НГПО. Ремонт и мотаж НПО. А. А. Раабен п. Е. Шевалдин н. Х. Максутов ремонт и монтаж
 Скачать 2.04 Mb.
|
|
ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Эффективность работ по монтажу бурового оборудования в значительной степени определяется правильной организацией труда, учитывающей последовательность и методы монтажа и демонтажа, а также схемы расположения бурового оборудования, особенности и опыт сооружения буровых в различных геологических и климатических условиях. § 1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ И МЕТОДЫ МОНТАЖА И ДЕМОНТАЖА БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Методы монтажа буровых установок Существует три метода монтажа буровых установок: агрегатный, мелкоблочный и крупноблочный. Агрегатный метод предусматривает индивидуальный монтаж оборудования и строительство сооружений установки с применением фундаментов однократного использования. В этом случае строят бетонные или деревянные фундаменты отдельно под каждый агрегат установки. При повторном монтаже буровую установку разбирают на агрегаты и узлы и перевозят на новую точку бурения, где вновь строят фундаменты, сооружения и монтируют оборудование. Агрегатному методу присущи следующие недостатки: длительные сроки сооружения буровых из-за трудоемкости работ, связанных с монтажом и демонтажем оборудования, строительством и разборкой буровых укрытий, сооружением фундаментов и транспортировкой оборудования и материалов; преждевременный износ, связанный с многократным демонтажем и монтажом оборудования, в результате чего возрастает объем ремонтных работ, нарушается комплектность оборудования (отдельные агрегаты монтируют из различных комплектов с разными сроками службы); значительное снижение возврата материалов из-за периодической разборки буровых укрытий и коммуникаций. Эти недостатки агрегатного метода приводят к низкой производительности труда и высокой себестоимости сооружения буровых. В настоящее время агрегатный метод применяют очень редко и только при монтаже буровых установок большой грузоподъемности. Мелкоблочный метод заключается в том, что агрегаты и узлы установки монтируют не на бетонных или деревянных фундаментах, а на металлических основаниях санного типа. Металлическое основание со смонтированным на нем узлом установки составляет мелкий блок. Количество мелких блоков определяется конструкцией установки, условиями разработки месторождения и географическими условиями; обычно буровая установка расчленяется на 15—20 мелких блоков. Габаритные размеры и масса мелких блоков позволяют перевозить их на универсальном транспорте или волоком, а в труднодоступных районах — вертолетами. Мелкоблочный метод монтажа буровых установок широко применяют в разведочном бурении, а в некоторых районах и в эксплуатационном, когда местные условия не позволяют перевозить установки крупными блоками. По сравнению с агрегатным методом при мелкоблочном снижается трудоемкость вышкомонтажных работ, сокращаются объемы работ по сооружению фундаментов и сроки сооружения буровых, повышается сохранность оборудования и увеличивается срок его службы, снижается объем транспортно-такелажных работ. К недостаткам этого способа относятся: большая расчлененность бурового оборудования на мелкие блоки, в результате чего не обеспечивается создание кинематически увязанных обособленных рабочих узлов; применение оснований санного типа, требующих большое количество тракторов для перетаскивания блоков; ограниченные габаритные размеры оснований, не позволяющие размещать на них буровые укрытия и коммуникации. Крупноблочный метод монтажа буровых установок включает перевозку агрегатов и узлов установки крупными блоками на специальном транспорте (тяжеловозах), установку блоков на фундаменты и соединение их коммуникациями. При этом буровую установку расчленяют на два-три блока массой 60— 120 т. Крупный блок состоит из металлического основания, перевозимого на специальных транспортных средствах, и смонтированных на нем агрегатов и узлов буровой установки, кинематически связанных между собой. При перевозке таких блоков почти не нарушаются кинематические связи узлов установки и коммуникации и не демонтируются укрытия, что позволяет исключить трудоемкие работы, выполняемые при других методах монтажа (строительные, плотничные, слесарные