Вивчення процесу монтажу бурових вишок щоглового типу

1 Мета роботи

1.1 Вивчення процесу монтажу бурових вишок щоглового типу та технічних засобів для його реалізації.

1.2 За результатами проведення заняття студент повинен

знати:

- конструкції бурових вишок щоглового типу;

- існуючі способи складання бурових вишок щоглового типу;

- існуючі способи підйому бурових вишок щоглового типу;

- загальний порядок монтажу бурових вишок щоглового типу;

- правила безпеки при монтажі бурових вишок.

вміти:

- визначати параметри та вибирати необхідне обладнання для монтажу конкретної вишки щоглового типу;

- складати схеми розміщення обладнання перед монтажем;

- розробляти план-графік монтажу бурової вишки щоглового типу;

- розробляти монтажну схему бурової вишки щоглового типу.

2 Необхідні матеріали для проведення заняття та тривалість заняття

2.1 Макети бурових вишок щоглового типу.

2.2 Ілюстрації процесу монтажу (плакати, креслення, схеми та фотографії, навчальний кінофільм).

2.3. Вимірювальні прилади (лінійка, рулетка).

2.4 Технічні та нормативні документи на монтаж бурової вишки щоглового типу.

2.5 Тривалість заняття – 6 год.

Під час самостійної роботи студенти працюють індивідуально над завданням, оформляють звіт з роботи, готуються до його захисту.

3 Основні теоретичні відомості

Бурові вишки призначені для виконання наступних операцій:

- проведення спуско-підіймальних операцій з бурильними і обсадними трубами;

- утримання бурильної колони талевою системою при бурінні;

- розміщення комплекту бурильних труб і обважнених бурильних труб при підйомі труб з свердловини;

- розміщення талевої системи і засобів механізації спуско-підйомних операцій, платформи верхового робочого, системи верхнього приводу (при наявності), допоміжного обладнання.

Згідно з експлуатаційно-технічними вимогами бурові вишки повинні:

- володіти достатньою міцністю і стійкістю при максимальних навантаженнях, що виникають в процесі буріння або ліквідації аварій;

- мати необхідну висоту і габарити для забезпечення розміщення талевого блоку, елеватора та для здійснення операцій з бурильними колонами і свічками;

- мати відповідну масу, габаритні розміри для забезпечення транспортування та ефективного виконання монтажно-демонтажних робіт.

Щодо конструкції, бурові вишки поділяються на два типи – баштові і щоглові.

Приклад маркування вишки щоглового типу:

Уралмашзавод - УМ45/225-Р,

де У – виготовлена на Уралмашзаводі;

М – щоглова («мачтова»);

45 – віддаль від стола ротора до низу рами кронблока, м;

225 – максимальне навантаження, тс;

Р – розстановка свічок здійснюється вручну.

В позначенні можуть бури використані наступні символи:

ВБ – вишка баштова;

4 – вишка чотирьохопорна;

А – комплектується комплексом АСП;

П – для плавучої бурової установки;

АР – вишка забезпечує роботу з бурильними свічками за допомогою комплексу АСП і ручне розташування НКТ з одночасним розміщенням двох комплектів труб.

Щоглові бурові вишки виготовляються А-подібні, П-подібні і чотирьохопорні. А-подібні вишки використовуються в бурових установках класу 5 (3200/200) та 7 (5000/320), П-подібні - в бурових установках класу 7 (5000/320). Чотирьохопорні щоглові вишки використовуються в бурових установках класу 8 (6500/400) та 9 (8000/500).

Щоглові А-подібні і П-подібні бурові вишки виготовляються окремими секціями, виконаними за допомогою зварювання у вигляді решітчастих ферм. В січенні ферми мають вигляд рівностороннього трикутника або прямокутника. Секції кріпляться фланцями, які з’єднуються між собою болтами або спеціальними швидкорозбірними хомутами. Нижні і верхні секції мають шарнірні опори. Верхні секції з’єднуються шарнірно з підкронблочною рамою, яка є з’єднуючою ланкою в верхній частині вишки.. Додатково щоглові частини вишки в верхній частині шарнірно з’єднуються між собою двома поясами та двома парами гвинтових стяжок. За допомогою даних стяжок здійснюють центрування вишки до суміщення канавки середнього шківа кронблока з поздовжньою віссю вишки. Неспівпадіння не повинно перевищувати 30 мм.

