Буровой привод NOV TDS 10S. Руководство по эксплутации и обслуживанию Условные обозначения в руководстве
 Скачать 1.86 Mb.
|
|
TDS-10S Буровая система верхнего привода Руководство по эксплутации и обслуживанию Условные обозначения в руководстве В данном Руководстве используются условные обозначения, помогающие читателю быстрее найти ключевую информацию и детальное описание. Описание оборудования с приведенными графическими иллюстрациями дает лучшее представление об оборудовании и его составных узлах. Информация, касающаяся возможного травматизма персонала буровой бригады и повреждений оборудования, появляется на страницах данного руководства. Она выделена таким образом, чтобы привлечь внимание читателя к важной информации, предупреждению или примечанию. Примеры приводятся ниже. Просьба с особым вниманием подходить к важным сообщениям такого рода. Обозначает рекомендацию относительно правил эксплуатации или обслуживания, не несущих опасности травм персонала или ущерба оборудования Обозначает рекомендацию, относящуюся к возможному повреждению оборудования. Обозначает рекомендацию, относящуюся к существующей возможности получения травм персоналом буровой бригады. Для предотвращения травм персонала и повреждения оборудования необходимо ознакомиться с настоящим руководством, а также с соответствующими материалами, перед началом работ по эксплуатации, осмотру и обслуживанию оборудования TDS-10S Буровая система верхнего привода Описание, монтаж и эксплуатация Предисловие Условные обозначения В данном Руководстве используются условные обозначения, помогающие читателю быстрее найти ключевую информацию и детальное описание. Описание оборудования с приведенными графическими иллюстрациями дает лучшее представление об оборудовании и его составных узлах, а также о его функциональных возможностях. Информация по технике безопасности Информация, касающаяся возможного травматизма персонала буровой бригады и повреждений оборудования, появляется на страницах данного руководства. Она выделена таким образом, чтобы привлечь внимание читателя к важной информации, предупреждению или примечанию. Примеры приводятся ниже. Просьба с особым вниманием подходить к важным сообщениям такого рода. Обозначает рекомендацию относительно правил эксплуатации или обслуживания, не несущих опасности травм персонала или ущерба оборудования Обозначает рекомендацию, относящуюся к возможному повреждению оборудования. Обозначает рекомендацию, относящуюся к существующей возможности получения травм персоналом буровой бригады. Для предотвращения травм персонала и повреждения оборудования необходимо ознакомиться с настоящим руководством, а также с соответствующими материалами, перед началом работ по эксплуатации, осмотру и обслуживанию оборудования Обозначение направления Ссылки на левую, правую или заднюю стороны узлов, встречающиеся на страницах данного руководства, предполагают, что читающий находится позади буровой системы верхнего привода, которая в свою очередь обращена в сторону центра скважины. Иллюстрации На рисунках дается графическое представление о составляющих элементах оборудования, используемое для идентификации деталей или создания системы условных обозначений на иллюстрациях. Система измерений на иллюстрациях представлена в дюймах (in.) и миллиметрах (mm). Если вам нужна более конкретная информация по конструкции вашей буровой установки, см. Указатель чертежей в разделе Чертежи, где будет указан номер технологического чертежа. Расположение материала В настоящей папке содержится несколько раздельных частей, каждая из которых может быть отделена для удобства чтения. Сервисные центры Varco Если вам нужна техническая помощь, то на задней стороне обложки данного Руководства приведен полный список центров сервисной поддержки в разных странах мира. Раздел 1 Введение Система верхнего привода TDS-10S. Введение Varco Drilling Systems разработала буровую систему верхнего привода, предназначенную в первую очередь для небольших наземных буровых установок. Компания Varco использовала последние достижения в области технологии переменного тока, применив в системе TDS-10S один буровой двигатель переменного тока мощностью 350 л.с. Эта система мощностью 350 л.