Контрольная работа по дисциплине «Буровые установки, порядок выбора, основные параметры, классификация, шифры»». реферат Ванюков 1. 1 назначение буровой установки
 Скачать 97.17 Kb.
|
|
Содержание
Введение Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин – это целый комплекс технологических устройств, инструментов и приспособлений, обеспечивающий сам процесс бурения и промывку скважины с извлечением из неё остатков разбуренных пород. Центральное звено любого бурового комплекса – это буровая установка (буровая вышка). Буровая установка для бурения нефтяных скважин представляет собой комплекс буровых механизмов, машин и оборудования, который монтируется непосредственно на точке бурения и обеспечивает весь процесс обустройства скважин. Понятие «буровой инструмент» объединяет в себе все приспособления и механизмы, которые используются для бурения скважин и шпуров, а также при работах по ликвидации возникающих аварийных ситуаций. По своему назначению буровой инструмент делится на: Конструктивные особенности и номенклатура бурового инструмента меняются в зависимости от: области применения (какие скважины бурят – геологоразведочные, взрывные, эксплуатационные, нагнетательные и так далее); способа бурения; диаметра скважины; характеристик разбуриваемых пород. При помощи технологического инструмента непосредственно осуществляется бурение, которое заключается в разрушении горных пород и транспортировке на поверхность их разрушенных остатков. Такой инструмент еще называют породоразрушающим или забойным. 1 Назначение буровой установки Буровая установка предназначена для бурения скважин различного назначения, отличающихся глубиной, диаметральными размерами и конструкциями. Эти отличия определяются целями бурения. Скважины бурят для решения инженерных, изыскательских, геофизических, структурно- поисковых, геологоразведочных и нефтегазодобывающих задач. При этом существенное значение имеют климатические, геологические и дорожные условия, а также среда, где проводится бурение: суша или море. Такое многообразие факторов предполагает необходимость разработки системного ряда буровых установок. Наличие такого ряда позволяет осуществить единственно целесообразный выбор типоразмера буровой установки для заданных условий бурения. В связи с этим все типы буровых установок подразделяют на две категории: первая – для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения; вторая – для бурения неглубоких геологоразведочных, структурных и инженерного назначения скважин. В нефтегазовой промышленности применяются буровые установки первой категории. Они обеспечивают бурение скважин вращательным способом для поисков и разведки месторождений, а также для добычи нефти и газа. Функции и состав буровой установки Технологический цикл бурения включает: разрушение горных пород, извлечение выбуренного шлама на дневную поверхность и крепление стенок скважины. При разрушении горных пород необходимо обеспечить операцию вращения долота и его дозированной подачи на забой с одновременным наращиванием бурильной колонны, а также ее спуск и подъем для смены породоразрушающего элемента и забойного двигателя. Для извлечения выбуренного шлама на дневную поверхность используют метод круговой циркуляции бурового раствора, что предусматривает операции его приготовления, закачивания в скважину и вывода наружу с последующей очисткой от обломков разрушенной горной породы. И, наконец, крепление стенок скважинного ствола осуществляется путем его обсадки металлической крепью, для чего внутрь скважины спускается колонна обсадных труб. Для выполнения комплекса этих операций требуется определенный набор оборудования, отвечающего функционально тем требованиям, которые предъявляются к буровым установкам. Исходя из этого, в состав буровых установок включают: наземные сооружения: вышка, основание, укрытия; спуско-подъемное оборудование: талевый механизм с буровым крюком, лебедка; оборудование для вращения долота: рабочая штанга, ротор, бурильная колонна, забойный двигатель; оборудование для промывки: насосы, нагнетательный манифольд, буровой шланг, вертлюг, система приготовления бурового раствора, его очистки, сбора и хранения; вспомогательное оборудование: лебедка для перемещения тяжестей, автоматизированный или механизированный комплекс спуско-подъемных операций (АСП), регулятор подачи долота (РПД), автоматический ключ буровой (АКБ), пневматические клинья (ПКР), противовыбросовое оборудование, система пневматического управления, пульты контроля за буровым процессом и т.