Наше учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

СЕРВИС ТРАНСПОРТНЫХ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ В НЕФТЕГАЗОДОБЫЧЕ

Учебное пособие

Под редакцией доктора технических наук, профессора Н.С. Захарова

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению бакалавриата/магистратуры «Нефтегазовое дело»

Тюмень 2011

УДК 656.1

Сервис транспортных, технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче: Учебное пособие / Н.С. Захаров, А.И. Яговкин, С.А. Асеев и др. Под редакцией Н.С. Захарова. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 199 с.

Авторы:

Н.С. Захаров, А.И. Яговкин, С.А. Асеев, С.В. Елесин, Е.Г. Ишкина, В.А. Новоселов, Г.В. Штайн, М.В. Немков, В.И. Савчугов, К.В. Бугаев, Е.В. Сергиенко, В.А. Тюлькин, И.М. Шуваева, А.С. Елесин

В учебном пособии изложены основные сведения, необходимые для органиазции работы транспортных, технологических машин и оборудования при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Объединение в одном пособии сведений по различным дисциплинам дает возможность использовать его при подготовке к госэкзамену по специальности, при дипломном проектировании, а также на производстве в качестве справочного материала.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче», «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов», аспирантам, а также для инженерно-технических работников.

Рецензенты:

Быков И.Ю., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности Ухтинского государственного технического университета;

Сызранцев В.Н., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности ТюмГНГУ;

Ракитин А.Н., кандидат технических наук, доцент, начальник Управления технологического транспорта и специальной техники ООО «Газпром Трансгаз Сургут».

2

ВВЕДЕНИЕ

Производственные системы нефтегазового комплекса наряду с другими подсистемами включают подсистемы технологического транспорта. Цель технологического транспорта – обеспечение бесперебойной работы основного производства путем выполнения транспортной работы и технологических операций в заданное время и в заданных объемах. Затраты на технологический транспорт составляют существенную долю в себестоимости основной продукции, поэтому снижение себестоимости транспортнотехнологической работы – актуальная проблема.

Подсистема технологического транспорта в нефтегазовом комплексе включает совокупность транспортных средств, внутрипромысловых дорог с инфраструктурой, обеспечивающей их хранение, снабжение необходимыми ресурсами и поддержание работоспособного состояния, объединенных в единую систему с общими целями и задачами и предназначенных для полного удовлетворения потребностей нефтегазодобывающих предприятий в услугах данной системы.

Технологических транспорт решает ряд задач, обеспечивающих бесперебойную работу основного производства:

технологическое обслуживание (установки для исследования скважин; установки для текущего и капитального ремонта скважин; установки для наземного ремонта оборудования, водонефтепроводов, монтажа и наладки средств телемеханики и автоматики, смазки станков-качалок; пескосмесительные агрегаты, промывочные, цементосмесительные и цементировочные агрегаты; лаборатории различного назначения; паропередвижные и передвижные компрессорные установки; самоходные установки электроподогрева скважин; агрегаты для депарафинизации скважин горячей нефтью; телескопические вышки и др.);

земляные и дорожно-строительные работы (бульдозеры, экскаваторы, скреперы, грейдеры, катки, корчеватели, бурильно-крановые машины, буровые установки, асфальтоукладчики);

очистно-уборочные работы (контейнерные и бункерные мусоровозы, ассенизационные машины, снегоуборочные машины, снегопогрузчики, пескоразбрасыватели, поливо-моечные машины, подметально-уборочные машины, тротуарно-уборочные машины);

централизованные грузоперевозки (бортовые автомобили, самосвалы, цементовозы, автоцистерны, седельные тягачи, трубо-, штанго-, плетевозы);

оперативные грузоперевозки (бортовые автомобили, автоцистерны, а также автомобили для перевозки длинномеров;

тракторные грузоперевозки (трелевочные тракторы, трейлеры, большие артиллерийские тягачи и др.);

3

монтажные и погрузочно-разгрузочные работы (автомобильные краны, тракторные краны, трубоукладчики, погрузчики);

вахтовые перевозки (автобусы и грузовые автомобилями, переоборудованные для перевозки людей);

инженерное обслуживание (легковые автомобили, а в труднодоступных местах - специальная транспортная техника).

