3. ПОКАЗАТЕЛИ НАЗНАЧЕНИЯ

3.1.Показателиназначенияиихместо

воценкекачестваизделия

Качество изделий характеризуется тремя группами измеряемых показателей: функциональные, ресурсосберегающие и природоохранные. Функциональные показатели качества выражают потребительские свойства изделий и включают показатели технического эффекта, надежности, эргономичности и эстетичности.

Показатели технического эффекта следует называть показателями назначения, поскольку они характеризуют способность изделия выполнять свои функции с заданными параметрами в заданных условиях его использования. Следует различать технологические и технические показатели назначения, которые взаимосвязаны между собой. К первым следует отнести две группы показателей: 1) определяемые условиями использования техники (глубина

иконструкция скважин, условия залегания продуктивных пластов, дебит

ипластовое давление и т. д.); 2) характеризующие предполагаемые технические и экономические результаты применения в заданных условиях (производительность техническая и коммерческая, себестоимость и рентабельность

ит. д.).

Технические показатели являются производными от задаваемых технологических показателей назначения и определяют возможности проектируемого оборудования обеспечить достижение последних в процессе эксплуатации. В эту группу относят параметры, отражающие силовые, скоростные и другие эксплуатационные возможности оборудования: мощность и КПД привода, скорость подъема крюка талевых систем, частоту вращения стола ротора, подачу и развиваемое давление насосов, габариты, массу и т. д. Эти параметры являются изначально определяющими технический уровень оборудования при оценке его качества путем сопоставления с техническим уровнем изделий-аналогов, закладываются в технические характеристики перспективных образцов и стандарты. Но при оценке качества изделия высокие показатели назначения хотя и играют главенствующую роль, но должны рассматриваться в комплексе с другими функциональными показателями качества, а также с ресурсосберегающими и природоохранными. При недостаточном уровне последних изделие может быть забраковано, поэтому разработчики и производители оборудования должны находить и реализовывать конструктивно-технологические решения по обеспечению всех показателей его качества.

3.ПОКАЗАТЕЛИ НАЗНАЧЕНИЯ

3.1.Показатели назначения и их место в оценке качества изделия

3.2.Взаимосвязьмеждуэффективностью

ипроизводительностьюмашины, агрегата

иихпоказателяминазначения

На выбор технологических и, соответственно, технических параметров оборудования нефтегазового комплекса влияет множество факторов: при- родно-климатические и горно-геологические условия залегания месторождений углеводородного сырья, наличие транспортных и энергетических сетей, ремонтных баз и т. д. Совокупное влияние указанных факторов отражается на экономической эффективности использования оборудования и повышает роль его производительности как главного технологического показателя назначения. Например, в проектируемое буровое оборудование должны закладываться высокие показатели по механической и рейсовой скорости бурения, проходке за станкомесяц; в скважинное оборудование для подъема нефти и газа –по суточным, месячным и годовым объемам добычи.

Среди показателей назначения выделяют главные показатели, которые используются для классификации оборудования, применяемого в одних и тех же целях, т. е. в технологических циклах, идентичных по содержанию процессах производства, но разных по масштабам работ и объемам продукции в этих циклах. Классификация различных видов буровой и нефтепромысловой техники по главным показателям назначения позволила строить типоразмерные параметрические ряды по многим ее видам. Например, для буровых установок классификационными показателями назначения являются допускаемая нагрузка на крюке и глубина бурения скважин. На рис. 3.1 показана классификация буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения по максимально допустимой нагрузке на крюк Рк и максимальной глубине бурения с разделением на 11 классов.