В нижній частині вежі щоглові частини шарнірно з’єднуються з опорами, що змонтовані на основі вишкового блоку та закріплюються осями. Стійкість вишки забезпечується двома підкосами трубчастої конструкції (рис. 3.1).

На рис. 3.2 показаний загальний вигляд вишки щоглової чотирьохопорної УМ4-45/500АР. Дана вишка призначена для використання в бурових установках глибокого буріння. Основною несучою конструкцією є щогла, яка складається з 2-х ніг, з’єднаних між собою у верхній частині за допомогою шести тяг, що регулюються, та крон блоком. Ноги в нижній частині роздвоюються , утворюючи чотирьохопорну конструкцію. Кожна нога складається з шести просторових секцій, виготовлених з профільного прокату, з’єднання між собою здійснюється за допомогою фланців.

Рисунок 3.1 – Щоглова вишка виробництва ЗАТ «Уралмаш – Бурове обладнання»:

1 - 8 – модулі секцій вишки, 9 – платформа верхового робітника,

10 – козли, 11 – площадка для обслуговування стояка.

Рисунок 3.2 – Щоглова вишка чотирьохопорна УМ4-45/500АР:

1 - 10 –секції вишки, 11 – платформа ручного розташування свічок, 12 – козли.

В таблиці 3.1 наведено основні технічні дані щоглових вишок виробництва ЗАТ «Уралмаш – Бурове обладнання».

Таблиця 3.1 - - Основні технічні дані щоглових вишок

Характеристика	Вишка
	УМ45/225-Р	УМ45/250-Р	УМ45/270-Р
Допустиме навантаження на гаку, кН (тс)	2250 (225)	2500 (250)	2700 (270)
Відстань від стола ротора до низу рами кронблока, м	47,65	44,80	44,8
Відстань між осями нижніх і верхніх опорних шарнірів, м	47,55	47,56	47,56
Відстань від осі нижніх опорних шарнірів до верху ригеля козлів, м	52,39	52,41	52,9
База нижня (відстань між осями опорних шарнірів), м	10,3	10,3	10,3
База верхня (відстань між опорами рами кронблока), м: - вздовж осі прийомного містка - впоперек осі прийомного містка	2,3 2,6	2,3 2,93	2,3 2,93
Місткість магазину, м: - для труб Ø 114 мм - для труб Ø 127 мм - для труб Ø 147 мм	4950 4500 3900	5625 5200 4500	5625 5200 4500

При оцінювані технічного стану бурової вишки перед монтажем виявляють:

- відхилення від проектних положень конструкцій і елементів;

- непрямолінійність елементів;

- наявність тріщин в основному металі та в металі зварних швів;

- місцеві механічні пошкодження (розриви, прогинання, недопустимі пошкодження поверхонь окремих елементів і т.п.);

- неякісні кріпильні вироби (невідповідність розмірів, пошкодження різьб, некомплектність і т.п.).

Огляд, перевірку та оцінку передмонтажного стану бурових вишок проводять згідно відповідно затверджених технічних умов.

Бурові А – подібні вишки транспортують на місце монтажу в розібраному вигляді і спочатку встановлюють окремими частинами на будівельній площі (рис. 3.3 , дані заводу ВЗБТ, РФ).

Збирання веж виконується в горизонтальному положенні на спеціальних опорах згідно послідовності, вказаній в інструкції з монтажу заводу – виготовлювача з врахуванням особливостей конструкції механізму підйому вежі, місця його розташування (на спеціальній опорі чи основі вежі) і способу підйому вежі (тракторами, від приводу лебідки, від регулятора подачі долота чи від двигунів підйому).

