Вышкомонтажники. Монтаж бурового оборудования
 Скачать 3.81 Mb.
|
|
1 П О С О Б И Е Для вышкомонтажников 2 МОНТАЖ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ § 1. ОСНОВАНИЯ БУРОВЫХ УСТАНОВОК Современная буровая установка представляет собой сложный комплекс агрегатов. Мощность буровых установок и их отдельных агрегатов зависит от глубины бурения, конструкции скважины и способа ее бурения. Отечественная промышленность выпускает буровые установки для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной до 3000 и 5000 м; грузоподъемность на крюке талевой системы 130 и 200 т с установленной мощностью двигателей соответственно 1500 и 2000 л. с. Наряду с установками для бурения скважин долотами больших и уменьшенных диаметров выпускаются установки, позволяющие бурить скважины глубиной до 2000—2500 м уменьшенным и малым диаметрами долот. К ним относятся выпускаемые заводом «Баррикады» установки типа БУ-75 грузоподъемностью на крюке 75 т. Тип установки для бурения скважины задаваемой конструкции выбирают на основе инженерных расчетов, определяющих возможные максимальные нагрузки на крюке талевой системы, скорости спуско-подъемных операций, необходимые гидравлические мощности и т. п. Каждому типу буровой установки соответствует своя кинематическая и монтажная схемы, в которые входят различные агрегаты. Однако при всем принципиальном различии установок в их комплексе мы встречаем агрегаты, необходимые в любой из компоновок. Это вышки, талевые системы, грузоподъемные лебедки, роторы вертлюги, приводные механизмы: шестеренчатые или цепные редукторы, клиноременные передачи; двигатели и насосы для перекачки промывочных жидкостей. Все они имеют технические характеристики, весьма отличные как по конструктивному исполнению, так и по габаритам и весам. Но все они должны быть кинематически связаны определенной монтажной схемой, определяющей местоположение каждого агрегата относительно друг друга. Поэтому при монтаже каждой установки приходится выделять отдельно монтаж: а) каждого агрегата, входящего в комплекс любой буровой установки; б) узлов и систем управления агрегатами, входящими в комплекс установки; в) технологических трубопроводов для перекачки промывочной жидкости, топлива, сжатого воздуха и отопления; г) приводных механизмов; д) вспомогательного оборудования, необходимого для приготовления и очистки промывочной жидкости, обогрева буровой установки, сохранения запасов горюче-смазочных материалов и т. п. Разбивка осей фундаментов под ноги вышки. Ниже мы рассмотрим монтаж отдельных важнейших агрегатов, а также весь комплекс монтажных схем для буровых установок, получивших наиболее широкое распространение. Получив задание на сооружение буровой, производитель работ на указанной геологической службой точке и подготовленной площадке проводит разбивку фундаментов под оборудование. Вначале определяется положение фундаментов под ноги вышки. Для этого из заданной точки, как из центра, при помощи шнура или металлической проволоки откладывается расстояние А (см. рис.), определяемое из зависимости Найдя положение ног вышки от центра скважины, определяют геометрическое положение осно-ваний под буровую лебедку, ротор, подсвечник, а также опоры под пол машинного сарая, в котором мон-тируется привод буровой установки. Затем в зависимости от возможных нагрузок при проводке скважины выбирается конструкция фундамента, как под ноги вышки, так и под все остальные агрегаты установки. При небольших глубинах бурения, когда нагрузка относительно невелика, под ноги вышки, буровую лебедку, ротор и подсвечник сооружаются самые элементарные основания, выполняемые либо в виде выкладок из деревянных брусьев, либо в виде деревянных стульев. В обоих случаях снимают растительный грунт, на дно котлована подсыпают и хорошо утрамбовывают песок, а затем укладывают несколько рядов брусьев, хорошо скрепленных строительными скобами. При сооружении основания в виде деревянных стульев все элементы их также надежно скрепляются болтами или скобами, а затем котлован заполняется бутобетоном. Поверх стульев укладываются брусья, которые связываются между собой, образуя деревянную раму. При монтаже оснований на слабых грунтах, допускающих низкие удельные давления, сооружаются свайные основания. Сооружение таких оснований требует предварительной заготовки свай и качественной их забивки. Обычно сваи изготовляются из хорошего круглого леса, при этом ствол ошкуривается, один конец его затесывается на конус и оковывается металлическим наконечником. На другой затесанный конец набивается металлическое кольцо для сохранения верхнего