и некоторые подсобно-вспомогательные). По сравнению с мелкоблочным методом крупноблочный имеет следующие преимущества: резкое сокращение числа блоков, размещение буровых укрытий на основаниях, упрощение конструкции фундаментов; снижение объема строительно-монтажных работ и сокращение сроков сооружения буровых до минимума; увеличение скорости транспортировки блоков и уменьшение числа используемых для этого тракторов; повышение срока службы оборудования и оснований благодаря их транспортировке на гусеничных тяжеловозах; экономия строительных материалов. Несмотря на существенные преимущества крупноблочного метода монтажа буровых, эффективность его применения во многом зависит от объемов буровых работ, рельефа местности, расстояния транспортировки блоков, наличия естественных и искусственных препятствий по трассе. Высокая эффективность метода достигается на эксплуатационных площадях со значительным объемом работ, небольшими сроками бурения, малыми расстояниями между скважинами, открытым непересеченным рельефом. Эффективность крупноблочного метода снижается при транспортировке блоков на большие расстояния, особенно по лесистой и пересеченной местности, так как в этих условиях приходится выполнять работу по подготовке трасс. В этих случаях выгоднее полностью демонтировать оборудование, разобрать основания на мелкие секции и перевезти их автомобильным транспортом. Последовательность монтажа и демонтажа бурового оборудования Технологическая последовательность монтажа бурового оборудования и строительства сооружений зависит от типа буровых установок и применяемых методов монтажа. Оборудование буровых установок с групповым дизельным приводом, кинематически связанным с лебедкой, ротором и насосами, монтируют в следующем порядке. Прежде всего монтируют вышку с подвышенным основанием, ротор, лебедку или вышечно-лебедочный блок (при крупноблочном методе монтажа), а затем групповой привод, буровые насосы, приемные и запасные емкости. После этого выполняют обвязку насосов и других коммуникаций, строительство буровых укрытий, монтаж циркуляционной системы, механизмов очистки и приготовления бурового раствора. Собирать буровые вышки в горизонтальном положении можно одновременно с монтажом оборудования. При мелко- и крупноблочном методе монтажа блоки буровых установок Уралмаш ЗД-76, Уралмаш 3000БД, Урал- маш 4000ДГУ и др. также монтируют поочередно. Буровые установки с индивидуальным электроприводом насосов и лебедки допускают параллельное ведение работ: одновременно с монтажом вышки, лебедки и ее привода можно монтировать буровые насосы, емкости, механизмы очистки и приготовления растворов. При крупноблочном методе параллельно с вышечно-лебедочным блоком монтируют насосные блоки с рабочими и запасными емкостями. Таким способом можно монтировать установки Уралмаш 4Э-76, Уралмаш 3000БЭ и др. Буровые установки демонтируют в последовательности, обратной монтажу. При демонтаже буровых установок с дизельным приводом в первую очередь разбирают буровые укрытия и трубопроводы, затем запасные и приемные емкости, циркуляционную систему, буровые насосы и групповой привод. В последнюю очередь подготовляют к транспортировке вышку или вы- шечно-лебедочный блок. Насосное оборудование буровых установок с электроприводом можно разбирать одновременно с демонтажом вышечно- лебедочного блока, до или после него. § 2. СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ Расположение оборудования на буровой должно обеспечивать: максимальное удовлетворение технологическим требованиям бурения (разрушение горной породы, вынос ее из скважины, очистка промывочной жидкости от выбуренной породы, выполнение спуско-подъемных, вспомогательных операций и др.); использование установленной мощности; наиболее полную механизацию трудоемких работ и автоматизацию процесса проводки скважины; хорошую маневренность (приспособляемость установки к различным условиям бурения), удобство управления, эксплуатации и ремонта отдельных механизмов; удобство и быстроту монтажа и демонтажа всего оборудования; возможность сборки установки из отдельных легко транспортируемых и собираемых блоков механизмов при перевозке с одной точки на другую. Компоновка оборудования в современных буровых установках зависит от вида энергии, используемой