Главная страница
Навигация по странице:

  • Рис.1 Схема конструкции ВСП.

  • ГЛАВА 3. Назначение ВСП. Преимущества и недостатки

    		•

    Верхний силовой привод. Реферат. Реферат Верхний силовой привод


    Скачать 239.21 Kb.
    НазваниеРеферат Верхний силовой привод
    АнкорВерхний силовой привод
    Дата03.06.2022
    Размер239.21 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаРеферат.docx
    ТипРеферат
    #567185

    Реферат
    «Верхний силовой привод»

    Выполнил:

    Научный руководитель:


    Москва, 2021

    Содержание





    ВВЕДЕНИЕ 2

    ГЛАВА 1. Устройство и принцип работы 5

    ГЛАВА 2. Типы и особенности системы ВСП 7

    ГЛАВА 3. Назначение ВСП. Преимущества и недостатки 11

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

    Список использованной литературы 16





    ВВЕДЕНИЕ


    Весь прошлый век бурение нефтяных и газовых скважин роторным способом, а также и с использованием ГЗД, осуществлялось посредством буровых установок, оснащенных роторным механизмом и ведущей бурильной трубой квадратного или шестигранного сечения. Бурильная колонна с «квадратом», несмотря на все недостатки этой традиционной технологии, до сих пор обычное явление на буровых в разных странах: России, США, Китае, Европе, на Ближнем Востоке. Однако сегодня такой способ не рассматривается, как высокопроизводительный при бурении и освоения нефтегазовых скважин.

    При спускоподъемных операциях (СПО) в основном производственное время уходит на свинчивание-развинчивание труб и наращивание бурильных колонн по одной трубе. Кроме того, невозможно промывать и прорабатывать скважину в процессе СПО. Для увеличения скорости бурения было предложено совместить работу вертлюга и ротора в одном оборудовании, которое назвали «Системой верхнего силового привода». Верхний силовой привод (ВСП) является сегодня наиболее востребованным видом наземного бурового оборудования, которым оснащаются буровые установки, как в России, так и за рубежом.

    Верхний силовой привод — важный элемент буровой установки, который представляет собой подвижный вращатель, совмещающий функции вертлюга и ротора, оснащённый комплексом средств для работы с бурильными трубами при выполнении спуско-подъёмных операций. Изобретение относится к установкам, предназначенным для вертикального, наклонно-направленного и горизонтального бурения нефтяных и газовых скважин.

    Первая система верхнего привода была разработана и произведена
    компанией Varco International (ныне National Oilwell Varco) в 1982 г. на буровой установке Sedco 201 в Арабском заливе недалеко от города Басра (юг Ирака). Первая буровая установка грузоподъемностью до 650 т. под названием Derrick Drilling Machine DDM 650 DC была выпущена компанией Aker Kvaerner. Она имела электрический привод постоянного тока и предназначалась для морских буровых платформ. В развитие этой системы был разработан гидравлический верхний привод на установке DDM HY 500/650, выпущенной в 1987 г. Для увеличения крутящего
    момента и мощности привода долота, с целью наращивания механической скорости проходки были разработаны двухприводные установки: DDM 500/650 EL и DDM 650 HY. 2-х приводная установка DDM 650 EL "Frontier", имела мощностью 2100 л.с. и крутящий момент 8800 Н·м.

    В настоящее время способ роторного бурения с помощью ВСП является основным методом бурения морских скважин. Применение ВСП предусмотрено правилами безопасности в нефтяной промышленности при условии, что длина горизонтального участка составляет более 300 метров потому, что обеспечивает безаварийное быстрое бурение вертикальных и горизонтальных скважин. ВСП также оснащается автоматизированным комплексом механизмов для спускоподъемных операций. Роторный способ с использованием системы верхнего силового привода также доминирует при бурении нефтяных и газовых скважин на суше во многих нефтедобывающих странах, в том числе в России1.