Анализ структуры транспортного комплекса показывает, что в нефтегазодобыче используется практически весь имеющийся в настоящее время перечень наземных транспортных средств от легкового до самого мощного автомобиля, все виды колёсных и гусеничных тракторов, артиллерийские тягачи, болотоходная, снегоходная техника, дорожностроительные машины, землеройная техника, снегоочистительные машины и т.д. Кроме того, на специальных автомобилях устанавливается разнообразное навесное оборудование. Это предъявляет соответствующие требования по подготовке специалистов для эксплуатации и ремонта машин.

Цель данного учебного пособия – концентрация в одной книге основных сведений по конструкциям, процессам обслуживания, ремонта, использования по назначению транспортных, технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче.

4

1. ТРАНСПОРТНЫЙ КОМПЛЕКС В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

1.1.Сервис транспортных и технологических машин и оборудования

иего место в нефтегазовом комплексе

Специальность 230100.04 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (нефтегазодобыча)» утверждена Учебнометодическим объединением вузов Российской Федерации по автотракторному и дорожному образованию 28 февраля 1995 г. Квалификация выпускника – инженер, нормативная длительность освоения программы при очной форме обучения – 5 лет.

Сервис транспортных и технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче – совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на эффективное использование и обеспечение работоспособности, экономичности, безопасности и экологичности транспортных и технологических машин и оборудования путем предоставления юридическим и физическим лицам, владельцам обслуживаемых изделий комплекса услуг по сервису с соблюдением законодательных и нормативных актов к качеству оказываемых услуг и реализованной продукции.

Объектами профессиональной деятельности инженера по специальности 230100.04 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (нефтегазодобыча)» являются управления технологического транспорта и спецтехники нефтегазодобывающих предприятий, предприятия сервиса и фирменного обслуживания, станции технического обслуживания, лизинговые, дилерские, дистрибьютерные предприятия, ремонтные мастерские, салоны, предприятия товаропроводящей сети сервиса, аудиторские, сертификационные и лицензионные службы, проектнотехнологические и научные организации, независимо от форм собственности и ведомственной принадлежности, включая созданные на территории России предприятия с иностранными инвестициями.

Инженер по специальности 230100.04 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (нефтегазодобыча)» является специалистом широкого профиля, предназначенным для самостоятельной инженерной, исследовательской, управленческой и организационной деятельности в сфере сервиса и технической эксплуатации транспортных и технологических машин и оборудования, используемых в отраслях топ- ливно-энергетического комплекса и в соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой может выполнять следующие основные виды профессиональной деятельности: сервис транспортно-технологической и автомобильной техники; эксплуатационно-технологическая; проектно-

5

конструкторская; производственно-управленческая; организационноэкономическая; научно-исследовательская; учебно-производственная.

1.2. История создания автомобиля, трактора и развития отечественного автотракторостроения

Поиском путей создания работоспособных машин в XIX веке занимался целый ряд русских техников, разрабатывавших различные направления в этой области. Так, например, несмотря на уже довольно развитый в России железнодорожный транспорт, во второй половине XIX в. внимание многих изобретателей привлекали паровые самоходы, которые могли бы двигаться без рельсов – поезда с паровыми двигателями для обычных дорог.

К этому периоду относятся предложения инженера Маевского об использовании «Способа передвижения поездов и повозок с помощью локомотива по обыкновенным дорогам». Его изобретение представляло собой автопоезд на гусеничном ходу. Следует упомянуть о том, что первый гусеничный движитель (без механического привода) был предложен в 1837 г. штабс-капитаном Д. Загряжским. Его гусеничный движитель строился на двух колесах, основном и дополнительном – шестиугольном, расположенном перед основным. Колеса обводились стальной цепью, длина звена которой была равна длине стороны шестиугольника; натяжение цепи обеспечивалось специальным распором. Изобретатель указывал, что цепь может заменить железную дорогу, обеспечивая колесу всегда гладкую и ровную поверхность.

Таким образом, в середине XIX века был изобретен, а на рубеже веков стал все чаще использоваться новый движитель – гусеница. В 1879 г. русский изобретатель Ф.А. Блинов получил патент на созданный им «гусеничный ход» – гусеничный трактор или «паровоз для грунтовых дорог», как называл его сам изобретатель.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине, привело к тому, что во многих странах Европы создаются самодвижущиеся экипажи с таким мотором, причем каждая из этих стран называет своего претендента. У австрийцев это 3. Маркус, который в 1875 г. в Вене построил автомобиль с мотором в 1,5 л.с., однако не довел его до удовлетворительного состояния. Французы называют имя Де Бутевилля, англичане – Батлера, немцы сразу двух конструкторов: Г. Даймлера, построившего в 1885 г. мотоцикл с бензиновым двигателем, и К. Бенца, сконструировавшего в 1886 г. трехколесный автомобиль с бензиновым двигателем, который по схеме очень напоминал самокатку И.Кулибина, созданную почти на 100 лет раньше. Оба конструктора имели на свое изобретение патенты.