конца сваи при нанесении по нему ударов копром или ручной «бабой». Иногда сваи изготовляются из отработанных и списанных бурильных или обсадных труб. Забивку свай следует вести до «отказа», т. е. когда погружение ее при дальнейшей забивке составляет величину, определяемую условиями, выраженными следующей зависимостью: где s — величина погружения сваи до «отказа» в см; q — вес сваи в кг; h — высота падения ручной «бабы» или молота копра в см; п — число ударов «бабы» или молота в одном приеме; Q — вес ручной «бабы» или падающих частей копра в кг; 3 а — коэффициент, равный при ручной забивке 20, при механической забивке 8; Р — расчетная нагрузка, приходящаяся на одну сваю, в кг. Основание под ноги вышки, выполненное в виде деревянных стульев с заполнением котлована бутобетоном или утрамбованием грунтов. При бурении глубоких скважин, когда нагрузки весьма значительны, а по геологическим условиям и задачам предполагается длительный срок бурения, сооружаются бетонные фундаменты под ноги вышки, лебедку, ротор, подсвечники и машинный сарай. На рисунках приведены основные размеры описанных оснований и показана их конструкция. Основания под А-образные вышки обычно изготовляются в виде металлических конструкций, собираемых в блоки одного монолитного основания, которое нагружается весом буровой установки. Одно из таких оснований для установки БУ-75Бр показано на рисунке На основания под оборудование и опоры под ноги вышки укладывается общая монтажная рама из деревянных брусьев сечением 400Х400, 360X360 или 320X320 мм (ГОСТ 5342-50). На рисунке показана конструкция такой рамы. Обычно она состоит из четырех основных брусьев длиной 8,5—9 м; два нижних уложены прямо на основания под ноги вышки, а два верхних опираются концами на нижние брусья. Параллельно этим брусьям под ноги вышки укладываются короткие брусья, надежно скрепленные с основанием строительными скобами. Это позволяет увеличить опорную площадь. Свайное основание под ноги вышки. Бетонное основание под ноги вышки. Затем брусья связывают металлическими креплениями - болтами и строительными скобами - в общую монтажную площадку; остальные брусья, уложенные на основания под оборудование, показаны на рисунке. На рамное основание настилается пол буровой, который служит одновременно монтажной площадкой для буровой вышки, лебедки и ротора, а на полу, настланному по брусьям, уложенным в машинном сарае, устанавливаются агрегаты привода буровой установки. В настоящее время для экономии лесоматериалов применяются рамные основания, выполненные в виде металлических конструкций сварных балок, эксплуатация которых дает значительный экономический эффект в сравнении с деревянными брусьями. 4 5 Расположение брусьев деревянной рамы под буровую установку. § 2. МОРСКИЕ ОСНОВАНИЯ Значительно сложнее сооружение оснований под буровую установку, монтируемую в море. Если раньше применялись индивидуальные свайные основания, а затем индивидуальные крупноблочные основания, то в настоящее время широкое распространение получили основания, сооружаемые при морских эстакадах. Индивидуальные основания для неглубоких скважин в прибрежных участках, где глубина моря не превышает 6—8 м, были предложены еще в 1935 г. инж. Н.С. Тимофеевым. Эти основания сооружаются на 28—30 сваях, при этом под ноги вышки и шахтовые брусья используются сваи из обсадных труб 14 3 / 4 ". Затем индивидуальные основания были значительно усилены конструктивно инж. Б.А. Рагинским. Эти основания, представляющие собой сооружение из 20 свай, которое заканчивается площадкой 32 X 18 м и причальным устройством, позволяют бурить глубокие нефтяные скважины. Дальнейшее улучшение конструкций индивидуальных свайных оснований шло в направлении увеличения рабочей площадки, рационального расположения свай с применением пространственных ферм и верхних строении из труб. Сооружение индивидуальных свайных основании связано со сложными строительно-монтаж-ными работами в открытом море. С плавучих средств ведутся забуривание шурфов под сваи, их установка и цементаж. На сваях при помощи плавучих кранов монтируются металлоконструкции основания. Все эти работы требуют высокой квалификации монтажной бригады, а темп строительст-ва во многом определяется состоянием погоды и поверхности моря. Необходимо было изменить технологию сооружения буровых в море. В 1946 г инж Л.