    ГЛАВА 1. Устройство и принцип работы


    Силовой привод буровой установки благодаря своей расширенной сфере применения способен выполнять целый ряд первоочередных функций и технологических операций.

    Устройство в первую очередь способствует непрерывному вращению бурильной колонны в ходе процесса бурения скважин. Кроме того система может быть применима при проведении проработок и расширении диаметра ствола скважины.

    Силовые приводы буровых установок могут быть привлечены для осуществления свинчивания и закрепления труб, которые применяются во время бурения скважины. Силовой привод буровой установки может быть применен во время проведения спускоподъемных манипуляций с участием бурильных труб.

    Электрический или дизельный привод агрегата способен оказывать значительную помощь при проведении наращивания бурильной колонны цельно скроенными трубами. Стоит отметить, что электрический или дизельный приводы могут существенно упростить операции направленные на проведение спуска колон обсадного типа.

    Помимо прочего, система может помочь повернуть бурильную колонну при проведении работ с применением забойного двигателя. Эта система может способствовать осуществлению быстрой промывке скважины и рассаживанию колонн2.

    Система, представленная в виде верхнего силового привода буровой установки, а точнее ее подвижная часть состоит из так называемого бурового вертлюга и бурильного редуктора, которые с помощью штроп прикрепляется к траверсу талевого блока. Эта система значительно улучшает бурение во всех видах пород.

    Крышка, под которой находится система вертлюга-редуктора, оснащена двумя гидромоторами. Бурение происходит таким образом, что выходной вал, входящий в конструкцию гидровала прямиком соединяется с корпусом редукторного вала.

    Система спроектирована так, что на одном из гидромоторов устанавливается гидротормоз, который специально предназначен для осуществления торможения бурильной колонны.

    С боку к корпусу вертлюга прикрепляется рама. Посредством рамы система передает крутящий момент к направляющему устройству. Трубный манипулятор способен развернуть элеватор в нужном направлении.

    Это могут быть мостки, шурф, предназначенный для наращивания, или любая другая сторона. Система верхнего силового привода буровой установки оснащена трубным зажимом, который нужен для проведения захвата и предотвращения вращения верхней муфты трубы при развинчивании вертлюга.

    Агрегат сконструирован таким образом, что между стволом вертлюга и ниппелем помещен шаровой кран с ручной регулировкой. Он включен в систему для того, чтобы осуществлять оперативное перекрытие внутреннего отверстия, находящегося в середине ствола вертлюга.

    Этому способствует так называемый внутренний превентор. Благодаря ему удерживаются остатки промывочной жидкости, которая накапливается после прокрутки бурильной колонны.

    Такая деталь, как вертлюжная головка внесена в конструкцию агрегата для того, чтобы проводить непрерывную подачу рабочей жидкости из неподвижной области системы верхнего силового привода к ее вращающей составляющей.

    Система штропов выполняет отвод и подвод элеватора к середине скважины. Она представлена виде штропов, которые прикрепляются к боковым рогам траверсов. С противоположной стороны к штропам прикрепляются гидроцилиндры, обеспечивающие их отклонение в ту или иную сторону. Главной особенностью верхнего силового привода буровой установки является возможность, благодаря которой можно производить монтаж установки на любом из проводящихся этапов проводки скважины, при этом, не прекращая параллельно протекающего процесса бурения3.

    На рисунке 1 представлена принципиальная схема конструкции верхнего силового привода с указанием составляющих его элементов.




    1 – вертлюг-редуктор;
    2 – штропы вертлюгаредуктора;
    3 – талевая система;
    4 – электродвигатель
    постоянного тока;
    5 – диско-колодочный тормоз;
    6 – рама с роликами (каретка);
    7 – блок роликовый;
    8 – система разгрузки резьбы;
    9 – трубный манипулятор;
    10 – вертлюжная головка;
    11 – штропы элеватора;
    12 – гидроцилиндры отвода
    штропов элеватора;
    13 – трубный зажим.

