Бурении нефтяных и газовых
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
Вращение Управление вращением при роторном бурении осуществляется путем включения (выключения) привода ротора и регулирования частоты его вращения в пределах от 0 до max оборотов в минуту (используя ручку газа и ручку скорости работы ротора). Контроль осуществляется по указателю частоты вращения и моментомеру на посту показывающих приборов. При бурении забойными двигателями, управление вращением осуществляется за счет управления расходом бурового раствора и нагрузкой на долото. Подача Подача инструмента (перемещение талевого блока и верхнего конца бурильной колонны) осуществляется с целью доведения долота до забоя или подъема его от забоя и регулирования нагрузки на долото. Подача осуществляется с лебедки, либо при помощи регулятора подачи долота. Управление подачей томоза лебедки осуществляется при выключенном приводе лебедки и регулятора подачи долота путем регулирования скорости перемещения верхнего конца инструмента изменением тормозного усилия от ручного тормоза лебедки. При подаче инструмента с тормоза лебедки на забой положение талевого блока контролируется по приборам на пульте бурильщика, после того как долото коснется забоя подача дополнительно контролируется по весу на крюке и нагрузке на долото, отражаемых на индикаторах поста показывающих приборов. Приподъем долота от забоя осуществляется путем включения привода лебедки и ослабления усилия ручного тормоза при регулировании скорости ходового конца каната. При этом, если установлена скорость, слишком большая для данного веса инструмента и мощности лебедки, то подъем происходить не будет. Контроль движения инструмента осуществляется по тем же приборам, что и при подаче с тормоза. Управление в режиме “Автомат” (управление в режиме РПДЭ) реализуется путем включения привода регулятора подачи долота, установкой переключателя режимов на “Автомат” и установкой вариатора нагрузки на долото в желаемое положение. При этом привод лебедки должен быть выключен, ручной тормоз лебедки полностью отжат. При таком положении органов управления, если долото находится над забоем, талевый блок и верхний конец инструмента перемещаются вниз с максимальной, для данного регулятора, скоростью подачи (75 м/ч). После того, как долото коснется забоя, регулятор подачи отрабатывает установленную вариатором нагрузку на долото, уравнивая скорость подачи со скоростью перемещения 37 долота (механическая скорость бурения). Перемещение талевого блока контролируется по приборам на пульте бурильщика, а нагрузка на долото по стрелочному прибору на посту показывающих приборов. Управление в режиме “Ручное” осуществляется по скорости подачи верхнего конца бурильной колонны. Для этого переключатель режимов ставится в положение “Ручное”, переключатель направления подачи в положение “Низ” и далее вариатором устанавливается желаемая скорость подачи. Если поставить переключатель направления в положение “Верх”, то будет производится подъем инструмента. Контроль осуществляется по тем же приборам, что указаны выше. Из изложенного видно, что управление процессами имитации бурения и контроль процесса по приборам на ИМИТАТОРЕ БУРЕНИЯ аналогичны управлению буровой установкой в процессе бурения скважины. В соответствии с этим должна строиться логика поведения в процессе обучения бурению. Имитация бурения Задача “Имитация бурения” осуществляет моделирование рассмотренных выше технологических процессов, т.е. осуществляет преобразование входных сигналов, поступающих от органов управления тренажера, в зависимости от условий, заданных сценарием обучения, в выходные сигналы на показывающих приборах и на пульте инструктора. Так создается впечтление о реализации с помощью ИМИТАТОРА БУРЕНИЯ процесса проводки скважины и управление течением этого процесса. Задача предназначена для обучения методам управления буровой установкой при бурении скважины и наращивания бурильной колонны. Перед стартом задачи необходимо установить органы управления тренажера в исходное положение, состоящее в следующем: • бурильная колонна висит над забоем, ручной тормоз лебедки зажат максимальным усилием; • привод регулятора подачи (РПДЭ) выключен; • привод лебедки выключен; • привод ротора выключен; Для начала бурения до старта имитации или после старта обеспечьте включение промывки скважины, для этого: • откройте задвижки стояка 1 и 2; • закройте задвижку обратной промывки; • откройте выходную задвижку того насоса, который предполагается включить; • откройте выходную задвижку приемной емкости, если предполагается забирать