не зависящие от системы энергоснабжения) и неавтономные (зависящие от системы энергоснабжения, т. е. с питанием от промышленных электрических сетей). К автономным приводам

относятся установки с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и с газотурбинными двигателями. К неавтономным приводам относятся установки с электродвигателями, питаемыми от сети трехфазного переменного тока. В зависимости от способа привода исполнительных механизмов силовой привод буровой установки может быть одиночным или групповым.

Основные требования, предъявляемые к силовому приводу:

соответствие мощности и гибкости характеристики (т. е. изменение крутящего момента и частоты вращения в зависимости от условий работы исполнительных механизмов), достаточная надежность, долговечность, небольшая масса и экономическая эффективность).

Мощность силового привода — это номинальная установленная мощность всех двигателей N = Ni , где Ni —номинальная мощность двигателя, кВт.

Гибкость характеристик — способность силового привода автоматически или при участии оператора в процессе работы быстро приспосабливаться к изменениям нагрузок и частот вращения исполнительных механизмов.

Мощность, тип и число двигателей, способ передачи энергии и схему компоновки силового привода выбирают с учетом характера и предела изменения рабочих нагрузок.

Режимы работы силовых приводов непостоянны. Различают три режима работы силового привода: пиковые с кратковременными нагрузками и использованием максимальной мощности двигателей (аварийные работы); повторнократковременные нагрузки в период СПО; пусковые и длительные режимы, используемые для привода ротора и насосов в процессе бурения.

Пусковые и регулировочные характеристики силовых приводов Силовой привод с механической трансмиссией имеет пусковые характеристики, которые зависят только от свойств двигателя и

муфт сцепления, используемых при кратковременных режимах пусков и остановок. Разгон трансмиссии происходит под нагрузкой при включенной муфте. При этом двигатель преодолевает сопротивления от статического (рабочего) сопротивления, инерционных сил трансмиссии и сопротивления собственных вращающихся частей, т. е. уравнение механического равновесия при переходных процессах имеет следующий вид:

Мд — Мст — Мид — Мит = О, где Мд и Мст — крутящий момент соответственно двигателя и статических сопротивлений; Мид и Мит — моменты

инерционных сил вращающихся частей соответственно двигателя и трансмиссии. Инерционные моменты : Миi = Ioi*εi

Здесь Ioi —момент инерции вращающихся частей двигателя и трансмиссии, Н-м.с2; εi —угловое ускорение валов, рад/с2. Привод буровых установок должен быть надежным и экономичным, безопасным и удобным в управлении, компактным и сравнительно небольшой удельной массы, транспортабельным и приспособленным для монтажа, эксплуатации и ремонта в полевых условиях. Мощность, диапазоны регулирования частоты вращения и вращающего момента выводного вала привода определяются нагрузками и режимом работы приводимых машин и механизмов. При работе на аварийных режимах должна обеспечиваться надёжность. Выбранный привод должен обеспечить сочетание высокой производительности буровой установки

сминимальной стоимостью 1 м проходки. Силовой привод должен иметь гибкую (мягкую) характеристику.

21.Система управления буровой установки. Управляющие и исполнительные механизмы.

Системы управления буровых установок обеспечивают взаимодействие, маневренность всех механизмов и выполняют следующие функции:

1)пуск и остановку двигателей;

2)включение и выключение трансмиссий, блокирующих двигатели и передающих мощность на буровые насосы, ротор или лебедку;

3)включение и выключение буровых насосов, лебедки, ротора, механизма подачи, регулирующего тормоза (гидравлического или электрического) и других устройств;

4)изменение скорости вращения барабана лебедки и ротора;

5)торможение и растормаживание барабана лебедки;

6)включение и выключение устройств для свинчивания и отвинчивания бурильных труб;

7)управление работой клиньев и других механизмов при отвинчивании и установке бурильных свечей в магазин в процессе спуска и подъема колонны;

8)включение и выключение компрессора, вспомогательной лебедки или насоса, осветительной установки, устройств для очистки и приготовления промывочной жидкости и других вспомогательных механизмов.

