Приложение Комплекс механизмов для механизации спо (асп и кмсп)

Существующие технические средства для выполнения СПО можно условно разделить на две группы:

1. Набор механизмов, в котором механизируются только определенная часть операций технологического процесса, например подъем, свинчивание-развинчивание труб.

2. Комплекс механизмов с механизацией или частичной автоматизацией всех основных операций.

Если в первом комплексе механизмов все основные технологические операции выполняются последовательно, то вторые -позволяют существенно сократить время подъема-спуска одной свечи за счет совмещения отдельных операций. Например, при подъеме бурильной колонны могут совмещаться операции спуска свободного элеватора, отвинчивания свечи и укладки предыдущей свечи в магазин.

Комплексы ликвидируют тяжелый труд верхового рабочего. Помощник бурильщика выполняет функции оператора, управляющего механизмами комплекса. Применение комплекса АСП (КМСП) при бурении нефтяных и газовых скважин обеспечивает:

• совмещение во времени спуска-подъема колонны бурильных труб или спуска-подъема элеватора с операциями по переносу и установке отвернутой свечи на подсвечник или к центру скважины, а также со свинчиванием-развинчиванием свечи с колонной бурильных труб;

• механизацию переноса свечи на подсвечник и в центр скважины;

• автоматический подхват и освобождение колонны бурильных труб;

• механизацию расстановки свечей, составленных из УБТ;

• фиксацию каждой свечи от выпадания из магазинов, автоматическое открывание и закрывание защелок магазина во время проведения СПО или при штормовом отстое (только для буровых судов и полупогружных платформ);

• автоматический останов тележки механизма расстановки свечей (МРС) против выбранной секции магазина;

• необходимую блокировку и сигнализацию положения механизмов с выводом сигналов на пульт управления комплексом во время проведения СПО;

• взаимную блокировку положения стрелы МРС и талевого блока.

Комплекс АСП (КМСП) на БУ представляет собой набор механизмов, которые размещаются на кронблоке, вышке и основании вышечного блока, а также подвешиваются к талевому блоку. Для работы комплекса АСП (КМСП) в составе БУ необходимо наличие специального оборудования: бурового ключа, талевого блока, пневматического клинового захвата - пневматических клиньев ротора (ПКР).

Устройство составных частей

1) Автоматический элеватор

Элеватор автоматический (ЭА, ЭАУМ) предназначен для автоматического захвата и освобождения колонны бурильных труб в процессе проведения СПО. Во время бурения к его скобе через специальную подвеску подвешивается вертлюг (описание конструкции дано в разделе «Элеваторы»).

Состоит из группы силовых деталей и рычажной системы (PC). Силовые детали воспринимают нагрузку от веса бурильной или обсадной колонны. PC управляет спуском-подъемом клиньев. Стакан элеватора имеет три наклонных паза, по которым перемещаются клинья, связанные со звеньями PC. Клинья подхватывают под торец верхнюю муфту колонны - элеваторы типа ЭА - или за конусную поверхность - элеваторы типа ЭАУМ.

Для принудительного подъема клиньев, освобождения элеватора от бурильной колонны на его копире установлено три пневмоцилиндра, штоки которых воздействуют на наружную каретку и подвешенные к ней клинья. При помощи штропов и осей ЭА (ЭАУМ) подвешиваются к талевому блоку.

2) Механизм расстановки свечей

Механизм расстановки свечей (МРС) 4 переносит отвернутую свечу с центра скважины на подсвечник 14 и обратно во время проведения СПО. Состоит из корпуса 4, внутри которого вправо-влево перемещается тележка 5. В раме тележки вперед-назад перемещается стрела 10. К головке стрелы крепится МЗС. Перемещение стрелы и тележки осуществляется от индивидуальных приводов. Привод содержит электродвигатель, который через предохранительную фрикционную муфту соединяется с червячным редуктором. Тележка перемещается относительно неподвижной цепи, протянутой вдоль направляющих, стрела перемещается вместе с закрепленной на ней цепью.