А. Межлумовым были предложены крупно-блочные основания ЛАМ-1 и ЛАМ-2 для бурения скважин глубиной до 3000 м при глубине моря от 7 до 12 м. Основание состоит из отдельных крупных блоков 8Х8 м и представляет собой металлическую пространственную конструкцию из четырех телескопических строек, заканчивающихся башмаками, приведенными к внутренней трубе. Это позволяет выставлять блок горизонтально независимо от рельефа дна моря. К оголовкам стоек прикрепляются металлические несущие фермы, придающие жесткость всей конструкции. Крупные блоки, изготовленные на заводе, вывозятся в море, где при помощи крана устанавливаются в определенной последовательности и закрепляются металлическими связями, образуя единое основание. Стойки каждого установленного блока цементируются, для чего через внутреннюю телескопическую трубу ведутся забуривание шурфа и последующий цементаж. В дальнейшем крупноблочные конструкции совершенствовались: сокращался расход металла благодаря более рациональным металлоконструкциям и упрощались монтажные работы. Таким крупноблочным основанием явилось морское основание, предложенное инж. Межлумовым, Оруджевым и Сафаровым и получившее название МОС. Эти основания выпускаются в нескольких модификациях для различных глубин моря - до 8, 14 и 22 м. Каждое основание представляет собой комплект крупных блоков, состоящий из трех шестиопорных блоков, одного четырехопорного и четырех промежуточных секций, а также пешеходного моста, связывающего общую рабочую площадку с четырохопорным блоком. 6 Блоки основания МОС. а — МОС-1; б — МОС-2; в — МОС-3. Морское основание МОС-3-120 в плане. Крупные блоки представляют собой металлоконструкцию, имеющую шесть или четыре опорные телескопические стойки, связанные в надводной части металлическими фермами, а в подводной - гибкими диагональными металлическими связями и распорками. Монтаж крупных блоков ведется также при помощи плавучего крана, собирающего монтажное основание (см. рис.). Закрепление опорных телескопических стоек в морском дне ведется при помощи шурфов, которые забуриваются через внутреннюю трубу стойки. После бурения в скважину на стальном тросе спускаются два закрепленных между собой патрубка, являющихся анкерами опорной стойки. Затем скважину промывают и целиком цементируют. Основания MOС по сравнению с ранее применявшимися крупноблочными основаниями позволяют сократить расход металла до 15—18% и до 30% уменьшить строительно-монтажные работы в море. При этом основание МОС позволяет бурить нефтяные скважины и более глубоких местах моря. В настоящее время получили распространение основания под буровые установки, примыкающие к морским эстакадам. Эти основания сооружаются на забивных сваях, которые связываются металлоконструкциями с основной эстакадой. Размеры площадки основания должны удовлетворять условиям принятой организации буровых работ, т. е. давать возможность бурить две, четыре скважины или куст из 10 скважин. Монтаж бурового оборудования на сооруженных морских основаниях принципиально мало отличен от монтажа этого оборудования на суше, однако он осложнен ограниченностью рабочих площадок основания и трудностями работы в условиях открытого моря. § 3. МОНТАЖ БУРОВЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВЫШЕК Современные буровые установки комплектуются металлическими вышками двух основных типов: башенной и А-образной. Эти вышки выпускаются на грузоподъемность от 75 до 300 т, что позволяет применять их для комплектации буровых установок нескольких типов. Буровые установки Уралмашзавода до последнего времени не укомплектовывались вышками, и механики буровых предприятий подбирали их по грузоподъемности из имеющегося в наличии парка буровых вышек. Наиболее распространенными являются вышки башенного типа ВМ1-41 и БМВБ-41 грузоподъемностью 150 и 200 т. В последние годы для комплектования буровых установок Уралмашзавода типов 4Э и ЗД начали применять вышки В1-300-53 грузоподъемностью до 300 т (см. рис.). 7 Многие заводы приступили к выпуску вышек А-образной конструкции типа ВАС-42 и вышек для установок БУ-75Бр грузоподъемностью 200 и 75 т. Вышки башенного типа и А-образные вышки имеют принципиальное конструктивное различие, вызывающее разные приемы и методы монтажа их. Вышки башенного типа представляют собой панельную металлическую четырехгранную башню, состоящую из вертикальных наклонных ног, которые связаны в узлы горизонтальными поясами при помощи угловых соединительных хомутов, затянутых в стыках элементов ног болтами. Жесткость конструкции придается диагональными растяжками, установленными в каждой секции панели. Таким образом, вся вышка состоит из отдельных элементов, которые при монтаже собираются в единую металлическую конструкцию. Конструкция А-образных вышек представляет собой две наклоненные одна к другой под некоторым углом металлические мачты, выполненные в виде отдельных