для привода, назначения буровой установки, конструкции отдельных механизмов, методов монтажа, транспортировки и т. д. В зависимости от привода агрегатов буровые установки делят на три основные группы: с индивидуальным приводом; с групповым; с комбинированным. Индивидуальный привод чаще всего применяют при использовании электродвигателей, групповой — при использовании двигателей внутреннего сгорания, комбинированный — в случаях, когда не удается сблокировать все двигатели одной трансмиссией или при недостаточном снабжении электроэнергией. В нашей стране широко применяют буровые установки с индивидуальным и групповым приводом.  Различные схемы буровых установок с индивидуальным электроприводом приведены на рис. 58, а—г. Ротор 2 монтируют в центре буровой. Лебедку 3 устанавливают сзади ротора и соединяют через блокирующую трансмиссию 4 с электродвигателями 5, Для привода буровых насосов 6 применяют индивидуальные электродвигатели. Буровые насосы устанавливают либо в сарае сзади буровой, либо в отдельном сарае сбоку на расстоянии 20—60 м от буровой в зависимости от рельефа местности. Ворота в вышке 1 для подачи труб располагают напротив буровой лебедки. Схемы расположения оборудования буровых установок с приводом от двигателей внутреннего сгорания с различным выполнением и размещением двигателей, коробок передач и блокирующих трансмиссий, показаны на рис. 58, д—к. На рис. 58, д передача осуществляется многорядными цепями, карданными валами и клиновыми ремнями на насосы. На рис. 58, е и и применены цепные, клиноременные и зубчатые передачи. На рис. 58, ж в передачах использованы карданные валы, а на рис. 58, з передачи осуществлены многорядными цепями, привод ротора — карданным валом, а насосов — клиновыми ремнями. Установка, включающая все эти типы передач, показана на рис. 58, к. Как видно из приведенных схем, расположение оборудования в буровой установке в значительной степени зависит от типа двигателей и используемых передач. Почти все современные буровые установки с приводом от двигателей внутреннего сгорания снабжены гидравлическими передачами, установленными между двигателем и блокирующей трансмиссией. Для снижения частоты вращения трансмиссии при быстроходных двигателях применяют понижающие зубчатые редукторы (см. рис. 58, и, к). § 3. ОСОБЕННОСТИ СООРУЖЕНИЯ БУРОВЫХ В УСЛОВИЯХ крайнего севера При строительстве буровых в условиях Крайнего Севера в первую очередь необходимо учитывать особые условия сооружения фундаментов. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания для проектируемого сооружения к ним предъявляют одно из следующих требований: сохранение в мерзлом состоянии в течение всего срока службы сооружения; допускается оттаивание в процессе строительства или эксплуатации сооружения; необходима специальная подготовка, включая оттаивание, замораживание или замену. Первое требование предъявляют к грунтам при строительстве неотапливаемых зданий и сооружений; при этом принимают меры по сохранению вечномерзлого состояния грунтов, включая изоляцию их от тепла (проветривание, предохранение от попадания воды и т. д.). Второе требование предъявляют к грунтам, когда конструкция здания или сооружения приспособлена к неравномерному оседанию грунтового основания. При предъявлении третьего требования к грунтам предполагается их оттаивание, уплотнение, подсыпка под фундаменты крупноскелетных грунтов и предохранение их в дальнейшем от промерзания. Последнее возможно при небольшой мощности мерзлых грунтов. Однако для этого необходимы большие затраты энергии на оттаивание грунтов. Для промышленного строительства стационарных сооружений на вечномерзлых грунтах лучшими признаны свайные фундаменты. Фундаменты буровых сооружений первоначально также сооружали на сваях, однако накопленный опыт строительства позволил в дальнейшем упростить их конструкцию. Учитывая, что буровая установка является временным сооружением, нецелесообразно возводить капитальные фундаменты, требующие не менее 1,5—2,0 мес. труда бригады, состоящей из 15—17 человек. При сооружении фундаментов на вечномерзлых грунтах необходимо решить две задачи: повысить несущую способность грунта до необходимой величины и предупредить оттаивание вечномерзлого грунта. Принимая во внимание эти требования, можно сооружать