3.ПОКАЗАТЕЛИ НАЗНАЧЕНИЯ

3.2.Взаимосвязь между эффективностью и производительностью машины, агрегата и их показателями назначения

Рис. 3.1. Классификация буровых установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения: 1, 2, 3, … 11 – классы установки; Рк –допустимая нагрузка на крюке; штриховая кривая отмечает предел минимальных глубин рационального использования установок

Свои главные параметры назначения, используемые для классификации и построения стандартизованных параметрических рядов, имеют и агрегаты, механизмы, устройства, входящие в состав буровых установок. Так буровые лебедки разделяются по нагрузке на крюке и расчетной мощности привода, буровые насосы – по мощности, подаче и развиваемому давлению, буровые роторы – по диаметру проходного отверстия и приводной мощности, вертлюги – по допускаемой нагрузке на ствол. Противовыбросовое оборудование различают по условному диаметру проходного отверстия стволовой части и рабочему давлению. Диаметр проходного отверстия и рабочее давление также являются главными параметрами назначения плашечных и универсальных превенторов, входящих в состав противовыбросового оборудования.

Классификации и размерные параметрические ряды построены по погружным штанговым насосам и их приводу, станкам-качалкам, электроцентробежным насосным установкам, компрессорам различного назначения и многим другим видам оборудования. Определение типоразмеров параметрических рядов производится с помощью оптимизационных расчетов на основе экономических критериев. Это позволяет заложить данные классификации и ряды в основу действующих ныне научно обоснованных стандартов на типы

3.ПОКАЗАТЕЛИ НАЗНАЧЕНИЯ

3.2.Взаимосвязь между эффективностью и производительностью машины, агрегата и их показателями назначения

ипараметры, а также на основные технические требования по всему спектру техники в нефтегазовой отрасли.

Всправочной и учебной литературе приводятся рекомендации по расчетам и выбору рациональных типоразмеров в соответствии со стандартами практически по всем видам оборудования для конкретных условий и областей применения [5, 6, 16]. В ряде случаев удобно использовать таблицы, диаграммы, графики и номограммы.

Главные технические параметры назначения оборудования являются основой для разработки принципиальных, кинематических и компоновочных схем и конструктивных решений, являются основой для кинематических, силовых и прочностных расчетов проектируемого оборудования.

Кроме того, они определяют и его другие свойства и качества, прежде всего технологичность в изготовлении, монтажеспособность, транспортабельность, ремонтопригодность.

3.3.Критерииоптимизациипараметровмашин,

ихвыбориобоснование

Эффективность и соответственно производительность оборудования находятся в функциональной зависимости от главных технических параметров оборудования и прежде всего мощности и КПД его привода, поэтому в качестве критериев оптимизации этих показателей выбирают либо стоимость единицы выполненного объема работ или добытой продукции (руб./т нефти, руб./1000 м3 газа, руб./м бурения скважины и т. д.), либо показатель производительности оборудования в единицу времени (м3/сут. добычи нефти или газа, м/ч или м/станко-месяц бурения и т. д.). Зависимости между этими экономическими показателями и мощностью оборудования или другими его показателями показаны на следующих примерах.

Ожидаемый суммарный объем бурения скважин буровой установкой в течение определенного отрезка времени (месяц, год) обозначим H, м. Допустим, что затраты на выполнение этого объема не должны превышать Z, руб. Тогда эффективность применения буровой установки можно оценивать по удельной себестоимости 1 м проходки скважины z = Z/H. Величины H и z будут главным образом зависеть от производительности, выражаемой рейсовой скоростью бурения Vp. Рейсовая скорость бурения зависит от производительности спускоподъемных операций (СПО) Vспо, а также от механической скорости «чистого» бурения Vм, глубины скважины L и проходки за рейс h.

Производительность спускоподъемных операций зависит прежде всего от уровня совершенства буровой установки, спускоподъемный комплекс которой должен обеспечивать работу бурильной колонны на оптимальных скоростях спуска и подъема, а вспомогательные процессы при этом выполняться с максимальным использованием средств механизации и автоматизации. Производительность же непосредственно процесса углубления скважины

3.ПОКАЗАТЕЛИ НАЗНАЧЕНИЯ

3.3.Критерии оптимизации параметров машин, их выбор и обоснование

обеспечивается выбором рациональных конструкций долот и поддержанием оптимальных параметров режима бурения: осевой нагрузки на долото, частоты его вращения и подачи промывочной жидкости. Оптимальные скорости выполнения рабочих процессов основных агрегатов буровой установки при необходимых значениях нагрузок обеспечиваются выбором силового привода агрегатов с требуемой мощностью Рдв, частотой вращения выходного его вала nдв и КПД этого привода η на основе стандартизованных значений расчетных мощностей привода этих агрегатов: лебедки – Pл, ротора – Pр,

насоса – Pн.