с. развивает момент вращения 20 000 фунт-фут в непрерывном режиме бурения и момент вращения 36 500 фунт-фут при свинчивании / развинчивании трубных соединений. Система TDS-10S достаточно компактна для производства безопасных операций со стандартной мачтой высотой 136 фут. и грузоподъемностью 250 т. Ее высокая мобильность позволяет проводить операции монтажа / демонтажа просто и всего за несколько часов. Система легко интегрируется с существующими буровыми установками при минимальных затратах на монтаж и модификацию конструкции буровой. Раздел 2 Описание Основные узлы системы TDS-10S Система TDS-10S состоит из указанных ниже узлов и блоков: Блок корпуса двигателя и вертлюга Система охлаждения двигателя Каретка и направляющий рельс Трубный манипулятор PH-55 Система гидравлического управления Система противовеса Буровой двигатель переменного тока Электрическая система управления Блок корпуса двигателя и вертлюга Блок состоит из следующих подсистем: Трансмиссия и корпус вертлюга Встроенный узел вертлюга Буровой двигатель и тормоза Трансмиссия и корпус вертлюга Узел состоит из следующих составных элементов: Крышка редуктора Основной корпус Шестерня двигателя Блок-шестерня Главное зубчатое колесо редуктора Основной вал Система смазки Односкоростная система косозубой цилиндрической передачи двойной редукции с коэффициентом передачи 13.1:1 от двигателя на главный вал. Основной корпус и крышка редуктора двигателя вмещают в себя трансмиссию, главный упорный и радиальный подшипники. Крышка редуктора содержит в себе верхний натяжной подшипник и является опорой для двигателя переменного тока. Главное зубчатое колесо соединяет с нагрузкой заплечик главного вала. Смазка всех шестерен и подшипников производится с помощью системы, работающей при повышенном давлении и встроенной в основной корпус и крышку. Встроенный узел вертлюга Стандартный уплотнительный узел грязевой трубы расположен между S-образной трубой и главным валом, и допускает вращение бурильной колонны. Крышка редуктора является опорой для узла и прикрепляется к редуктору, таким образом обеспечивая боковую опору. Изготовленная из стального сплава серьга вертлюга прикрепляется к основному корпусу. Серьга вертлюга может перемещаться по вертикали относительно корпуса вертлюга создавая таким образом систему противовеса. Предусмотрена увеличенная длина, обеспечивающая зазор между S-образной трубой и крюком для прохождения уплотнительных узлов талевого каната. Буровой двигатель и тормоза В системе TDS-10S используется приводной двигатель переменного тока мощностью 350 л.с. Двигатель устанавливается вертикально на крышку редуктора при помощи модифицированного D-образного крепления. Такой способ монтажа позволяет осуществлять монтаж двигателей без установки прокладок или специальной центровки. В конструкции двигателя предусмотрен вал с двумя концами, на нижнем конце установлена приводная ступица, а на верхнем конце тормозной диск. Два дисковых тормоза с суппортом гидравлического действия установлены в верхней части двигателя, откуда очень легко можно провести их осмотр и обслуживание через крышки доступа, расположенные вокруг крышек тормоза. Дисковые тормозы с суппортом также участвуют в позиционировании свечи при горизонтальном бурении. Управление тормозными дисками осуществляется дистанционно с пульта бурильщика. Система охлаждения двигателя Система охлаждения двигателя (рис. 1) на TDS-10S – это система центробежного вентилятора с местным воздухозаборным устройством, состоящая из электродвигателя вентилятора охлаждения, установленного сверху бурового двигателя переменного тока. Воздух в систему поступает через воздухозаборное устройство, являющееся одновременно кожухом тормоза, затем он проходит по жесткому трубопроводу и поступает в отверстие, расположенное в верхней части двигателя. После прохождения через внутреннее пространство открытого бурового двигателя переменного тока, воздух выходит через отверстие, расположенное в днище двигателя. Такая простая и прочная конструкция обеспечивает высокую надежность работы системы принудительной вентиляции. Рис.1. Система охлаждения двигателя Каретка и направляющий рельс Система TDS-10S перемещается вертикально по направляющему рельсу на каретке, крепящейся к редуктору. Направляющий рельс подвешивается от кронблока и заканчивается на расстоянии