    Рис.1 Схема конструкции ВСП.

    ГЛАВА 2. Типы и особенности системы ВСП


    Силовые приводы буровой установки классифицируются с ориентировкой на способы питания, они могут быть:

    • Питающимися от сети постоянного тока;

    • Питающимися от сети переменного тока;

    • Гидравлическими;

    • Электрическими.

    Кроме того, представленные агрегаты разделяются на несколько классов с поправкой на способы их применения. Системы могут быть:

    • Морскими;

    • Сухопутными;

    • Стационарными;

    • Мобильными4.

    Современные системы обладают значительно уменьшенными габаритными размерами. Это, в первую очередь, обусловлено применением двух компактных электродвигателей в конструкции агрегата.

    Кроме того, эти двигатели сейчас в большинстве устройств работают используя переменный ток. Это приводит к качественному улучшению таких характеристик как скорость и крутящий момент.

    Двигатель переменного тока, применяемый в современных системах верхнего силового привода буровой установки, не нуждается в наличии коммуникационных систем и щеток. Это позволяет отказаться от сложной и небезопасной системы охлаждения. Крутящий момент создается благодаря работе двигателей переменного тока с силой в 350 лошадиных сил. Каждый из них равняется моменту, который создается одним отдельно взятым электродвигателем с мощностью равной 1200 лошадиным силам.

    Представленные двигатели способны создать крутящий момент с максимально номинальным переходом от остановки к полному разгону.

    Двигатели в обычном режиме способны работать от сети с переменным напряжением в 600 и 480 вольт, которое может быть выработано буровой установкой. Кроме того, нужное напряжение может возникать в результате преобразования постоянного тока равного 50 вольтам, и передаваться от линий высоковольтных передач5.

    Эти особенности позволяют использовать оборудование в рамках любой электрической системы. В современных агрегатах уменьшился вес направляющей балки. Это заметно ускорило процесс установки каркаса без обязательной раннее модификации несущей мачты. Система теперь может устанавливаться на мачтах с высотой в 44 метра, при этом зазор не будет превышать 3,6 метров. В новых модификациях передача крутящего момента производится не на корпус мачты, а по направляющей к распорной балке, прямиком на несущую раму и нижнее основание.

    Средняя грузоподъемность современных систем может достигать 400 тонн, и ее эксплуатация производится на малых и средних типах буровых установок.

    В результате значительного упрощения всей конструкции был значительно снижен уровень затрат, связанный с ремонтом и обслуживанием агрегата. Благодаря включению второстепенной интегрированной встроенной гидравлической системы значительно упростились все этапы монтажных работ.

    Наращивание дополнительных инструментов осуществляется с участием двигателей работающих на переменном токе. Одной из самых уникальных характеристик агрегата является наличие прерывистого момента, который с высокой степенью эффективности обеспечивает безопасную работу двигателя. Это особенно важно при свинчивании и развенчивании дополнительных буровых элементов. Такое конструктивное решение позволяет обойтись без применения трубного ключа или трубного манипулятора.

    Все это существенно упрощает конструкцию агрегата, значительно снижает его вес и стоимость. Простая конструкция зажима устроена таким образом, что при захвате верхнего и среднего замка буровик приводит во вращение всю колонну. Это необходимо для того, чтобы по требованию свинчивать и развинчивать несущие соединения. Устройство оборудовано двумя встроенными клапанами предохранительного типа.

    Верхний силовой привод может управляться дистанционным путем, и гарантирует высокую степень безопасности в случае несанкционированного выброса рабочей жидкости. Клапан соединен с вращающейся силовой головкой, благодаря которой возможно проведение работ со свечами и механизмами наклонных штроб. Наклонные штробы входят в состав двухстороннего гидравлического механизма, который благодаря включению наклонных штроб обеспечивает отвод движущихся элементов на расстояние в более чем 60 сантиметров.