п.: энергетическое оборудование: силовой привод, обогревательные устройства, тошшвомаслоустановка, компрессорные установки, дизель- электрические станции и проч. Весь этот набор оборудования, машин, механизмов и инструмента, скомплектованный в модули, блоки или поагрегатно и имеющий взаимосвязанные эксплуатационные функции и технические параметры, представляет собой буровую установку. 2 Параметры выбора буровых установок Диапазон бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые очень широк и колеблется от нескольких метров до нескольких тысяч метров. В целях наиболее экономичного бурения скважин в указанном диапазоне глубин СТ СЭВ 771-77 и СТ СЭВ 770-77 предусмотрено создание параметрического ряда буровых установок, которые отличаются друг от друга числовыми значениями по основным параметрам (грузоподъемности, глубине бурения, мощности и др.) Параметрический ряд подразделяет все буровые установки для колонкового бурения на 8 классов и характеризует каждый класс 16 значениями основных параметров. В качестве главного параметра принята номинальная глубина бурения скважин. В настоящее время существует еще три параметрических ряда буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения, геологоразведочного бурения на нефть и газ и бурения гидрогеологических скважин. Главным параметром в названных рядах выбрана грузоподъемность буровой установки. Выбор буровых установок по транспортабельности необходимо производить с учетом рельефа местности, горно-геологических условий бурения, глубины скважины, категории горных пород по буримости, способа разрушения горной породы, возможных скоростей бурения, расстояния между скважинами, состояния ремонтной службы, амортизационных расходов, охраны окружающей среды и недр, чтобы обеспечить высокую экономическую эффективность поисково-разведочных работ. Параметр «допускаемая нагрузка на крюке» характеризует предельно допустимое значение нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в процессе всего цикла строительства скважины (вертикальные нагрузки от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвидации аварий и осложнений в скважине). Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности регламентируются соотношения, в соответствии с которыми вес бурильной колонны (в воздухе) не должен превышать 0,6 от величины «допускаемой нагрузки», а вес обсадной колонны не более 0,9. Эти соотношения не противоречат принципу максимально возможного использования прочностных свойств колонн для ликвидации осложнений. Тем не менее в ряде случаев они могут стать препятствием в выборе оптимальных соотношений параметров грузоподъемного и бурового инструмента. Параметр «условная глубина бурения скважин» в каждом конкретном случае может отличаться от указанной в таблице 1 и 1.1. в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от типа и веса бурильных груб и компоновки бурильной колонны. Однако во всех случаях должно Соблюдаться условие: Qб.к max≤(Hусл+0,1Нусл)300, где Qб.к max - максимальный вес бурильной колонны; Hусл - условная глубина бурения; 300 вес 1 м бурильных труб, Н/м. Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона. Выбор рационального типа морской буровой установки (МБУ) следует рассматривать исходя из важности и практической целесообразности множества критериев в следующей их последовательности: мобильность МБУ, безопасность работы и нахождения на ней бурового персонала, соблюдение экологических требований, качество выполнения работ, коэффициент использования рабочего времени, техническая и экономическая эффективность. Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности [G], обусловливающей вес в воздухе наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб Qб.к или Qо.к≤[G] Для сооружения геотехнологических скважин отсутствует специализированная буровая техника. По этому для этих целей в основном использует установки роторного бурения (см.