раствор из нее; • откройте выходную задвижку дополнительной емкости приготовления раствора, если предполагается забирать раствор из нее; 38 • при заборе раствора из дополнительной емкости приготовления откройте задвижку между емкостями; • установите вариатором плотность раствора в емкостях 1 и 2; • закройте задвижку линии обратной промывки; • закройте ручную задвижку линии глушения 1и 2; • закройте гидроуправляемую задвижку линии глушения 1и 2; • закройте ручную задвижку линии дросселирования 1и 2; • закройте гидроуправляемую задвижку линии дросселирования 1 и 2; Чтобы исключить возможность возникновения аварийной ситуации одновременно со стартом задачи, убедитесь в правильном положении элементов оборудования, в том числе: • все превенторы открыты; • элеватор закрыт; • клинья ротора подняты; • ключ не вращается и отведен от устья скважины. После старта задачи проверьте состояние выходных параметров на посту показывающих приборов и мнемосхеме (в инженерном варианте по оперативной информации), в том числе: • вес на крюке не равен нулю, нагрузка на долото равна нулю; • не горит сигнал ошибки на пультах (и на экране). При выполнении указанных условий приступите к бурению, при невыполнении - еще раз проверьте правильность выполнения вышеописанных действий. Включите блок очистки раствора. Если бурение роторное или турбинное с проворотом инструмента ротором, то необходимо включить привод ротора. Ориентируясь по показаниям стрелочного прибора, установите при помощи ручки газа необходимую частоту вращения ротора. При большом расстоянии до забоя спуск к забою целесообразно производить с тормоза лебедки. Спуск к забою с тормоза лебедки осуществляйте путем попеременного уменьшения и увеличения тормозного усилия (то приподнимая, то опуская рукоятку тормоза), чтобы не допустить сильного разгона инструмента. Следите за движением талевого блока по указателю высоты талевого блока на пульте бурильщика. Когда до забоя останется менее одного метра, следите за показаниями нагрузки на долото на посту показывающих приборов. С появлением нагрузки на долото снова затормозите и потом толчками ослабляйте тормоз, плавно доведите нагрузку на долото до заданной. Работа с тормоза лебедки требует навыка и хорошей реакции. Промедление с торможением может вызвать резкое увеличение нагрузки на долото вплоть до его перегрузки. Для спуска к забою и последующего бурения с помощью регулятора подачи долота (РПДЭ) с автоматическим регулированием нагрузки на долото выполните последовательно следующие операции: • установите переключатель режима работы регулятора подачи долота (РПДЭ) в положение “Автомат”; 39 • установите вариатор нагрузки на долото в нулевое положение; • включите привод регулятора подачи долота; • уберите тормозное усилие, поставив рукоятку тормоза в крайнее верхнее положение; • вариатором установите заданную нагрузку на долото. Для спуска к забою и последующего бурения с помощью регулятора подачи долота при регулировании скорости подачи в ручном режиме последовательно выполните следующие операции: • установите переключатель режима работы регулятора подачи в положение “Ручное”; • установите переключатель направления подачи в положение “Низ”; • установите вариатор регулирования скорости подачи в нулевое положение; • включите привод регулятора подачи; • уберите тормозное усилие, поставив рукоятку тормоза в крайнее верхнее положение; • вариатором установите желаемую скорость подачи; После постановки долота на забой, с помощью вариатора скорости подачи, ориентируясь на стрелочный прибор на посту показывающих приборов, доведите нагрузку на долото до нужной величины и поддерживайте ее, уравнивая скорость подачи с механической скоростью. Для перехода от подачи с тормоза лебедки к подаче с помощью РПДЭ, последовательно выполните следующие операции: • затормозите лебедку, опустив рукоятку тормоза в крайнее нижнее положение; • установите нужный режим работы регулятора подачи долота; • установите вариатор нагрузки на долото или скорости подачи (в зависимости от режима работы) в нулевое положение; • включите привод регулятора подачи; • уберите тормозное усилие, поставив рукоятку тормоза в крайнее верхнее положение; • вращая вариатор нагрузки (или скорости) доведите нагрузку на долото до нужной величины. Для перехода от подачи с РПДЭ к подаче с тормоза лебедки последовательно выполните следующие операции: • выставьте вариатор нагрузки или скорости подачи (в зависимости от режима работы регулятора) в нулевое положение; • затормозите лебедку, опустив рукоятку тормоза в крайнее нижнее положение; - • • выключите