Тогда расчет удельных затрат на один метр бурения скважин может быть представлен в виде алгоритма последовательного определения:

1) производительности спускоподъемных операций в зависимости от механической скорости подъема и спуска бурильной колонны, скорости выполнения вспомогательных операций при СПО, глубины скважины и мощности, затрачиваемой на привод лебедки при подъеме:

2) производительности процесса непосредственно углубления скважины, выраженной через механическую скорость бурения, от мощности на привод ротора и буровых насосов:

3) рейсовой скорости бурения от производительности СПО и механической скорости бурения, от величины проходки за рейс:

4) суммарного объема бурения в рассматриваемом периоде от факторов, функции которых определены в предыдущих пунктах:

5) удельного объема затрат от изменения величины суммарного объема бурения под воздействием факторов, повышающих производительность основных процессов проходки скважины:

Последняя формула характеризует обратную зависимость удельных затрат от рейсовой производительности бурения и использования приводной мощности основных агрегатов при условии, что буровой подрядчик должен уложиться в определенную сумму, выделяемую на бурение на определенный период, т. е. Z = const. Алгоритм поиска минимума удельных затрат может

3.ПОКАЗАТЕЛИ НАЗНАЧЕНИЯ

3.3.Критерии оптимизации параметров машин, их выбор и обоснование

быть реализован с помощью компьютерной программы, в которой будет заложено варьирование значения Pi – изменение расходуемой мощности приводов основных агрегатов в зависимости от задаваемых режимов их работы в условиях данной скважины.

Задача оптимизации показателей назначения может также ставиться при условия H = const и нахождения суммарной величины затрат Z как переменной величины, зависящей от рейсовой скорости бурения и затрат мощности на привод основных механизмов.

Для скважинных штанговых насосных установок главными классификационными параметрами (показателями назначения) являются подача продукции в единицу времени и предельная глубина спуска штанговых насосов; для бесштанговых скважинных насосов – подача, м3/сут., и развиваемый напор, с которым необходимо поднимать продукцию. Для фонтанной арматуры в качестве таких параметров задаются давление в проходных каналах и диаметры этих каналов. Проектирование агрегатов для ремонта скважин определяется заданной грузоподъемностью подъемного механизма агрегатов, глубиной бурения, глубиной ремонтируемых скважин и т. д. Для скважинного оборудования, используемого для подъема продукции на поверхность (независимо от способа подъема), при определении его параметров должны учитываться, кроме приведенных показателей, диаметры эксплуатационных колонн и диаметры насосно-компрессорных труб. Способы подъема продукции и соответствующие виды оборудования для этого имеют области рационального применения. По приведенным показателям определяют мощность насосов, их геометрические параметры и массу. При выборе типоразмера оборудования для подъема жидкости из скважины из стандартного параметрического ряда также целесообразно базироваться на оптимизационных расчетах.

Контрольныевопросы

1.Чем отличаются главные технологические показатели назначения от технических показателей и в чем выражается связь между ними?

2.Какие показатели являются главными классификационными параметрами буровых установок, буровых лебедок, роторов, буровых насосов и вертлюгов?

3.Какие показатели являются главными классификационными параметрами фонтанной арматуры, бесштанговых скважинных насосов и штанговых насосных установок?

4.Факторы, учитываемые наряду с главными показателями назначения при проектировании оборудования для подъема нефти и газа из скважины.

5.Критерии оптимизации главных показателей назначения буровых установок для глубокого разведочного бурения на нефть и газ.

6.Критерии оптимизации главных показателей назначения оборудования для подъема нефти и газа из скважины.