Вся система управления состоит из следующих основных устройств:

1)устройства для подготовки рабочего агента (воздух, жидкость, электроэнергия) и поддержания его параметров;

2)управляющих устройств для управления исполнительными механизмами (многоходовые краны различных типов, выключатели, реле и так далее);

3)исполнительных механизмов – пневматических муфт, цилиндров, диафрагм или других устройств, непосредственно осуществляющих функции соединения валов, тормозов и так далее.

Агрегаты этих трех групп соединены между собой коммуникациями (устройствами для подвода рабочего агента к исполнительным устройствам).

Для передачи команды исполнительному устройству на небольшие расстояния (1 – 2 м) применяют механические передачи. При расстояниях более 2 м или больших усилиях используют пневматические системы, гидравлические и электрические устройства.

Основными исполнительными механизмами системы управления являются муфты сцепления, тормоз, цилиндры пневмораскрепителя, клиновых захватов и др.

Пневматическая система управления. На рисунке 14.1 приведена наиболее распространенная схема пневматического управления буровой установкой. Питание системы рабочим агентом – сжатым воздухом осуществляется двумя компрессорами. Компрессорная станция соединена общим воздухопроводом с воздушным резервуаром.

Между каждым из компрессоров и резервуарами установлены обратные клапаны, свободно пропускающие воздух из цилиндров компрессора в резервуар и перекрывающие проход воздуха в обратном направлении в маслоотделитель.

Воздушные резервуары предназначены для выравнивания давления в системе пневматического управления и являются аккумуляторами энергии.

Рисунок 14.1 – Схема пневмоуправления 1 – компрессоры; 2 – обратные клапаны; 3 – регулятор давления; 4 – маслоотделитель; 5 – резервуар; 6 – манометр; 7 –

предохранительный клапан; 8 – вентиль; 9 – влагоотделитель и осушитель воздуха; 10 – трубопроводы; 11 – управляющий кран; 12 – вертлюжок; 13 – клапан-разрядник; 14 – муфта сцепления; 15 – регулирующий клапан 16 – цилиндр пневматический На воздушных резервуарах устанавливают предохранительный клапан, манометр и спускной вентиль. Из резервуара прежде чем попасть в управляющие устройства воздух отделяется от влаги и осушается.

Управление агрегатами осуществляется кранами. Из кранов воздух поступает в исполнительный механизм, муфту или цилиндр.

Впневматическом управлении фрикционными муфтами могут быть применены две системы питания воздухом: прямоточная и замкнутая с отсекающими клапанами. При прямоточном питании воздушная камера включенной муфты непосредственно соединена с магистралью сжатого воздуха, при выключенной муфте – сообщена с атмосферой. Все части системы пневматического управления в этой схеме находятся под постоянным давлением. При системе питания с отсекающими клапанами камера муфты соединена с магистралью сжатого воздуха только в период наполнения. В течение остального времени камера и часть трубопровода, находящаяся во вращающихся деталях, отсекаются от воздушной магистрали специальным клапаном.

Питание муфт, сидящих на валах, торцы которых недоступны для подвода воздуха, осуществляются кольцевыми вертлюжками.

Всхемах с отсекающими клапанами давление в полости вертлюжка поднимается только во время включения муфты. Схема пневматического управления с отсекающими клапанами недостаточно надежна из-за пропуска воздуха в клапанах. При утечке воздуха из отсеченного объема через малейшие неплотности или при расстройстве соединений падение давления в камере муфты не компенсируется подачей новых порций воздуха из магистрали.

Прямоточная система более надежна.

Управляющие пневматические устройства

Вкачестве управляющих устройств в пневматических системах буровых установок применяют клапанные, золотниковые отсекающие и мембранные регулирующие краны.

Для управления одним устройством применяют двухклапанные краны. Для одновременного управления двумя и большим количеством устройств с целью сокращения количества управляющих рукояток и обеспечения блокировки применяют четырех-

и многоклапанные краны. Двухклапанные краны имеют обычно эксцентриковое управление, а четырех- и многоклапанные краны управляются дисками или валиками с кулачками.