Отключение приводов осуществляется конечными выключателями, установленными на тележке, а также оператором с пульта АСП.

Для полупогружных и буровых судов предусмотрен дополнительно нижний МРС. Конструкция его аналогична верхнему МРС. Отличие состоит в том, что к его стреле крепится захват нижний (ЗН), который поддерживает низ свечи от раскачивания при ее переносе при сильном волнении моря.

3) Механизм захвата свечи

Механизм захвата свечи (МЗС) 11 предназначен для захватывания, приподъема и удержания отвернутой свечи, открывания кулачков ЦП 13 при выносе свечи с центра скважины. Кроме этого, наголовник МЗС открывает защелки в магазине при захвате свечи (только на буровых судах). МЗС крепится к головке стрелы МРС. Состоит из неподвижной каретки, в которой перемещается корпус. На корпусе закреплена скоба с двумя наклонными пазами для перемещения клиньев, с укрепленными на них захватными губками. Корпус МЗС через тягу и подъемный канат 8 соединяется со штоком блока цилиндров МПС.

4) Механизм подъема свечи

Механизм подъема свечи (МПС) 9 предназначен для спуска-подъема подвижных частей МЗС 11 при захвате и при подъеме отвернутой свечи и воспринимает нагрузку от ее веса. Устанавливается в вертикальном положении и удерживается специальной стойкой с площадкой. МПС представляет собой сдвоенный пневмоцилиндр. Нижний шток крепится к кронштейну, а к верхнему - подъемный канат 8. Цилиндры работают раздельно. При подъеме свечи оба цилиндра перемещаются относительно неподвижного штока, при этом происходит захват и приподъем свечи. В нижнем положении блок цилиндров фиксируется защелкой. Затем подается давление в штоковую полость верхнего цилиндра и происходит дальнейший подъем захваченной свечи из ЭАиТБ.

5) Поворотный кронштейн

Кронштейн поворотный (КП) (см. рис.3.2.21) обеспечивает нормальную работу кинематики МЗС при заполнении крайних секций магазина. Устанавливается на БУ, у которых количество секций в магазине превышает 8. В остальных БУ, где количество секций меньше 8, на подкронблочной площадке устанавливается блок.

КП устанавливается на подкронблочной площадке, состоит из поворотной колонны и стрелы с обводными шкивами для проводки подъемного каната 8. Поворот колонны осуществляется приводом через открытую зубчатую передачу. Колонна имеет два фиксированных положения, систему отключения привода.

6) Магазин для свечей и подсвечник

Магазины 12 и подсвечники 14 предназначены для складирования отвернутых свечей в вертикальном положении. Магазин 12 - сварная металлоконструкция, выполненная в виде гребенки. Подсвечник 14 - металлоконструкция, площадь которой разграничена на секции перегородками для направления движения низа свечи. Каждая секция подсвечника закрывается дверкой. На разделенные пальцы магазина для бурового судна установлены защелки, которые запирают каждую свечу. В исходном положении, когда магазин порожний, защелки открыты. При установке свечи, в результате удара свечой об упор, защелка закрывается, фиксируя свечу от выпадения при качке судна. Открывания защелки производится наголовником МЗС при захвате свечи. Магазины снабжены электрообогревом пальцев и защелок. Кроме того, при штормовом отстое магазины перекрываются запирающими рамами, а пакеты свечей обвязываются страховочными канатами и принайтовываются к кнехтам. Для сигнализации положения защелок «открыто - закрыто» на каждой имеется бесконтактный датчик с выводом сигнала на ПУ КМСП - 6500 БС.

7) Подвижный центратор

Центратор подвижный ЦП 13 удерживает верхний конец свечи на центре скважины в процессе ее свинчивания - развинчивания с колонной бурильных труб. ЦП перемещается по направляющим канатам 3, натяжение которых регулируется и поддерживается амортизаторами, установленными на кронблоке. Амортизаторы 2 также гасят энергию центратора при посадке его на конусные муфты направляющих канатов. ЦП состоит из корпуса с направляющими роликами и центрирующей головки. Проем в корпусе ЦП закрывается подпружиненными кулачками. Открывание кулачков осуществляется наголовником МЗС при выносе свечи с центра скважины, при заносе свеча сама утапливает кулачки.