6

А кто же был первым в России?

В 1882 … 1884 г. русские инженеры Путилов и Хлобов построили «моторную пролетку», но дело ограничилось только пробными поездками, и они не смогли официально зарегистрировать свое изобретение. К сожалению, не сохранились и документы с описанием их пролетки.

Пионером создания автомобилей в нашей стране был Е. Яковлев. Вместе с владельцем каретной мастерской в Петербурге П. Фрезе в 1893 г. после посещения Всемирной выставки в Чикаго они задаются целью создать автомобиль. Постройка первого русского автомобиля была закончена в 1896 г., и в этом же году он демонстрировался на Всероссийской промышленной выставке в Нижнем Новгороде. Двухместный экипаж весил 300 кг, имел одноцилиндровый мотор мощностью 1,5 л.с., мог развивать скорость до 20 верст в час, запаса бензина хватало примерно на расстояние 200 верст. Стоимость экипажа составляла 1500 рублей серебром (для сравнения можно сказать, что лошадь по тем временам стоила 50 руб).

Цена машин Яковлева и Фрезе была вдвое дешевле автомобилей, которые производила в России фирма Бенца. Посетители характеризовали машину Яковлева как автомобиль «вполне русского производства». Но побывавший на выставке Николай II не обратил внимания на первый отечественный автомобиль, и изобретатели не получили необходимой поддержки.

1.3.Структура транспортного комплекса в нефтегазовой отрасли

Под транспортным комплексом нефтегазового объединения понимается вся совокупность транспортных средств и внутрипромысловых дорог с инфраструктурой, обеспечивающей их хранение, снабжение необходимыми ресурсами и поддержание работоспособного состояния, объединенных в единую систему с общими целями и задачами и предназначенных для полного удовлетворения потребностей нефтегазодобывающих предприятий в услугах данной системы.

Многие годы к решению транспортных проблем в нефтегазодобыче традиционно подходили с позиций опыта, накопленного на транспорте общего пользования. Все транспортные средства и спецтехника объединений, как правило, располагаются в крупных комплексных управлениях технологического транспорта и спецтехники (УТТ и СТ), организационное построение которых весьма близко к автотранспортным предприятиям общего пользования. А между тем структура парка машин транспортного комплекса в нефтегазовых объединениях коренным образом отличается от структуры парка транспорта общего пользования (рис. 1.1).

7

Примерная структура парка транспортного комплекса нефтегазодобывающих объединений

Рис. 1.1. Структура парка транспортного комплекса в нефтегазодобыче

Парк машин транспортного комплекса нефтегазовых объединений на 60 % состоит из технологических машин и спецтехники, представленных десятками марок, моделей и модификаций. Организация их работы коренным образом отличается от организации перевозок на транспорте общего пользования. Большая разномарочность парка, удаленность мест работы техники от мест постоянного базирования затрудняют организацию производства технического обслуживания и ремонта машин в комплексных предприятиях. Несколько лучше обстоит дело с грузовым транспортом, на долю которого приходится 20 … 25 %, и пассажирским, на долю которого приходится 15 … 20 %.

Однако организация работы грузового и пассажирского транспорта в нефтегазодобыче также существенно отличается от организации перевозок грузов и пассажиров на транспорте общего пользования.

Ниже приведен перечень услуг всех видов, предоставляемых управлениями технологического транспорта в настоящее время.

1. Технологическое обслуживание выполняют спецтехникой на колесном и гусеничном ходу, навесное оборудование которой участвует непосредственно в технологических процессах заказчиков. Этот вид услуг осуществляют следующей техникой: установки для исследования скважин; установки для текущего и капитального ремонта скважин; установки для наземного ремонта оборудования, водонефтепроводов, монтажа и наладки средств телемеханики и автоматики, смазки станков-качалок; пескосмеси-

8

тельные агрегаты, промывочные, цементосмесительные и цементировочные агрегаты; лаборатории различного назначения; паропередвижные и передвижные компрессорные установки; самоходные установки электроподогрева скважин; агрегаты для депарафинизации скважин горячей нефтью; телескопические вышки и др.