Многоклапанные краны обычно применяют для управления коробками передач с включением скоростей при помощи пневматических муфт. Управление кулачковым валом в этих случаях осуществляется штурвалом или рукояткой с круговым вращением.

Регулирующие краны применяют для устройств, требующих регулирования или поддержания требуемой величины давления воздуха, например, в цилиндрах тормозов, управлении подачей топлива дизелей и др.

Пульты управления

Вбуровых установках управление почти всеми механизмами осуществляется бурильщиком со своего поста, для чего большинство механизмов сосредоточивается на пульте.

Компрессоры. Снабжение сжатым воздухом аппаратов пневматического управления буровыми установками осуществляется от небольших компрессорных станций, устанавливаемых на буровой. В установке предусматриваются два компрессора, один из которых является резервным.

Компрессор для буровых установок подбирают с запасом по давлению в 15 – 25% от наивысшего рабочего давления, принятого для системы. Для обеспечения запаса воздуха производительность каждого компрессора выбирается в 1,5 – 2 раза больше максимальной потребности сжатого воздуха буровой установкой.

Вбуровых установках используют одно- и двухступенчатые поршневые компрессоры различных конструкций.

Регулятор давления предназначен для автоматического поддержания необходимого давления в системе пневматического управления. В большинстве случаев применяют электрические регуляторы.

При повышении давления до установленной наибольшей величины регулятор разрывает электрическую цепь, а при последующем падении давления до допустимого минимума вследствие расхода воздуха вновь автоматически замыкает ее. Механическое управление. Механические системы применяются как местное или дублирующее управление или там, где пневматизация и электроуправление нецелесообразны.

Из механических передач чаще всего применяются рычажковые, тяговые, кулачковые, тросовые и др.

Однако чаще всего механическое управление является составной частью пневматической или электрической системы управления несколькими двигателями силовых приводов буровых установок.

Электрическое управление повышает точность и оперативность цепи управления.

При регулировании одновременно нескольких двигателей их механизмы топливоподачи механически связываются общей системой.

22. Противовыбросовые оборудования. Система обвязки и работы узлов.

Данное оборудование предназначено для герметизации устья скважины с целью предотвращения открытых выбросов жидкости, газа или газожидкостной смеси в процессе бурения, опробывания, испытания и освоения скважин.

Условие возникновения выброса:

P PПЛ g hCKB

Данное оборудование должно обладать абсолютной надежностью, при этом должны выполняться следующие функции:

1)расхаживание, проворачивание и протаскивание бурильных труб с замками и обсадных труб;

2)закрытая циркуляция промывочной жидкости;

3)закачка раствора в пласт.

Всостав противовыбросового оборудования входит:

1)превенторы, устьевая крестовина, надвенторная катушка, разьемный желоб (стволовая часть превенторной установки);

2)манифольды для обвязки (обеспечивают управление превенторной установкой в процессе выбросов);

3)станция управления.

Превенторы испытывают на прочность и герметичность. При испытании на прочность пробное давление назначается в зависимости от допускаемого рабочего:

p 2 pP для превенторов с диаметром проходного отверстия менее 350 мм и рабочим давлением не более 70 Мпа; p 1,5 pP для превенторов с диаметром проходного отверстия более 350 мм и рабочим давлением более 70 Мпа;

При испытании на герметичность p pP Основные параметры превенторов:

1)диаметр проходного отверстия превенторной установки;

2)рабочее давление как самой установки, так и манифольда. Схемы монтажа превенторных установок бывают следующих видов:

1)двухпревенторные с двумя линиями манифольда;

2)трехпревенторные с двумя линиями манифольда;

3)трехпревенторные с тремя линиями манифольда;

4)трехпревенторные с четырьмя линиями манифольда.

Превенторы бывают трех видов:

1)плашечные – глухие и проходные, для полного перекрытия отверстия или кольцевого пространства;

2)универсальные – для перекрытия отверстия, если в нем находится любая часть бурильной колонны;

3)вращающиеся – для уплотнения устья скважины с вращающейся в ней трубой или ведущей трубой. ПЛАШЕЧНЫЕ ПРЕВЕНТОРЫ.