    Наличие гидравлической компенсаторной системы делает возможным появление компенсаторной амортизации в тот момент, когда свечи соединяются с переходником. При этом производится плавная посадка труб и разъединение шпильки от муфты во время развинчивания. Простая и неприхотливая охладительная система применятся для того, чтобы избежать включения обслуживающего контура, насоса и промежуточного охладителя.

    Процесс монтажа агрегата, в среднем, продолжается не более восьми часов. При этом часть соединительных работ может быть проведена до того, как вся установка прибудет к месту ее дальнейшей работы. Кабель шланга на обвязке прикрепляется к мачте, на высоте в тридцать метров. Для того чтобы обеспечить подсоединение к обслуживающему контуру, заранее формируется узел из быстросъемных соединительных элементов.

    Для этих целей также может быть использована специальная распределительная коробка. Главная консоль, с которой осуществляется управление, находится на панели бурильщика. Подача силовых кабелей производится из отдельного помещения. Наличие буквенно-цифрового монохромного дисплея, встроенного в панель управления заметно облегчает наблюдение за всеми показаниями приборов контрольно-измерительной группы. На него выводятся данные касательно текущего режима обслуживания, времени проводимых работ, числа оборотов в секунду и прочее6.

    ГЛАВА 3. Назначение ВСП. Преимущества и недостатки

    По назначению верхний привод можно подразделить на две категории: верхний привод установок для бурения скважин на суше и на море и верхний привод (силовой вертлюг) для ремонтных агрегатов.

    При производстве буровых работ система верхнего привода обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

    • Вращение бурильной колонны с регулированием частоты при бурении, проработке и расширении ствола скважины, при подъеме/спуске бурильной колонны;

    • Торможение бурильной колонны и её удержание в заданном положении;

    • Обеспечение проведения спускоподъемных операций в том числе:

      • проведение операций по спуску обсадных колонн в скважину;

      • наращивание/разборка бурильной колонны свечами и одиночными трубами;

      • свинчивание-развинчивание бурильных труб, докрепление-раскрепление резьбовых соединений переводников и шаровых кранов;

      • подача бурильных труб к стволу/удаление от ствола вертлюга.

    • Промывку скважины и одновременное проворачивание бурильной колонны;

    • Задание и обеспечение величин крутящего момента и частоты вращения, их измерение и вывод показаний на дисплей шкафа управления, выносной дисплей, пульт управления и на станцию геолого-технических исследований;

    • Дистанционное управление;

    • Герметизацию внутритрубного пространства шаровыми кранами7.

    Производители ВСП указывают на следующие преимущества системы верхнего привода, которые подтверждаются инженерами по бурению:

    1. Наращивание бурильных труб при углублении скважины производиться за меньшее время.

    2. Уменьшение вероятности прихватов бурового инструмента. Силовой вертлюг позволяет в любой необходимый момент времени при спуске или подъеме инструмента элеватором в течение 2-3 минут соединить с бурильной колонной и восстановить циркуляцию бурового раствора и вращение бурильной колонны, тем самым предотвратить прихват инструмента.

    3. Появляется возможность расширения и проработки ствола скважины, как при спуске, так и при подъеме бурильного инструмента.

    4. Повышается точность проводки скважины при направленном бурении. При использовании отклонителя с гидравлическим забойным двигателем для изменения угла скважины свечу можно удерживать в заданном положении по всей длине свечи, что приводит к лучшей ориентации колонны и меньшему числу контрольных съемок.

    5. Повышение безопасности буровой бригады. Возможность вести наращивание свечой, а не однотрубкой снижает число используемых соединении, что уменьшает вероятность несчастных случаев.

    6. Облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения. Промывка скважины может производиться при одновременном вращении бурильной колонны.

    7. Бурение на всю длину свечи без дополнительного наращивания улучшает качество отбираемого керна, снижает число рейсов.

    8. С пульта бурильщика можно выбрать и задавать различные значения частоты вращения и крутящего момента.