семь футов над уровнем буровой площадки. В этом месте он прикрепляется к нижнему поясу мачты или к распорной балке гашения крутящего момента, установленной поперек нижней секции мачты или вышки. Направляющий рельс принимает на себя через каретку крутящий момент, производимый трансмиссией при проворачивании бурильной колонны. Он поставляется отдельными секциями по 18 фут (63 фунт / фут) и подвешивается за проушину к кронблоку. Секции направляющего рельса скрепляются болтами, что облегчает монтаж. Секции направляющего рельса собираются по-секционно на буровой площадке при одновременном поднятии направляющего рельса к месту крепления за кронблок с помощью лебедки. Каретка состоит из угловой опоры и направляющих пластин низкого трения. Такая конструкция позволяет сохранить центрирование главного вала относительно бурильной колонны при движении вверх / вниз по направляющему рельсу. Трубный манипулятор PH-50 Трубный манипулятор PH-50 состоит из следующих основных узлов: Вращающийся адаптер штроп Предохранительный зажим крутящего момента Механизм двустороннего наклона штроп Дистанционный привод встроенного противовыбросового клапана Штропы элеватора и элеватор бурильной трубы Вращающийся адаптер штроп Вращающийся адаптер штроп подвешен к стволу вертлюга. Гидравлическое давление, создаваемое в кольцевом пространстве между стволом и вращающимся адаптером штроп, воспринимает вес трубного манипулятора вместе со штропами и элеватором бурильных труб в процессе бурения. Во время СПО, в то время как элеватор бурильных труб воспринимает вес трубного манипулятора со штропами, вращающийся адаптер штроп опускается вниз до седла муфты для подвешивания колонны и, в свою очередь, передает нагрузку на главный вал. Вращающийся адаптер штроп обеспечивает непрерывность подсоединения гидравлических линий при вращении трубного манипулятора вместе с компонентами бурильной колонны при СПО или при позиционировании механизма наклона штроп. Во время этой операции давление, созданное в кольцевом пространстве, работает как гидравлическая опора. Вращающийся адаптер штроп оснащен гидравлическим приводом, позволяющем вращение в обоих направлениях. Гидропривод управляется электрическим соленоидом. Ведущая шестерня на приводном гидромоторе приводит во вращение механизм позиционирования, расположенный в верхней части вращающегося адаптера штроп. Во время операций свинчивания / развинчивания трубных соединений вращающийся адаптер штроп может блокироваться в одном из 24 положений указателя выбором установки зажима, который вводит в действие гидравлический выдвижной стопорный штифт. Если гидропривод выключен, то адаптер может вращаться свободно. Механизм наклона штроп встроен во вращающийся адаптер. Рама гашения крутящего момента подвешивается на вращающем адаптере штроп. Две втулки, расположенные напротив верхнего и нижнего концов вращающегося адаптера и вставленные в кольцевое пространство внутри ствола вертлюга, воспринимают радиальные нагрузки. Каналы для гидравлической жидкости в стволе соединены с соответствующими проходными каналами во вращающемся адаптере. Жидкость подается из главного манифольда в несущую колонну через радиальные проходные каналы в верхней части колонны. Затем эта жидкость поступает из вертикальных проходных каналов ствола в пазы вращающегося адаптера, а после этого передается на все приводные механизмы трубного манипулятора. Циркуляция гидравлической жидкости между адаптером и стволом происходит при вращении или при неподвижном состоянии адаптера. Предохранительный зажим крутящего момента Предохранительный зажим крутящего момента расположен под нижним плечиком предохранительного переводника. Он состоит из двух челюстей с сухарями и цилиндра зажима, служащих для захвата муфты бурильного замка при ее подсоединении к предохранительному переходнику. Крепление корпуса предохранительного зажима к раме гашения крутящего момента произведено таким образом, что он может перемещаться вверх или вниз, обеспечивая тем самым захват резьбовых соединений при свинчивании и развинчивании бурильного инструмента. При обжатии предохранительным зажимным цилиндром бурильного замка крутящему моменту оказывается противодействие рамой гашения крутящего момента во время свинчивания и развинчивания резьбовых