1 - резиновый уплотнитель;

2 - металлический вкладыш;

3 - корпус плашки;

4 - Г-образный захват;

5 - гидроцилиндр;

6 - поршень гидроцилиндра;

7 - корпус превентора;

8 - маслосистема;

9 - крепление для ручного уплотнения.

Где ПП – превентор плашечный; 152 – условный диаметр, мм; 10 – рабочее давление, МПа.

Характеристика:

1)условный диаметр 152…520 мм;

2)рабочее давление 10…70 МПа;

3)диаметр уплотняемых труб 50…426 мм;

4)масса 1,65…2,8 т.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПРЕВЕНТОР. Герметизирует устье скважины при наличии в ней колонны, при этом сохраняя герметичность при протаскивании труб и при их проворачивании, расчетное время закрытия 30 секунд.

1 - корпус;

2- резино-металлическая манжета;

3- маслопроводы;

4- поршень;

А – камера для прекращения работы; Б – камера для активизации работы.

Показатель надежности уплотнительных манжет – средняя наработка на отказ. Кольцевой уплотнитель (манжета) позволяет:

1)протаскивать колонну до 2000 м с замками и муфтами с конусными фасками до 18 0 ;

2)расхаживать и проворачивать колонну;

3)многократно открывать и закрывать колонну.

Шифр: ПУ-120-32;

Где ПУ – превентор универсальный; 120 – условный диаметр, мм; 32 – рабочее давление, МПа.

ВРАЩАЮЩИЙ ПРЕВЕНТОР. Он обеспечивает вращение, подъем и спуск бурильной колонны при герметизированном устье.

Шифр:ПВ-156-32;

Где ПВ – вращающий превентор; 156 – условный диаметр, мм; 32 – рабочее давление, МПа.

Характеристики:

1)обеспечение необходимых размеров пола буровой и пространства для монтажа устьевого оборудования;

2)достаточная прочность и жесткость для восприятия нагрузок;

3)быстрота и удобство монтажа, демонтажа и транспортировки;

4)сохранность при многократных транспортировках.

Основания подразделяются на мелко- и крупноблочные Нагрузки, действующие на основание:

1)вес вышки и ее усилие;

2)вес бурового оборудования;

3)вес свечей;

4)вес колонны, установленной на роторе.

Вбуровых установках основание можно разделить на блоки:

1)вышечный блок;

2)лебедочный блок;

3)блок подсвечников;

4)блок силовых агрегатов;

5)блок буровых насосов;

6)блок для оборудования, предназначенного для приготовления и очистки буровых растворов;

7)блок под емкости химических реагентов.

Основные параметры оснований:

1)наибольшая нагрузка;

2)высота пола буровой;

3)площадь подсвечников.

Наибольшая нагрузка-максимально допустимая нагрузка на ротор и нагрузка на подсвечник, которая создается весом бурильной колонны при наибольшей глубине бурения.

Отметка пола буровой определяется двумя факторами: необходимостью размещения противовыбросового оборудования на устье скважины и обеспечением работы системы очистки раствора и буровых насосов под заливом.

Рисунок 11.1 – Схема определения высоты пола буровой установки по высоте противовыбросового оборудования:

1-головка колонная; 2-крестовина; 3-превентор плашечный с дистанционным управлением (2 штуки ); 4-превентор универсальный; 5- превентор вращающийся; 6- ротор Необходимая высота пола буровой при установке противовыбросового оборудования определяется (рисунок 11.1) как сумма

высот отдельных устройств, входящих в комплект сборки, с учетом высоты установленного на подроторные балки ротора. Если ротор снабжен встроенными клиньями, необходимо учитывать и их высоту.

Таким образом, при установке противовыбросового оборудования необходимая высота пола буровой

H = h1+ +h2, (11.1)

где h1-высота превенторной сборки;

-зазор между клиньями и превенторной сборкой, обычно принимаемый равным 50-70 мм; h2-расстояние от пола буровой до низа ротора или встроенных клиньев.