1 – основа під вишку; 2 – стріла МПВ; 3 – кран КП – 25; 4 – козли;

5 – підкос; 6 - нижня секція вишки; 7 – блок нижній; 8 – башмак;

9 – лебідка; 10 – тяга; 11 – тяга ліва; 12 – лежень; 13 – стелаж;

14 – козел, секція приймального містка; 15 – вісь нижнього блоку

Рисунок 3.3 – Схема розташування елементів щоглової вишки, підіймальних засобів і тракторів на будівельній площі перед монтажем

.

В загальному розглянемо технологію монтажу бурової вежі Волгоградського заводу бурової техніки Російської Федерації:

- до початку збирання вежі монтують основу вишко – лебідкового блоку та встановлюють на ньому обладнання;

- виконують підготовчі роботи (розмітка і підготовка площі розміром 30×60 м, вкладання секцій та частин вежі і порядку їх монтажу від шарнірних опор до підкронблочної рами, виконують розмітку осі вежі, що проходить через центр свердловини);

- викладають лежень-основу монтажної стріли механізму підйому вежі в підготовлену профільну траншею глибиною 450 мм, шириною 1000 мм та довжиною 4000 мм;

- з’єднавши секції хомутами, виконують збирання монтажної стріли;

- монтажну стрілу викладають в вирізи опори (лежня) і ліквідовують зазори в шарнірних опорах регулювальними гайками;

- спеціальними тягами і стяжками з’єднують монтажну стрілу з основою вишкового блоку;

- виконують перевірку встановлення монтажної стріли за напрямом її осі відносно осі основи (відхилення не більше 50 мм);

- проводять збирання лівої і правої ноги вишки, з’єднавши верхні і нижні секції хомутами;

- на віддалі 39 м від осі опори вишки перпендикулярно розміченої осі вишки встановлюють монтажну опору (козел), який складається з стелажів і секції приймального містка. Висоту опори 3,31 м забезпечують встановленням додаткових брусів;

- за допомогою спеціального крана з значною довжиною стріли зібрані ноги вишки встановлюють в шарнірні опори на основі вишкового блоку, причому верхні частини ніг вкладають на монтажну опору;

- з’єднавши верхні секції ніг вишки поперечними стяжками і, регулюючи їх довжину, встановлюють розмір 2500±2 мм для приєднання підкронблочної рами;

- приєднавши підкронблочну раму з кронблоком в монтажні опори верхніх секцій, вставляють осі з подальшим їх шплінтуванням;

- з’єднують верхні секції вишки діагональними стяжками, гайками позбуваються зазорів в опорах та регулюють довжину стяжок (для всіх чотирьох стяжок вона повинна бути однакова);

- перевіряють співпадіння осі вишки з поздовжньою віссю основи (допустиме неспівпадіння до 50 мм);

- встановлюють підкоси на вишці;

- за допомогою спеціальних хомутів встановлюють полаті, огородження, монтують на правій нозі маршеві драбини, перехідні площадки, забезпечивши їх стійкість додатковими підкосами; закріплюють перила; драбину, що проходить з нижньої площадки до основи вишкового блоку монтують після підйому вишки;

- встановлюють і закріплюють до правої ноги вишки стояк нагнітальної лінії бурових насосів;

- встановлюють і закріплюють підвіски машинних ключів;

- виконують оснащення талевої системи (оскільки в сучасних бурових установках вона задіяна в схемі підйому вишки);

- закріплюють відтяжки вишки.

В вертикальне положення щоглові вишки підіймають трактором або буровою лебідкою. Вишки ВА-41-125 підіймають тільки тракторами. Підіймання вишки проводять після закінчення монтажу лебідки, ланцюгових передач, силових агрегатів, системи керування (рис. 3.4).

З метою перевірки надійності всіх елементів з’єднань вишки і механізму підйому здійснюють пробний натяг канату оснастки з відривом вишки від монтажної опори на 150-200 мм і витримкою у цьому положенні на протязі 5 хв. Під час даної перевірки контролюють стан механізму підйому, затискачів каната, стійкість вишки і стріли механізму підіймання відносно осі симетрії.

Підйом вишки здійснюють на першій швидкості допоміжного привода або трактора. Трактори, які з’єднані з страховими відтяжками, рухаються одночасно з вишкою, що підіймається, при цьому відтяжки мають мати невелике ослаблення для забезпечення вільного підйому вишки.