и более дешевые фундаменты достаточно прочной конструкции, например с использованием деревянных клеток и др. В качестве примера рассмотрим фундамент буровой установки, сооруженный с использованием общей деревянной клетки в объединении Коминефть (рис. 59, а). Вначале грунт вынимают на соответствующую глубину. Затем на грунты I, II или III категорий укладывают нижний слой из бревен диаметром 250—300 мм. Поверх нижнего слоя настилают последующие слои из таких же бревен. Одновременно с укладкой бревен осуществляют послойную засыпку и уплотнение грунтами. Последний слой бревен укладывают с таким расчетом, чтобы верхняя плоскость этого слоя была на 200 мм выше нулевой отметки. Все слои бревен в узлах «кладки» скрепляют строительными скобами. Одновременно с укладкой слоев бревен обшивают шахту. Глубина заложения фундаментов колеблется от 0 до 2,5 м в зависимости от характеристики грунтов, места заложения  фундамента и других факторов. Фундаменты на деревянных клетках сооружают в условиях разведочного бурения. При бурении эксплуатационных скважин фундаменты сооружают на так называемой песчаной подушке (рис. 59, б). Глубина выемки грунта зависит от его характеристики. Песчаную подушку образуют с послойной трамбовкой каждого слоя толщиной 200 мм. В целях удешевления и ускорения монтажных работ буровые организации применяют упрощенные фундаменты. На растительный слой грунта с учетом допустимой нагрузки укладывают брусья. Затем засыпают их опилками, шлаком, мхом или другим теплоизолирующим материалом, после чего засыпают слоем глины толщиной 5—10 см для водоизоляции основания грунта. Трудности ведения буровых работ в условиях Крайнего Севера связаны также с климатическими особенностями. Минимальные зимние температуры в этих районах составляют от —45 до —50 °С. Число морозных дней, например, в Западной Сибири доходит до 180. Продолжительность периода с отрицательной температурой в среднем составляет 240 дней в году. Все это усложняет эксплуатацию бурового и вспомогательного оборудования, вызывает его поломки и аварии. Наряду с трудностями технического характера низкие температуры обусловливают тяжелые условия труда. Вследствие этого буровые установки, работающие в районах Крайнего Севера, должны быть оснащены утепленными укрытиями и системой обогрева рабочих мест буровой бригады и оборудования. Укрытия должны быть дешевыми, быстрособираемыми, легкими и защищать не только машинное отделение и рабочие площади на буровой, но также пространство под вышечным блоком, блоки для приготовления и очистки буровых растворов и другие вспомогательные сооружения. Как показала практика вышкомонтажных работ, у нас в стране и за рубежом предпочтение отдается резинотканевым укрытиям, изготовленным из технических тканей или синтетических материалов. Резинотканевое укрытие имеет сборно-разборную каркасную конструкцию. С наружной и внутренней стороны к металлическому каркасу пристегиваются полотна из резиновой ткани. Между наружным и внутренним полотнами имеется воздушная прослойка соответствующей толщины. Толщину прослойки выбирают, исходя из оптимального с экономической точки зрения термического сопротивления ограждающих укрытий. Для повышения термического сопротивления внутренние поверхности резиновой ткани целесообразно покрывать слоем краски. Теплопередача резинотканевых укрытий не намного меньше, чем укрытий, изготовленных из других материалов (панелей, изготовленных из дерева, металла и др.). Однако благодаря легкости, удобству транспортировки, быстрой сборке и другим преимуществам резинотканевые укрытия целесообразно применять при работе в условиях низких температур. Укрытия из резиновой ткани широко используют почти во всех нефтедобывающих предприятиях. За рубежом, кроме того, внедряют укрытия из синтетических материалов. Например, фирма «Ве Гаррет» разработала надувное здание из прорезиненной синтетической ткани, которое рассчитано на работу в северных районах Аляски. Отдельные полотна соединяются застежками-молниями. Здание монтируется за 3 чел-ч. Фирма «Нордвес тенд энд аунинг» изготовляет укрытия буровых из специального нейлона* покрытого с двух сторон неопреновым каучуком. Материал сохраняет гибкость при температуре —51 °С и не трескается при температуре —56 °С. Габаритные размеры укрытия — 36,6X12,2X5,5 м, масса 3,8 т. Укрытие собирают на металлическом каркасе за 60—80 чел.