соединений. Положение цилиндра предохранительного зажима крутящего момента регулируется таким образом, что верх плашек может располагаться на расстоянии от 3/8 до 1/2 дюйма под верхним краем муфты бурильного замка. Система двустороннего наклона штроп Узел цилиндра системы двустороннего наклона штроп (рис. 2) состоит из двух гидроцилиндров и кривошипа наклона, крепящихся пальцами к вращающемуся адаптеру штроп. Верхний конец кривошипного рычага соединен с вилками тяги двух гидроцилиндров. Нижний конец кривошипного рычага соединен со штропами элеватора двумя рычагами, прикрепленными к штропам скобами и зажимами. Защелка ограничивает ход элеватора до положения DERRICKMAN (верховой, помощник бурильщика), его можно регулировать. Разблокирование защелки натяжением троса дает возможность перемещения элеватора в положение MOUSEHOLE (шурф для однотрубки). В противоположном направлении элеватор отводится полностью выдвижением штоков двух гидроцилиндров. Это дает возможность установки в положение OVERDRILL (бурение, нижняя часть элеватора должна находиться выше нижней части направляющей для посадки). Система наклона штроп работает от трехпозиционного переключателя, расположенного на пульте бурильщика. Положение TILT (наклон) перемещает штропы в сторону шурфа для однотрубки или верхового втягиванием штоков двух гидроцилиндров. Положение DRILL (бурение, свободный ход) отклоняет штропы назад, чтобы можно было отсоединить элеватор от бурильной трубы и поднять, таким образом давая возможность пробурить верхом колонны до уровня буровой площадки. При центральном положении пружины штроп удерживается в промежуточной позиции. Предусмотрен отдельный переключатель положений, используемый для свободной подвески штроп. Положение DRILL (бурение, свободный ход) изменяет направление (сторону) наклона, что также удерживает элеватор в стороне от бурильной трубы в процессе бурения или отводит его от центра скважины для освобождения пространства на буровой площадке при пробуривании верхом колонны до уровня буровой площадки. Штропы могут быть зафиксированы в любом промежуточном положении. Штропы плавно возвращаются к центру скважины при нажатии позиционной кнопки FLOAT на пульте управления бурильщика. Рис. 2 Двусторонний наклон штроп Встроенный противовыбросовый клапан (IBOP) Два встроенных противовыбросовых клапанов (IBOP) (рис. 3) это полноразмерные предохранительные шаровые задвижки внутреннего открытия. Верхний клапан дистанционного управления и нижний клапан ручного управления образуют собой систему контроля скважины. Оба клапана имеют стандартные правосторонние соединения диаметром 6 5/8 дюйма и рассчитаны на номинальное давление в 15,000 psi Верхний встроенный противовыбросовый клапан дистанционного управления открывается и закрывается управлением с панели бурильщика с помощью двухпозиционного переключателя. При переключении гидроцилиндр, с помощью невращающегося рычажного механизма, прикрепленного к раме гашения крутящего момента, выдвигает корпус приводного устройства вверх и вниз. Этот рычажный механизм приводит в действие небольшие кривошип, расположенный с обеих сторон штока клапана, который открывает и закрывает верхний встроенный противовыбросовый клапан. Оба клапана могут быть отсоединены и спущены в скважины и спущены в скважины и спущены в скважину. Рис 3. Компоновка бурильной колонны TDS-10S Гидравлическая система управления Гидравлическая система управления (рис. 4) полностью автономна, она подает мощность на всю систему гидравлики. Ее применение исключает необходимост использования дополнительного сервоконтура. Система состоит из элементов, контролирующих работу указанных ниже узлов: • Система противовеса • Тормоза электродвигателя переменного тока • Система смазки зубчатых передач / коренных подшипников • Вращающаяся головка • Встроенный противовыбросовый клапан дистанционного управления • Цилиндр предохранительного зажима буринструмента • Механизм наклона штроп Электродвигатель переменного тока мощностью 10 л.