табл. 2), их модификации, а также буровые станки, имеющие шпиндельные вращатели (ЗИФ 650М и ЗИФ 1200MP). Ведутся работы в направлении модернизации указанных установок применительно к условиям подземного выщелачивания. Пример 8.1. Вычислить глубину бурения буровой установкой БУ5000/320ЭР-0 (Нусл=5000) при весе 1 м бурильных труб 270 и 360 Н/м. Решение: по формуле Qб.к max= (5000+ 500)300 = 1,65 МН. При весе 1м бурильных труб q=270 Н/м данной установкой можно бурить до глубины  При весе 1 м бурильных труб q=360 Н/м:  Пример.8.2. Выбрать буровую установку для бурения скважины проектной глубино 4500 м со следующей конструкцией (табл.2) Для бурения скважины до проектной глубины применяют бурильные трубы диаметром 127 мм, УБТ длиной 150 м диаметром 178 мм (dв.у=80мм, qy=1,53кН/м). Район буровых работ электроэнергией необеспечен. Р Решение: Вес кондуктора составит Qk= lkqk = 450-825≈0.4 МН. Вес промежуточной колонны Qn =lnqn=3500∙569≈2МН. Вес эксплуатационной колонны Qэ=lэqэ = 4500 • 313 = 1.41МН . Вес бурильной колонны с УБТ Qб.т+ Qу = lбqб + lуqу = 4350• 287.4 +150-1530 = 1,5МН . Из приведенного расчета следует, что наибольшую нагрузку буровая установка будет испытывать при спуске 244,5 мм промежуточной колонны. Максимальные нагрузки с учетом расхаживания будут равны: от веса бурильной колонны Q =1.5∙1.25 = 1,87 МН ; от веса наиболее тяжелой обсадной колонны Q = 2∙11,5 = 2,3 МН Для бурения данной скважины более рационально использовать установку БУ5000/320ДГУ-1 с дизель-гидравлическим приводом, поскольку нагрузка (в МН) от наиболее тяжелой обсадной колонны, меньше допустимой: 2,3<3,2. 3 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ БУРОВЫХ УСТАНОВОК Классификатор по ГОСТ 16293—89 включает 12 классов буровых установок, отличающихся друг от друга допускаемой нагрузкой на крюке (кН), условной глубиной бурения (м), расчетной мощностью привода на входном валу подъемного агрегата (кВт) и другими параметрами (табл. 3). При этом первый параметр — допускаемая нагрузка на крюке -характеризует способность подъемного комплекса буровой установки, который представлен буровой вышкой с основанием, лебедкой с приводом и талевой системой, воспринимать все виды вертикальных нагрузок от массы бурильного инструмента или обсадных колонн, а также нагрузок, возникающих при ликвидации аварий и осложнений в скважине. Второй параметр — условная глубина бурения — называется «условным» в связи с тем, что для расчета этого параметра масса 1 пог. м бурильной колонны условно принимается равной 30 кг. Это означает, что в каждом конкретном случае допускаемая глубина бурения может оказаться больше или меньше условной, что зависит от типа и массы бурильных труб, а также от компоновки бурильной колонны. Эти два параметра называют основными или главными. Их численные значения входят в шифры буровых установок. Унификация буровых установок по классам впервые была предпринята в 1959 г. Именно тогда была утверждена первая отраслевая нормаль Н900—59, которая предусматривала пять классов буровых установок, различающихся по номинальной грузоподъемности (50, 75, 125, 200 и 300 тс). Этот параметр является основным (главным) и вводится в шифры буровых установок (например, Уралмаш 125 БД). В 1970 г. был введен первый государственный стандарт — ГОСТ 16293—70, в котором были представлены уже девять классов буровых установок, основными параметрами которых являлись максимальная нагрузка на крюке и условная глубина бурения. После введения ГОСТ 16293—70 в шифр буровой установки была внесена условная глубина бурения взамен номинальной грузоподъемности (например, БУ 2500 ДГУ). В 1982 г. был принят новый ГОСТ 16293—82, который был приведен в соответствие с требованиями Совета Экономической Взаимопомощи. Новый стандарт включал 11 классов буровых установок, основными (главными) параметрами которых являются допускаемая нагрузка на крюке и условная глубина бурения. Эти параметры вводятся в шифры буровых установок (например, БУ 1600/100 ЭУ). Наконец, в 1989 г. состоялась последняя корректировка стандарта, и в настоящее время действует ГОСТ 16293—89, основные (главные) параметры которого изменений не претерпели. Отличие нового стандарта состоит в том, что он классифицирует 12 классов буровых установок с нагрузкой на крюке от 800 до 10000 кН и условной глубиной бурения от 1250 до 16000 м (см. табл. 3). Учитывая сказанное, легко понять, что каждый из классов современной классификации может включать буровые установки различных модификаций, разработанные в различные периоды и находящиеся до настоящего времени в эксплуатации. Систематизация существующих или разработанных буровых установок по классам и основным параметрам представлена в табл.4. Кинематические схемы буровых установок этой систематизации рассматриваются в следующем разделе. 