элементов (из профильного проката или труб). Элементы мачт собирают при помощи быстро соединяющихся устройств. Это позволяет осуществить легкую транспортировку вышки и быстрый монтаж и демонтаж ее. Наиболее распространенный метод монтажа вышек башенного типа — монтаж их «снизу вверх» при помощи специальных монтажных стрел и «сверху вниз» посредством специального подъемника Кершенбаума. Помимо этих двух методов, в последние годы инженерами Бержецем и Духниным был рекомендован монтаж вышки в горизонтальном положении с последующим подъемом их при помощи вспомогательных стрел и лебедок. Вышка В1-300-53. Сборка вышки «снизу вверх» при помощи шагающих стрел Перед началом монтажа вышки производится контрольная проверка «шагающих стрел» и их оснастка. Шагающая стрела представляет собой трубу диаметром 150 мм, длиной 9 м. На обоих концах трубы закреплены ролики с предохранительными скобами, предупреждающие соскакивание каната. На трубе устанавливаются четыре хомута элеватора — два крепежных и два поворотных. Крепежные элеваторы устанавливаются на расстоянии 0,5 м от осей блоков, смонтированных по концам трубы, а от осей этих элеваторов на расстоянии 1,5 м монтируются поворотные элеваторы. При помощи вращающихся элеваторов стрела «перемещается» вверх по ноге вышки и закрепляется ими; неподвижный элеватор фиксирует стрелу относительно ноги вышки. Чтобы стрела под нагрузкой не перемещалась, вдоль ноги на внутренней стороне элеваторов, обращенных к ноге, закрепляются сухари, которые при затяжке элеватора обеспечивают необходимую надежность крепления. Конструкция стрелы и захватных приспособлений для монтажа вышек, изготовленных из профильного проката, показана на рисунках. Перед началом монтажа вышки на полу в центре ее основания укладываются пояса вышки, собранные болтами с угловыми хомутами, как это показано на рисунке. Затем устанавливают нижние элементы ног с опорными плитами, прикрепляемые к рамным брусьям анкерными болтами. Внизу для придания жесткости соби- рается нижний монтажный пояс. При помощи монтажных лебедок или тракторных подъемников типа ЛТ11КМ и блоков, закрепленных на ногах вышки, подтаскиваются «шагающие» стрелы, которые вращающимися элеваторами закрепляют ниже углового хомута на ногах вышки. Закрепив поворотный элеватор канатом, идущим от лебедки и огибающим верх- ний ролик стрелы, поворачивают стрелу на 180°. При этом стрела длинным плечом поворачивается кверху (см. рис.) и нижним элеватором, находящимся на коротком ее плече, прикрепляется к ноге вышки. Когда стрелы установлены и закреплены, приступают к подъему собранного на полу буровой пояса с прикрепленными по углам его элементами ног. Когда пояс при помощи лебедок поднимают на высоту несколько более 4 м, элементы ног на подвесках принимают вертикальное положение, а нижние их концы легко могут быть заведены в угловые хомуты на уже смонтированные элементы ноги нижней секции. Заведенные в хомуты концы элементов йог закрепляются болтами, после чего освобождаются подвески, а на верхние концы элементов ноги сажается висящий на стрелах собранный 8 пояс секции. Одновременно с этим к верхним углам каждой секции подвешиваются диагональные тяги вышки, которые также закрепляются к хомутам. Монтажная стрела Узел А монтажной стрелы. Узел Б монтажной стрелы. Узел В монтажной стрелы. 1 - трубы стрелы; 2 - шпилька; 3 - болт диам. 40 мм; 4 - штырь диам. 20 мм. Захватные приспособления для монтажа вышек из профильного проката. Сборка поясов вышки на полу буровой. Для удобства монтажа на каждом углу секции навешиваются лестницы-стремянки высотой 4,5 м, по которым, когда секция поднята, поднимаются четверо рабочих (на каждый угол по одному) и одновременно заводят четыре элемента ног в хомуты ранее собранной секции. Для облегчения соединения элементов ног с хомутами вышки посредством болтов следует вначале закрепить диагональные тяги, а затем, регулируя их натяжение, добиваться сопряжения отверстий в хомуте и элементе ноги. Когда секция собрана, производят очередной поворот стрелы. Для этого верхний поворотный элеватор закрепляют на поднятом элементе ноги, а нижние элеваторы — поворотный и страховой — раскрепляют: затем стрела поворачивается нижним концом кверху и вновь закрепляется страховым элеваторам. После закрепления 9 стрелы в новом положении приступают к подъему следующих секций. Так проводится подъем всей вышки, включая и верхнюю секцию. По окончании монтажа вышки стрелы демонтируются, и производится монтаж маршевых лестниц, пальцев и балконов. Монтаж при помощи шагающих стрел в настоящее время имеет ограниченное применение. |