При підніманні контролюють за введенням підкосів і направляючих опор. Після введення підкосів і опор, здійснюють гальмування барабана лебідки і підкоси з опорами з’єднують осями.

В деяких бурових установках використовуються механізми підіймання вишок з нерухомою стрілою (рис. 3.5). В цьому випадку в вертикальне положення вишку підіймають при допомозі талевої системи бурової установки і лебідки. Оснащення механізму підйому здійснюють наступним чином: нерухомий кінець каната закріплюють затискачами до ролика 4, перекидають його через наголовник 5 козел 3, пропускають через нижній блок підвіски 1, перекидають його через верхній блок козел 6 і нижній блок 7, який закріплений до основи вишки 9; кінці канатів оснащення кожної щогли з’єднують замком 2 (складається з двох з’єднаних між собою роликів); в утворену петлю встановлюють зрівноважуючий блок підвіски 8, який з’єднують з гаком талевої системи вишки.

З метою утримання вишки від перекидання при дії горизонтальних навантажень здійснюють встановлення відтяжок (в процесі збирання вишки). Після підіймання вишки і її центрування кінці відтяжок кріплять до спеціальних якорів.

4 Порядок проведення лабораторної роботи

на першій та другій парах:

4.1 Отримати у викладача індивідуальне завдання на проведення лабораторної роботи.

На початок проведення монтажних робіт основа вишко-лебідкового блоку та лебідка змонтовані.

4.2 На макеті та ілюстраціях ознайомитись з конструкцією вишок щоглового типу. Виконати ескіз або зробити копію бурової вишки з відповідною технічною характеристикою, вказати її конструктивні особливості.

4.3 Скласти перелік підготовчих робіт до монтажу бурової вишки.

1 – нижній блок підвіски; 2 – замок; 3,6 – козли; 4 – ролик; 5- наголовник; 7 – нижній блок; 8 – блок підвіски; 9 – основа вишки

Рисунок 3.5 – Схема оснащення механізму підіймання вишки з нерухомою стрілою

4.4 Скласти перелік необхідного обладнання для монтажу вишки. Виконання даного пункту проводити в наведеній табличній формі.

Марка обладнання	Технічна характеристика і кількість	Вид операцій, які будуть виконуватись за допомогою даного обладнання
… …

4.5 На точку монтажу поставляється вишка окремими частинами та допоміжне обладнання для її монтажу (деталі прийомного моста, секції ніг вишки, драбини, деталі полатей, козли, підкос, деталі підкронблочної частини вишки, підкронблочна рама, стріла механізму підйому вишки, кран КП-25, кран КСТ, трактор – тягач і ін.). Розробити схему розміщення вказаних елементів та обладнання перед монтажем.

4.6 Описати черговість складання бурової вишки щоглового типу, використавши теоретичні дані літератури (п. 7) і даних методвказівок.

4.7 Коротко описати підготовчі заходи до підйому вишки щоглового типу.

4.8 Навести основні вимоги до процесу та сам процес підйому вишки щоглового типу.

4.9 За узгодженням з викладачем розробити одну спрощену схему монтажу бурової установки щоглового типу.

4.10 Скласти спрощений план – графік монтажу бурової вишки щоглового типу.

4.11 Визначити, який персонал повинен проводити монтаж бурової вишки.

На третій парі:

4.12 Під керівництвом викладача перегляньте на комп’ютері (при необхідності – декілька разів) відеоролик (Ілюстрації та інші матеріали) виконання процесу монтажу різних типів бурових установок.

4.13 Систематизуйте (згрупуйте) побачені матеріали з метою їх кращого сприйняття і запропонуйте Вами обґрунтовану черговість перегляду побаченого.

4.14 Назвіть і обґрунтуйте причини руйнування стріли автокрана під час утримування А-подібної вишки в процесі її підйому.

4.15 Проведіть розслідування і назвіть, хто є винуватцем даної аварії.

4.16 перелічіть наслідки даної аварії – технічні, економічні і соціальні.

4.17 Запропонуйте подальші дії щодо ліквідації наслідків даної аварії.