привод регулятора подачи; • регулируйте скорость подачи, ослабляя тормозное усилие. Если при подаче инструмента с тормоза лебедки необходимо приподнять инструмент от забоя, то последовательно выполните следующие действия: • затормозите лебедку опустив рукоятку тормоза в крайнее нижнее положение; 40 • выключите привод ротора; • установите скорость отличную от нейтральной; • включите привод лебедки; • уберите тормозное усилие, поднимая рукоятку тормоза; • ручкой газа установите необходимую скорость подъёма;; • следите за уменьшением нагрузки на долото и перемещением талевого блока; • для остановки подъема затормозите лебедку, выключите привод лебёдки. Если при подаче с РПДЭ необходимо приподнять инструмент от забоя, последовательно выполните следующие операции: • установите вариатор скорости подачи РПДЭ в нулевое положение; • если работа осуществлялась в режиме “Автомат”, перейдите в режим “Ручное”; • установите переключатель направления подачи в положение “Верх”; • вариатором установите нужную скорость подъема; • для остановки подъема установите вариатор в нулевое положение. Если длина интервала бурения предполагается больше, чем позволяет длина ведущей бурильной трубы, то, после того как высота талевого блока над ротором станет равной около 0.5м (по прибору на пульте бурильщика), необходимо произвести наращивание бурильной колонны. Для этого необходимо осуществить следующую последовательность дйствий: • прекратить подачу инструмента (при подаче с лебедки затормозить барабан ручным тормозом, при подаче с РПДЭ в режиме “Ручное” установите вариатор скорости подачи в нулевое положение, при подаче с РПДЭ в режиме “Автомат” перевести сначала в режим “Ручное”, либо на подачу с лебедки); • дождаться падения нагрузки на долото до нуля; • приподнять инструмент на 3-5 метров от забоя; • при роторном бурении выключить ротор; • при работе с РПДЭ подачи перейти на лебедку и выключить привод регулятора подачи долота; • выключить приводы насосов, выключить блок очистки и дегазатор; • поднять бурильную колонну, установив соединение ведущей трубы с бурильной колонной на уровне ключа (высота талевого блока над ротором равна длине квадрата плюс 1 м) (при этом на жидкокристаллической панели пульта бурильщика должна появится фигурка “Верхового”); • опустить клинья ротора; • ослабляя тормоз лебедки, передать вес колонны от талевого блока клиньям ротора (вес на крюке должен стать равным весу талевого блока с элеватором); • подать ключ на скважину, отвернуть ведущую бурильную трубу, убрать ключ отскважины; 41 • подать свечеподающее устройство в положение “к скважине”; • открыть элеватор; • убрать ведущую бурильную трубу, подав свечеподающее устройство в положение “от скважины”; • опустить элеватор до высоты талевого блока над ротором равной высоте одной трубы плюс1 м (на жидкокристаллической панели должна появиться фигура верхового; • подать свечеподающее устройство в положение “к скважине”; • взять одиночную бурильную трубу (т.е. закрыть элеватор); • убрать свечеподающее устройство от скважины; • подать ключ на скважину, завинтить трубу, убрать ключ от скважины; • включив привод лебедки и приподнимая инструмент, передать вес от клиньев к элеватору (до полного веса на крюке), после чего затормозить и выключить привод лебедки; • поднять клинья ротора; • опустить бурильную колонну с навинченной одиночной трубой в скважину до высоты талевого блока над ротором равной 0-1 м (при этом на жидкокристаллической панели пульта бурильщика должна появится фигурка “Верхового”); • опустить клинья ротора; • передать вес от талевого блока на клинья (вес на крюке снижается до веса элеватора, талевого блока и крюка); • открыть элеватор; • поднять пустой элеватор на высоту равной высоте квадрата плюс1 м (при этом на жидкокристаллической панели пульта бурильщика должна появится фигурка “Верхового”); • подать свечеподающего устройство на скважину; • взять ведущую бурильную трубу (т.е. закрыть элеватор); • убрать свечеподающее устройство от скважины; • подать ключ на скважину, навинтить ведущую бурильную трубу, убрать ключ от скважины; • включив привод лебедки, передать вес колонны от клиньев ротора талевому блоку, доведя вес на крюке до полного, зажать тормоз, выключить привод лебедки; • поднять клинья ротора; Предотвращение аварий при бурении Задача “Предотвращение аварий при бурении” предназначена для обучения быстрому и безошибочному распознаванию нештатных, в том числе аварийных ситуаций, возникающих в процессе бурения скважины. Под нештатной ситуацией, возникающей в процессе бурения на буровой установке и в скважине, понимается ситуация, нарушающая нормальное течение технологического процесса. Термин “нештатная” применяется как 42 более общий, чем “аварийная”: так ситуация “Остановка турбобура” при турбинном бурении нарушает ход технологического процесса, но не является аварийной, т.