    9. Снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну. Наличие механизированного сдвоенного шарового крана (внутреннего превентора) позволяет быстро перекрыть внутреннее отверстие в колонне, тем самым предотвратить разлив бурового раствора при отсоединении ствола силового вертлюга от свечи. Вся операция проводится бурильщиком без участия буровой бригады.

    10. Особо значимым является то, что ВСП  имеют доказанный  коэффициент безотказной работы 99,4%.

    В то же время, при работе с ВСП, наряду с достоинствами, отмечаются и недостатки системы:

    1. Высокая стоимость установки и обслуживания системы ВСП.

    2. Большие тепловые потери при работе ВСП.

    3. Мощные конструкции верхних приводов требуют наличия собственной системы охлаждения, что усложняет и удорожает систему верхнего силового привода.

    4. Несоответствие электрических параметров ВСП параметрам отечественной электрической сети, что приводит к необходимости использования дополнительного модуля частотного регулирования электродвигателей8.



    ЗАКЛЮЧЕНИЕ


    Верхний силовой привод - высокотехнологичное оборудование. У специалистов, занимающихся строительством нефтегазовых скважин, не
    вызывает сомнения тот факт, что применение ВСП буровой установки обеспечивает более высокие скорости бурения и уровень безопасности работ, чем использование традиционного оборудования роторного способа. Кроме того эта система спо со бна максимально  механизиро вать про цессы бурения, спуско-подъемных операций , что  приведет к сокращению затрат на про цесс про во дки скважины.

    Буровая установка с верхним силовым приводом отличается от обычной роторной буровой наличием вращателя, снабженного сальником-вертлюгом, имеющего возможность вертикального перемещения вдоль пространства буровой вышки.

    Устойчивая и надежная конструкция системы верхнего привода, специально рассчитанная для работы в осложненных условиях, позволяет сократить время простоя БУ и значительно повысить эффективность бурения. СВП в последнее время становится наиболее популярным способом бурения нефтяных и газовых скважин9.

    С помощью верхнего силового привода бурильщик способен выполнять ряд производственных функций и технологических операций. Устройство в первую очередь способствует непрерывному вращению бурильной колонны в процессе углубления скважины. Кроме того, система может быть применима при проведении проработок и расширении диаметра ствола скважины. ВСП позволяет провернуть бурильную колонну в нужном направлении, в каком бы положении она не находилась. Кроме того, процесс бурения верхним приводом исключает необходимость использования дополнительных манипуляций и инструментов при буровых работах. Силовые приводы буровых установок могут быть привлечены для осуществления свинчивания и закрепления труб, которые применяются во время бурения скважины. Силовой привод применяется при проведении спускоподъемных операций и наращиваний бурильной колонны.

    С учетом скорости, безопасности и эффективности бурения,
    которые обеспечиваются применением верхнего привода, неудивительно, что большинство операторов и подрядчиков во всем мире сегодня считают СВП «стандартным оборудованием» при бурении как разведочных, так и эксплуатационных скважин. В настоящее время примерно на 92% всех передвижных морских буровых установок применяется верхний привод, верхним приводом оборудована каждая передвижная морская буровая установка, построенная за последние годы. Доказано, что буровые с верхним приводом бурят быстрее, безопаснее и более эффективно, они стали «промышленным стандартом» в бурении на нефть и газ.

    Буровые установки, оснащенные ВСП, получили повсеместное распространение в общемировой практике бурения, включая Россию.

    На российских буровых применяются как отечественные системы ВСП (например, системы фирм "Уралмаш - Буровое оборудование" и «ПромТехИнвест»), так и выпускаемые ведущими мировыми производителями бурового оборудования National Oilwell Varco (NOV), Weatherford и др10.

    Список использованной литературы


    1. Аль Тии М., Симонянц С.Л. Применение верхнего силового привода при бурении скважин на нефтяных месторождениях Республики Ирак. Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. 2017, № 3. С. 44-48.