-ч. Стоимость 1 м2 такого укрытия 35,5 долл. Укрытие рассчитано на ветровую нагрузку, создаваемую при скорости ветра 45 м/с, и на снеговую нагрузку 0,3 МПа. Изготовляют также целые комплексы укрытий, транспортируемых вертолетами. Такой комплекс включает жилые помещения на 2—4 человека. Фирма «Полидоум меньюфекчуринг» поставляет укрытые брезентом помещения, которые могут складываться в плоский тюк и транспортироваться в фюзеляже или на подвеске вертолета. Каркасом могут служить алюминиевые трубы, которые уменьшают массу блока с укрытием до 1,13 т. Для повышения прочности укрытия используют полиуретановую пленку, которая при необходимости легко сворачивается. Рабочая площадь внутри помещения составляет 29,7 м2. Применяют также укрытия буровых, изготовленные из металлических листов. Для этого утепляемые блоки сплошь обшивают металлическими листами, наносят на них теплоизолирующий слой пенополиуретана, после чего в необходимых местах вырезают дверные проемы. Однако более выгодно использовать укрытия из гибких материалов: синтетической резиновой ткани, бельтинга, чефера и т. д. Выбор конструкции укрытия тесно связан с принимаемой системой обогрева буровой. Сочетание определенной конструкции укрытия и системы обогрева должно обеспечить минимум затрат на их монтаж и эксплуатацию. Основным критерием при проектировании системы обогрева и разработке конструкции укрытия является создание температуры в пределах рабочих мест буровой бригады от +5 до —10 °С при температуре окружающего воздуха от —45 до —55 °С. Институтом ВостНИИТБ разработаны системы обогрева буровых для оттаивания льда под основанием буровой установки перед демонтажем, осушки воздуха, а также установка для подогрева воды и горюче-смазочных материалов перед запуском дизелей. В условиях Крайнего Севера в установках по-новому решается вопрос прокладки трубопроводов и других коммуникаций. Все коммуникации, сгруппированные в секции, укладывают в металлический ящик с изоляцией. Такие секции коммуникаций собирают на быстроразъемных соединениях и штепсельных разъемах. Ящики в процессе обслуживания легко открываются с помощью откидной крышки. Эти секции устанавливают под переходами помещений, благодаря чему предупреждается обледенение переходов. Буровые установки, предназначенные для работы в условиях Крайнего Севера, имеют следующие конструктивные отличия: Основания блоков должны состоять из минимального числа секций, транспортируемых всеми видами транспорта, в том числе вертолетами. Укрытия буровой необходимо изготавливать из гибких материалов, которые можно складывать при транспортировке вертолетами и наземным транспортом. Этот материал должен быть теплостойким, обеспечивая при обогреве температуру внутри помещения от +5 до —10 °С. Установка должна быть снабжена комплектом предпусковых подогревателей, устройствами для осушки воздуха, системами обогрева и устройствами для оттаивания льда под основаниями блоков. Установка должна обладать повышенной монтажеспособностью за счет применения унифицированных узлов, быстроразъемных соединений и штепсельных разъемов для быстрой сборки оснований блоков, монтажа и крепления оборудования, сборки коммуникаций. За счет применения облегченных металлоконструкций, устройства укрытий и прокладки коммуникаций установка должна иметь повышенную транспортабельность. Установку необходимо укомплектовать современным жилым комплексом, состоящим из изготовляемых в заводских условиях унифицированных блочных помещений, обеспечивающих комфортные условия проживания буровой бригады. При конструировании и компоновке агрегатов, а также узлов системы приготовления и очистки буровых растворов следует предусматривать возможность их обогрева и надежной работы в условиях низких температур. Для безопасности труда необходимы газовые анализаторы, уровнемеры бурового раствора, автоматическая блокировка закрытия плашек превенторов в случае газопроявлений в скважине. Должны быть предусмотрены достаточная высота подъема ротора и пола буровой от поверхности земли, обогрев превенторной установки и надежная обшивка оснований блоков, а также надежная защита грунтовых мерзлых оснований от оттаивания и предупреждение попадания воды под фундамент. |