ЛЕКЦИИ

по дисциплине «Расчёт и конструирование

машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов»

Список литературы:

1. УДК 622.242.001, И 48, Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчёт и конструирование бурового оборудования. Учеб. пособие для вузов. – М.: Недра,1985. – 452 с.

2. УДК 822.323: 002.5, Р24 Расчёт и конструирование нефтепромыслового оборудования: Учеб. Пособие для вузов / Л.Г. Чичеров, Г.В. Молчанов, А.М. Рабинович и др. – М.: Недра, 1987. – 422 с.

ЛЕКЦИЯ № 1

Раздел I. Расчёт и конструирование бурового оборудования

1. Выбор схемы и компоновка оборудования буровой установки

Разработка схемы и компоновки состоит из 2-х этапов: эскизного и технического.

На 1-м разрабатывают основную схему и общую компоновку оборудования и агрегатов в нескольких вариантах, не вникая в детали. Выбирают рациональный вариант.

На 2-м разрабатывают техническую компоновку оборудования. Уточняют конструктивное решение элементов, например, будет ли коробка передач цепной или зубчатой, вспомогательный тормоз гидравлическим или электродинамическим и т.д. После этого разрабатывается окончательный вариант схемы буровой установки.

При анализе схемы рассматриваются следующие факторы: простота схемы; быстрота и лёгкость монтажа, демонтажа и транспортировки; стабильность параметров после них; быстрое восстановление соосности валов; наименьшая металлоемкость конструкции; достаточная высота оснований для размещения противовыбросового оборудования; обеспечение требований техники безопасности.

Правила компонования

1). Важно выделить главное, установить параметры и варианты отдельных агрегатов. Например, привод может осуществляться от 1-го двигателя мощностью 1000 кВт или от 2х по 500 кВт.

2). Компоновка в плане определяет расположение агрегатов относительно оси скважины:

а) линейная компоновка применяется в основном при расположении оборудования (лебёдки, привода, насосов) на разных высотах.

б) при боковом расположении двигателей с карданными валами всё оборудование должно располагаться почти на одном уровне.

3). Компоновка по вертикали зависит от ряда факторов: глубины бурения, назначения установки, типа привода, способа монтажа и демонтажа, высоты пола буровой.

4). Транспортабельность. Должен быть решён вопрос о расчленении буровой установки на транспортабельные блоки. Габариты и масса блоков должны согласовываться с возможностями транспортных средств.

5). При выборе схемы необходимо принять вариант, обеспечивающий наибольший технико-экономический эффект.

6). Первичным звеном буровой установки является рабочее место, поэтому организация рабочего места должна быть типовой. В проекте должно быть предусмотрено оснащение рабочих мест:

а) основным и вспомогательным оборудованием,

б) приспособлениями для механизации работ,

в) способами и средствами связи между рабочими.

7). Общую компоновку оборудования буровой установки осуществляют после выбора схем расположения основных агрегатов.

Для защиты от непогоды и холода недалеко от буровой установки располагают жилые комплексы, связанные с буровой переходными мостками и оснащённые необходимыми видами удобств для обслуживающего персонала.

2. Разработка кинематической схемы

2.1. Общие положения

На 1-й стадии одновременно с разработкой компоновки оборудования следует разработать несколько вариантов кинематических схем, проанализировать их и выбрать наиболее эффективный вариант.

Кинематические связи между исполнительными механизмами (двигателями, крюком, столом ротора, поршнями насосов) – важнейший элемент при разработке эскизного проекта. Поэтому необходимо определить: скорости движения, пределы их регулирования, величины путей перемещения.

Сначала намечают кинематическую структуру (совокупность кинематических связей между двигателями и исполнительными механизмами). Связи бывают внутренними и наружными. Внутренние – связи исполнительных механизмов между собой (определяют только характер движения: вращательное или поступательное). Внешние – их связи с двигателями (определяют скорости и направления движения исполнительных механизмов).

Внешние соединяются с внутренними через промежуточные звенья внутренней кинематической цепи, называемыми ведомыми звеньями.

Для разработки кинематики буровой установки, сначала разрабатывают структурную, а затем конструктивную кинематические схемы.

Структурная схема устанавливает только взаимное расположение звеньев, органов настройки и их связей.

Конструктивная – кинематическая модель, в которой указываются средства реализации движения звеньев с соблюдением размеров и форм. На схеме указывается всё, что необходимо для изучения движения.

После установления законов движения, определения скоростей движения конечных звеньев приступают к разработке всей кинематической схемы буровой установки.

2.2. Требования, предъявляемые к кинематической схеме

1). В каждой буровой установке должны быть 3-и основные кинематические цепи: а) подъёмного механизма; б) привода ротора; в) привода насосов.

В совокупности они образуют кинематическую схему всей буровой установки.

2). Должен обеспечиваться необходимый диапазон регулирования скоростей движения ротора, подъёмного комплекса и насосов;

3). Должно обеспечиваться регулирование скоростей подъёма и спуска колонны бурильных труб;

4). Должно быть предусмотрено наличие дублирующих цепей, обеспечивающих бесперебойность работы.

5). Должно быть выбрано минимальное число передач;

6). Должно быть подобрано рациональное разложение общего передаточного отношения на частные;

7). Должно быть выбрано рациональное распределение частот вращения исполнительных механизмов (по геометрической прогрессии).

Критериями оценки степени сложности кинематической схемы являются: а) число элементов; б) число сложных элементов; в) расположение валов, цепных и клиноремённых передач.