4 Шифры буровых установок Для того, чтобы различать буровые установки по типам и назначению, им присваивается шифр, который состоит из ряда буквенных и цифровых обозначений. Эти обозначения выделяют главные параметры буровых установок, а также принципиальные отличительные признаки и, в соответствии с ГОСТ 16293—89, означают (Рис.1): БУ – буровая установка; первое число — условная глубина бурения, м; второе число — допускаемая нагрузка на крюке, т или 10" кН; Э – электрический привод переменного тока с питанием от промышленной электросети; ДГ – дизель-гидравлический привод; ЭР – электрический регулируемый (тиристорный) привод с питанием от промышленной сети; ЭП – электрический привод постоянного тока с питанием от промышленной сети; ДЭР, ДЭП – электрический регулируемый (тиристорный) или электрический привод постоянного тока с питанием от автономных дизель-электрических станций; У – универсальная монтажеспособность; К – кустовое бурение; 1; 1М; 2М – модификации установок.  Рисунок 1 – Пример шифра буровой установки. Заключение Буровая установка представляет сложное техническое устройство, цель использования которого — сооружение скважин различного назначения. Большая часть установок монтируется на транспортную базу, которая позволяет перемещать их с одного объекта на другой. Стационарные агрегаты используются лишь в том случае, если глубина скважины — более 1000 м. Как правило, такая необходимость связана с разработкой месторождений полезных ископаемых. Выбор буровых установок по транспортабельности необходимо производить с учетом рельефа местности, горно-геологических условий бурения, глубины скважины, категории горных пород по буримости, способа разрушения горной породы, возможных скоростей бурения, расстояния между скважинами, состояния ремонтной службы, амортизационных расходов, охраны окружающей среды и недр, чтобы обеспечить высокую экономическую эффективность поисково-разведочных работ. Классификатор по ГОСТ 16293—89 включает 12 классов буровых установок, отличающихся друг от друга допускаемой нагрузкой на крюке (кН), условной глубиной бурения (м), расчетной мощностью привода на входном валу подъемного агрегата (кВт) и другими параметрами. Список литературы Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: учебник для нач. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 352 с. ISB№ 5-7695-1119-2. Буровое оборудование : справочник : в 2 т. / В. Ф. Абубакиров, В. Л. Архангельский, Ю. Г. Буримов. - М. : Недра - 2011: Вадецкий, Ю.В. Справочник бурильщика : учебное пособие для использования в учебном процессе образовательных учреждений, реализующих образовательные программы начального профессионального образования / Ю. В. Вадецкий. - М : Академия, 2008. - 415 с. Володин, Ю.И. Основы бурения: учебник для геологических и гидрогеологических специальностей средних специальных учебных заведений / Ю. И. Володин. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Недра, 2009. - 360 Коршак А.А. Основы нефтегазового дела : учебник для студентов ВУЗов по направлению "Нефтегазовое дело" / Коршак А.А., Приложение 1 Таблица 1- Основные параметры современных буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного буренияна нефть и газ приведены
Таблица 1.1-- Основные параметры современных буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного буренияна нефть и газ приведены
Приложение - 2 Таблица 2 – Основные параметры буровых установок роторного бурения
* Усредненный вес 1 м обсадной колонны Приложение 3 Таблица 3 - Основные параметры буровых установок по ГОСТ 16293—89
Приложение 4 Таблица 4- Систематизация буровых установок по классам и основным параметрам
|