4.18 Запропонуйте свої заходи для запобігання виникнення аналогічних критичних ситуацій.

4.19 Назвіть основні особливості монтажу вишок баштового та щоглового типів.

4.20 На основі переглянутого матеріалу складіть перелік переваг та недоліків (в т.ч. можливих небезпек) монтажу вишок баштового та щоглового типів.

4.21 Яким чином проводиться центрування вже змонтованої вишки баштового чи щоглового типів?

4.22 Які способи транспортування (переміщення) бурових установок показані на відеороликах?

4.23 Які технічні засоби використовуються для транспортування бурової різними способами?

4.24 Обґрунтуйте для яких умов доцільно вибирати той чи інший спосіб демонтажу, транспортування та монтажу бурової установки.

4.25 Перелічіть черговість виконання основних робіт в процесі монтажу борової установки, використовуючи тільки матеріали, побачені на комп’ютері.

4.26 Складіть блок-схему процесу монтажу бурової установки на свій розсуд.

4.27 Зробіть висновки щодо проведення лабораторної роботи в такому вигляді, яка отримана користь та запропонуйте рекомендації для проведення заняття. Найкращі рекомендації будуть оцінені додатковими балами.

4.28 Зробіть загальні висновки до виконаної лабораторної роботи.

4.29 Захистіть лабораторну роботу.

5 Вимоги до оформлення та захисту звіту

5.1 Звіт про виконану лабораторну роботу повинен бути виконаний згідно розділу 4 даних метод вказівок.

5.2 Текстовий і графічний матеріал повинен бути оформлений згідно існуючих нормативних документів. Неакуратно оформлений звіт до захисту не допускається.

5.3 Оформлений звіт захищається і оцінюється диференційно: враховується аргументація і технічний рівень основних положень виконаної роботи, знання і логічність мислення студента, якість оформлення роботи.

6 Питання для самоконтролю

6.1 Перелічіть різновиди конструкції бурових вишок щоглового типу.

6.2 Назвіть основні технічні показники бурових вишок щоглового типу.

6.3 Обгрутнуйте порядок вибору моделі бурової вишки щоглового типу.

6.4 Перелічіть комплектність бурової вишки щоглового типу.

6.5 Які технічні засоби та обладнання використовуються в процесі монтажу бурових вишок?

6.6 Які вимоги до складання схеми розміщення обладнання перед монтажем вишок щоглового типу?

6.7 Перелічіть основні вимоги до складання бурових вишок щоглового типу.

6.8 Назвіть основні вимоги до процесу підйому бурових вишок щоглового типу.

6.9 Які вимоги до кріплення оснастки підйомної стріли та кріплення інших сталевих канатів, що використовуються в процесі підйому вишки?

6.10 В чому полягає зміст і яка послідовність монтажу бурової вишки щоглового типу механізмом підйому з рухомою стрілою?

6.11 Яка послідовність монтажу бурової вишки механізмом підйому з нерухомою стрілою?

6.12 Перелічіть персонал, який необхідний для проведення монтажу вишок щоглового типу.

7 Рекомендована література

7.1 В.А. Муравленко и др. Монтаж бурового оборудования. Из-во Иж.ГТУ, 2007.

7.2 Б.А. Авербух и др. Ремонт и монтаж бурового и нефтегазопромыслового оборудования. - М.: Недра, 1976.

7.3 С.Г. Скрыпник. Индустриальннй метод сооружения буровых. - М. Недра, 1972.

7.4 Абдуллаев Ю.Г. и др. Монтаж, експлуатация и ремонт оборудования фонтанных и нагнетательных скважин. - М., :Недра, 1989.

7.5 П.Г. Денисов. Сооружение буровых. - М.: Недра, 1979.

7.6 A.A. Рабен и др. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования. - М.: Недра, 1989.

7.7 С.Г. Скрыпник. Сооружение буровых на суше. - М.,: Недра, 1981.

7.8 Е.А. Палашкин. Справочник механика по глубокому бурению. - М.: Недра, 1981.

7.9 А.Н. Воевода и др. Монтаж оборудования при кустовом бурений скважин. - М.: Недра, 1987.

Лабораторне заняття № 4