е. не вызывает необратимых последствий, в то время как си- туация “Обрыв бурильной колонны” - это аварийная ситуация, прерывающая процесс бурения и требующая специальных мероприятий для ее ликвидации. Несвоевременное ее распознавание может привести к более тяжелым последствиям. Обе упомянутые ситуации являются нештатными, но аварийной является только вторая. Все нештатные ситуации, моделируемые УТК “БУРЕНИЕ”, разделяются на внутренние и внешние. Внутренние ситуации - это ситуации, возникающие в результате неправильных действий обучаемого по управлению объектом и контролируемые задачей “Имитация бурения”. К ним относятся все ситуации описанные выше. Внешние ситуации - это ситуации, возникающие в процессе бурения не в результате ошибок обучаемого, а по независящим от него причинам (в условиях реальной буровой, например, из-за дефектов инструмента, при попадании в зону аномально высоких пластовых давлений и т.п.). В настоящей версии тренажера эти ситуации заложены в сценарии обучения и привязываются к глубине забоя. Также эти ситуации могут быть вызваны из задачи при помощи закладки “ЗАПУСК”. К ним относятся: • остановка турбобура; • заклинка опор долота; • проявление; • поглощение; • обрыв бурильных труб; • обрыв утяжеленных бурильных труб; • промыв бурильной колонны; • сальник на долоте; • неисправность насоса. Как видно из перечня некоторые ситуации могут быть как внутренними, так и внешними. Методическое обоснование задачи Обучение распознаванию и ликвидации нештатных ситуаций на ИМИТАТОРЕ обладает следующими преимуществами: • ошибки обучаемого, грозящие в условиях буровой поломками оборудования и инструмента или тяжелыми авариями в скважине, не разрушают оборудования Имитатора; • неоднократное повторение ошибок с фиксацией каждой и заострением внимания обучаемого на фактах ошибок и возможных их последствиях позволяет создать внутренние блокировки в сознании обучаемого, уменьшающие вероятность таких ошибок в реальных условиях; 43 • имеется возможность приучить обучаемого к быстрому анализу показаний датчиков и создать навыки распознавания нештатных ситуаций по совокупности показаний, особенно для ситуаций, редко возникающих в реальных условиях; • имеется возможность самостоятельной тренировки обучаемого даже без постоянного участия инструктора за счет сигнализации о нештатных ситуациях; • возможно создание условий для объективной, независящей от инструктора, оценки знаний и навыков обучаемого по ведению процесса бурения. Внутренние нештатные ситуации, вызванные ошибками управления процессом бурения, их внешние признаки (реакция Имитатора на ошибки) и способы выхода из ситуаций описаны выше. Обучаемый распознает эти ситуации по совокупности изменений параметров процесса, отражаемых на посту показывающих приборов и намнемосхеме пульта бурильщика. Инструктор имеет возможность узнать, какая допущена ошибка, вызвав на экран своего пульта информацию о ситуациях. Как указывалось выше внешние нештатные ситуации возникают при достижении долотом определенной глубины в процессе бурения. Наличие ситуации и ее вид обучаемый должен распознать по изменению параметров процесса. Инструктор может узнать о ситуации аналогично как и в случае внутренних нештатных ситуаций. Ниже описаны признаки ситуаций. Ситуация “Обрыв бурильных труб” возникает в процессе бурения, если в скважину спущена дефектная бурильная труба, при перегрузке бурильной колонны крутящим моментом и т.п. Ситуация характеризуется следующими основными признаками: • уменьшение веса на крюке; • уменьшение момента на роторе в случае роторного бурения; • уменьшение давления нагнетания. Уменьшение веса на крюке происходит из-за того, что часть колонны бурильных труб, утяжеленные бурильные трубы и долото остаются на забое. Момент на роторе становится равным моменту холостого вращения оставшейся после обрыва части бурильной колонны. Давление нагнетания уменьшается на величину потерь напора внутри оторванной и оставшейся на забое части колонны бурильных труб и УБТ, в долоте и в кольцевом зазоре за оборванной частью инструмента. При возникновении такой аварии в условиях буровой процесс бурения прекращается, верхнюю часть бурильной колонны поднимают на поверхность и приступают к ловильным работам с целью подъема из скважины оставленной части бурильной колонны. |