    2. Балаба В. И. курс лекций по дисциплине «Основы строительства нефтяных и газовых скважин» 2021/2022 / Тема 3 «Технологический процесс углубления скважины».

    3. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб. для вузов. М.ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. 1007 с.

    4. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. Под ред. Гусмана А.М., Порожского К.П. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2002. 592 с.

    5. Верхний силовой привод (ВСП) [Электронный ресурс] URL: http://topneftegaz.ru/catalogue/product/view/1189801(дата обращения: 17.12.2021)

    6. Видеоролик «Епихин АВ Монтаж и эксплуатация бурового оборудования. Лекция 15. Верхний силовой привод. 2020»; опубл. 06.04.2020; [Электронный ресурс] URL: https://www.youtube.com/watch?v=q7ChcugE8eM (дата обращения 10.12.2021).

    7. Джеф A. Интервью главы представительства Tesco Corporation в России и СНГ Джефа Алена для журнала ROGTEC [Электронный ресурс]. URL: http://www.rogtecmagazine.com/ru-blog/bentec (дата обращения 17.12.2021).

    8. Оценка эффективности верхнего силового привода буровой установки [Электронный ресурс] URL: http://www.rusnauka.com/16_EISN_2015/Tecnic/3_193942.doc.htm (дата обращения 17.12.2021).

    9. Симонянц С.Л., Аль Тии М. Стимулирование процесса бурения верхним силовым приводом с использованием винтового забойного двигателя. Записки Горного института. 2019. Т. 238. С. 438-442.

    10. Система верхнего силового привода [Электронный ресурс] URL: https://byreniepro.ru/byr-ustanovki/silovoy-privod.html (дата обращения: 17.12.2021)

    11. Пат. RU 151650 U1, МПК E 21 B 3/02. Верхний силовой привод буровой установки / А. Г. Сапрыкин; патентообладатель: ОАО "Электромеханика" - №2013147353/03; заявл. 2013.10.23; опубл. 2015.04.10












    1 Система верхнего привода [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Система_верхнего_привода (дата обращения 17.12.2021).


    2 Оценка эффективности верхнего силового привода буровой установки [Электронный ресурс] URL: http://www.rusnauka.com/16_EISN_2015/Tecnic/3_193942.doc.htm (дата обращения 17.12.2021)

    3 Верхний силовой привод (ВСП) [Электронный ресурс] URL: http://topneftegaz.ru/catalogue/product/view/1189801(дата обращения: 17.12.2021)


    4 Верхний силовой привод (ВСП) [Электронный ресурс] URL: http://topneftegaz.ru/catalogue/product/view/1189801(дата обращения: 17.12.2021)


    5 Симонянц С.Л., Аль Тии М. Стимулирование процесса бурения верхним силовым приводом с использованием винтового забойного двигателя. Записки Горного института. 2019. Т. 238. С. 438-442.


    6 Аль Тии М., Симонянц С.Л. Применение верхнего силового привода при бурении скважин на нефтяных месторождениях Республики Ирак. Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. 2017, № 3. С. 44-48.


    7 Система верхнего силового привода [Электронный ресурс] URL: https://byreniepro.ru/byr-ustanovki/silovoy-privod.html (дата обращения: 17.12.2021)


    8 Видеоролик «Епихин АВ Монтаж и эксплуатация бурового оборудования. Лекция 15. Верхний силовой привод. 2020»; опубл. 06.04.2020; [Электронный ресурс] URL: https://www.youtube.com/watch?v=q7ChcugE8eM (дата обращения 10.12.2021).


    9 Балаба В. И. курс лекций по дисциплине «Основы строительства нефтяных и газовых скважин» 2021/2022 / Тема 3 «Технологический процесс углубления скважины»

    10 Джеф A. Интервью главы представительства Tesco Corporation в России и СНГ Джефа Алена для журнала ROGTEC [Электронный ресурс]. URL: http://www.rogtecmagazine.com/ru-blog/bentec (дата обращения 17.12.2021).

    написать администратору сайта