8) В состав комплекса входят также ПКР и буровой ключ АКБ или КБГ. Их описание дано в соответствующих разделах.

Пост управления (ПУ) АСП (КМСП) 15 (см. рис.3.2.21) устанавливается на площадке, закрепленной за подсвечником. ПУ содержит два командоаппарата управления приводами перемещения тележки и стрелы МРС. Золотниковый кран управляет цилиндрами МПС. На кронштейне ПУ установлено зеркало для наблюдения за положением МЗС относительно секций магазина. На панели ПУ имеются лампочки сигнализации, системы блокировки «талевый блок - стрела», точной остановки тележки МРС напротив заданной секции магазина, а также сигнал «захват разрешен».

Если комплекс оснащен устройством точной остановки тележки напротив заданной секции магазина и КП, предусматриваются специальные пульты, установленные на этой же площадке в непосредственной близости от ПУ.

Схема работы

Схема работы комплекса механизмов типа АСП (КМСП). Последовательность выполнения СПО и положение механизмов АСП (КМСП) при этом показаны на рис. 3.2.22.

Подъем бурильной колонны:

1. ТБ находится в нижнем положении. Клинья ПКР опущены и удерживают колонну бурильных труб. Буровой ключ отведен от колонны. МРС переносит свечу с центра скважины на подсвечник.

2. ТБ поднимает колонну бурильных труб. Клинья ПКР подняты. Буровой ключ отведен. МРС продолжает переносить свечу с центра скважины на подсвечник.

3. ТБ, продолжая подъем, сталкивается с центратором и поднимает его. Буровой ключ отведен. Клинья ПКР подняты. МРС устанавливает свечу на подсвечник. МПС опускает МЗС со свечой, МЗС освобождает свечу.

4. ТБ поднял колонну на величину свечи. Клинья ПКР опущены и удерживают колонну. Буровой ключ подводится к колонне. МРС перемещает порожний МЗС в исходное положение. Центратор находится в верхнем положении, наТБ.

5. ТБ опускается по бурильной колонне. Клинья ПКР опущены. Буровой ключ отвинчивает свечу. МРС перемещает МЗС к центру скважины. Центратор опускается в исходное положение, центрируя свечу.

6. МЗС подводится к отвинченной свече. ТБ находится в нижнем положении. Клинья ПКР опущены. Буровой ключ отведен. МЗС подведен к свече. МПС поднимает МЗС со свечой. МРС выводит свечу из ТБ и центратора и переносит ее на подсвечник.

Спуск бурильной колонны:

1. ТБ с ЭА находятся в нижнем положении. Клинья ПКР опущены и удерживают колонну. Буровой ключ отведен. МРС устанавливает свечу на центр скважины. МПС опускает свечу в центре скважины.

2. Порожние ТБ и ЭА поднимаются по свече. Клинья ПКР опущены. Буровой ключ свинчивает свечу с бурильной колонной. Верхний конец свечи удерживается ЦП. МРС перемещает МЗС за следующей свечой.

3. ТБ поднят на величину свечи. ЭА подхватывает колонну под верхний буртик. Буровой ключ заканчивает свинчивание. МЗС захватывает свечу.

4. МРС продолжает перенос свечи с подсвечника к центру скважины. Буровой ключ отводится от бурильной колонны. ТБ и ЭА приподнимают бурильную колонну.

5. ТБ и ЭА опускают бурильную колонну. ЦП движется вместе с ТБ, а затем садится на конусные опоры направляющих канатов.

6. ТБ и ЭА опустил бурильную колонну на величину наращенной свечи. Клинья ПКР опущены. Буровой ключ отведен. МРС перемещает МЗС со свечой в центр скважины.