с. и скоростью вращения вала 1 200 об/мин соединен непосредственно с гидравлическим насосом. Гидравлический манифольд устанавливается на основном корпусе и включает все электромагнитные клапаны и клапаны управления давлением и расходом жидкости. Помимо этого предусматривается манифольд, установленный на корпусе выдвижного штифта, и предназначенный для управления гидромотором вращающегося адаптера штроп. Гидропневматические аккумуляторы управляют работой встроенного противовыбросового клапана, клапанами управления давлением и системой противовеса. Рис 4. Гидравлическая система TDS-10S Система противовеса Система противовеса обеспечивает сохранность резьбы буровых замков, снимая с буровой свечи значительную часть веса при свинчивании и развинчивании соединений верхним приводом TDS-10S. Она выполняет функцию пружины компенсатора крюка. Система состоит из двух гидравлических цилиндров, соединенных между крышкой трансмиссии и серьгой, гидроаккумулятора и гидравлического манифольда. Система является неотъемлемой составляющей верхнего привода TDS-10S и поэтому для нее не требуются внешняя оснастка для присоединения к крюку. Цилиндры присоединены к гидравлическому аккумулятору. Зарядка аккумулятора производится гидравлической жидкостью, поддержание заряда на установленном уровне давления обеспечивается за счет контура системы противовеса в гидравлическом манифольде управления. Функция режима ожидания STAND JUMP (опция) Функция режима ожидания (stand jump), разработанная для системы TDS-9S, предоставляется в виде опции и для системы TDS-10S. Устройство состоит из переключателя, расположенного на панели бурильщика. Переключатель позволяет оператору изменять работу цилиндров системы противовеса с режима DRILL (БУРЕНИЕ), являющегося нормальным положением системы противовеса, на режим STAND JUMP (ОЖИДАНИЕ). Этот режим позволяет цилиндрам снять вес верхнего привода с бурильной свечи при развинчивании соединений. Тем самым снимается нагрузка с резьбы и предотвращается ее повреждение. Двигатель переменного тока и система управления В системе TDS-10S используется один двигатель переменного тока мощностью 350 л.с. (рис. 5). Он расположен сверху корпуса редуктора, что минимально сокращает расстояние от центра скважины до тыльной стороны направляющего рельса. Компания Varco выбрала электродвигатель переменного тока для работы с TDS-10S потому что он дает следующие преимущества: • Надежность в эксплуатации • Низкие эксплуатационные расходы • Не загрязняет окружающую среду • Широкий эксплуатационный диапазон • Может быть остановлен под напряжением при максимальном крутящем моменте • Перегрузочная способность 180% в течение до одной минуты • Бесщеточный • Взрывобезопасный Один асинхронный электродвигатель переменного тока подает максимальную мощность 550 ВА переменного тока, 3 фазы. В TDS-10S включена система воздушного охлаждения. Электродвигатель запитан от ШИМ инвертора, который подает регулируемое напряжение при регулируемой частоте для регулирования оборотов и крутящего момента. Номинальная мощность двигателя 350 л.с. при максимальном постоянном выходном крутящем моменте 1 550 фут-фунт. Максимальный постоянный крутящий момент: от 0 до 1 200 об/мин, при постоянной мощности 350 л.с.: от 1,200 об/мин до максимально допустимых оборотов двигателя 2 400 об/мин. (См. Данные по характеристической кривой TDS-10S в разделе Приложение.) Рис. 5 Буровой двигатель переменного тока Электродвигатель переменного тока (350 л.с) с коэффициентами передачи (13.1:1 при высоком крутящем моменте и стандартных оборотах, или, в виде опции, 4.8:1 при низком крутящем моменте и высоких оборотах) создает крутящий момент 20 000 фут-фунт на бурильной колонне при рабочем диапазоне частоты вращения от 0 до 87 об / мин. При поддержании постоянной выходной мощности 350 л.с. верхний привод развивает крутящий момент 8 081 фут-фунт при максимальной скорости вращения буровой колонны 182 об/мин. Буровой двигатель переменного тока являются двигателем открытого типа. Это означает, что воздух, охлаждающий двигатель, проходит сквозь него. Это обеспечивает более эффективный теплообмен между ротором и обмоткой двигателя и охлаждающим воздухом. Двигатель бы изготовлен специально для работы с верхним приводом. Система включает: • Внутренние датчики температуры • Обмотки с двойным слоем изоляции лаковой пропиткой • Модифицированные уплотнения подшипников / валов • Высокопрочные подшипники • Выходные валы с коническими торцами • Высокопрочные стяжные болты • Улучшенный материал, используемый для литья |