2.Земляные и дорожно-строительные работы выполняют дорожностроительной техникой на колесном и гусеничном ходу при строительстве скважин, обустройстве нефтяных и газовых месторождений. Этот вид услуг осуществляют следующей техникой: бульдозеры, экскаваторы, скреперы, грейдеры, катки, корчеватели, бурильно-крановые машины, буровые установки, асфальтоукладчики.

3.Очистно-уборочные работы выполняют очистно-уборочной техникой. Этот вид услуг осуществляют следующей техникой: контейнерные

ибункерные мусоровозы, ассенизационные машины, снегоуборочные машины, снегопогрузчики, пескоразбрасыватели, поливо-моечные машины, подметально-уборочные машины, тротуарно-уборочные машины.

4.Централизованные грузоперевозки выполняют автомобильным грузовым транспортом, работающим по сдельным тарифам. Этот вид услуг осуществляют грузовые автомобили (бортовые, самосвалы, цементовозы, автоцистерны), а также автомобили для перевозки длинномеров (седельные тягачи, трубо-, штанго-, плетевозы).

5.Оперативные грузоперевозки выполняют грузовыми автомобилями, водители которых находятся на повременной оплате труда. Этот вид услуг осуществляют грузовые автомобили (бортовые, автоцистерны), а также автомобили для перевозки длинномеров (седельные тягачи, плетевозы).

6.Тракторные грузоперевозки выполняют тракторами (колесными и гусеничными), трелевочными тракторами, трейлерами, большими артиллерийскими тягачами (БАТ), гусеничными тяжелыми тягачами (ГТТ).

7.Монтажные и погрузочно-разгрузочные работы выполняют крановой техникой на колесном и гусеничном ходу. Этот вид услуг осуществляют следующей техникой: автомобильными кранами, тракторными кранами, трубоукладчиками, погрузчиками.

8.Вахтовые перевозки (массовые пассажироперевозки) выполняют автобусами и грузовыми автомобилями, переоборудованными для перевозки людей.

9.Инженерное обслуживание (оперативные пассажироперевозки) выполняют с целью доставки руководящих специалистов и служащих на производственные объекты для осуществления контроля за ходом технологического процесса и соблюдения правил техники безопасности, а также для оказания помощи на постах проведения работ и т. д. Этот вид услуг осуществляют легковыми автомобилями, а в труднодоступных местах -

9

специальной транспортной техникой, выделяемой в распоряжение инже- нерно-технических работников.

Такая структура парка машин транспортного комплекса в нефтегазодобыче предъявляет повышенные требования к надежности и эффективности его функционирования и обеспечения техникой, транспортными услугами нефтегазовых предприятий и обусловливает существенное различие в организации работы техники и обеспечения ее технического состояния.

Примерная количественная характеристика структуры транспортного комплекса показывает, что основную долю в его структуре составляет специальный (50-60%) и, в частности, технологический (40%) транспорт.

Анализ структуры транспортного комплекса показывает, что в нефтегазодобыче используется практически весь имеющийся в настоящее время перечень наземных транспортных средств от легкового до самого мощного автомобиля, все виды колёсных и гусеничных тракторов, артиллерийские тягачи, болотоходная, снегоходная техника, дорожностроительные машины, землеройная техника, снегоочистительные машины и т.д. Это говорит о весьма широком профиле специальности СТЭ с точки зрения изучаемого спектра машин и позволяет надеяться на большую востребованность выпускников специальности СТЭ во многих отраслях промышленности и социальной сферы.

2. ОСНОВЫ КОНСТРУКЦИИ ТРАНСПОРТНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

2.1.Общее устройство транспортно-технологических машин

Транспортно-технологические машины (ТТМ), используемыя в нефтегазодобыче, базируются на шасси автомобилей и тракторов.

Основными частями ТТМ являются двигатель, шасси, навесное оборудование. Транспортно-технологические машины, базирующиеся на тракторной технике, как на колесном, так и на гусеничном ходу, состоят из двигателя, трансмиссии, ходовой части, механизмов управления и навесного оборудования.

Двигатель предназначен для преобразования какого–либо вида энергии в механическую работу.

Шасси представляет собой комплекс агрегатов и механизмов, предназначенных для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, передвижения автомобиля и управления им. Шасси объединяет трансмиссию, ходовую часть и механизмы управления.

10