Технологичская надежность. Современные тенденции модернизации буровых установок
 Скачать 2.87 Mb.
|
|
БУ – буровая установка; ТЭП – технико–экономические показатели; ЗТС – забойные телеметрические системы; ООО – общество с ограниченной ответственностью; ГТУ – геолого–технические условия; НИ – научное исследование; ГТИ – геолого–технические исследования; ПБОТОС – промышленная безопасность, охрана труда и окружающей среды; ННБ – наклонно–направленное бурение; БК – буровая компания; ЦСГО – центральная система грубой очистки; НБ – насосный блок; ЗБС – зарезка боковых стволов; ЭИРБ – эксплуатационное и разведочное бурение; КРС – капитальный ремонт скважин; МСП – морская стационарная платформа; ГМСП – Гравитационная морская стационарная платформа; СПБУ – Самоподъемная плавучая буровая установка; ППБУ – Полупогружная плавучая буровая установка; СПК – спуско–подъемный комплекс; ПВО – противовыбросовое оборудование; НЦК – насосно–циркуляционный комплекс; НПВ – непроизводительное время; КПЭ – ключевой показатель эффективности; ОПО – опасный производственный объект; БПР – блок приготовления раствора; НКТ – насосно–компрессорные трубы; 11 МПМ – механизированные приемные мостки; ССОК – система спуска обсадных колонн; ПЛК – программируемым логическим контроллером; ГКШ – гидравлический ключ штанговый; АСП – автоматизации спускоподъемных операций; МНБУ – Многофункциональная наклонная буровая установка. 12 Оглавление Введение......................................................................................................... 14 1. Общие сведения о буровых установках ................................................. 15 1.1 Классификация буровых установок ...................................................... 16 1.1.1 Стационарные установки .................................................................... 22 1.1.2 Мобильные установки ......................................................................... 26 1.1.3 Установки КРС ..................................................................................... 30 1.1.4 Морские установки .............................................................................. 34 2. Состав и комплектность буровых установок ......................................... 42 2.1 По комплексам буровой установки ....................................................... 42 2.1.1 Насосно–циркуляционный комплекс................................................. 42 2.1.2 Спускоподъемный комплекс .............................................................. 43 2.1.3 Буровые вышки .................................................................................... 44 2.1.4 Силовой привод .................................................................................... 46 2.1.5 Противовыбросовое оборудование .................................................... 47 2.2 По блокам буровой установки ............................................................... 48 2.2.1 Вышко–лебедочный комплекс ........................................................... 48 2.2.2 Емкостной блок .................................................................................... 49 2.2.3 Блок очистки ......................................................................................... 52 2.2.4 Насосный блок ..................................................................................... 55 3. Инновации в производстве буровых установок .................................... 57 3.1 Современные методы монтажа и перевозки буровых установок ...... 57 3.2 Цифровое бурение .................................................................................. 61 3.2.1 Современные датчики потоков данных ............................................. 62 3.2.2 Искусственный интеллект исправит траекторию ............................. 63 3.2.3 Пульт оператора–бурильщика точность и бесперебойность .......... 65 3.2.4 Цифровая перспектива ........................................................................ 67 3.3 Новинки оборудования ........................................................................... 68 3.3.1 Автоматизированные приемные мостки ........................................... 68 3.3.2 Система спуска обсадных колонн ...................................................... 70 13 3.3.3 Автоматизированный гидравлический буровой ключ с программным управлением ГКШ–8000.................................................................. 72 3.3.4 Механизм захвата бурильных свечей ................................................ 75 3.3.5 Модернизированные многофункциональные наклонные буровые установки .................................................................................................... 79 3.3.6 Современные системы обогрева буровых установок ...................... 82 3.4 Автоматизированная буровая установка .............................................. 83 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. ................................................................................................... 90 4.1 SWOT анализ ........................................................................................... 90 4.2 Составление графика проведения научного исследования ................ 95 4.3 Капитальные затраты .............................................................................. 98 4.3.1 Затраты на закупку оборудования ...................................................... 98 4.3 Формирование бюджетного фонда ....................................................... 99 4.3.1 Расчет амортизации ............................................................................. 99 4.4 Оценка экономического эффекта .......................................................... 99 5. Социальная ответственность. ................................................................ 101 5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. 101 5.2 Производственная безопасность. ........................................................ 102 5.3 Анализ выявленных вредных факторов ............................................. 103 5.4 Анализ выявленных опасных факторов ............................................. 105 5.5 Экологическая безопасность ............................................................... 107 5.5.1 Влияние на атмосферу ....................................................................... 107 5.5.2 Влияние на литосферу ....................................................................... 108 5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях .......................................... 108 Заключение .................................................................................................. 111 Список использованных источников ........................................................ 113 Приложение А ............................................................................................ 117 Приложение Б ............................................................................................. 135 14 Введение В связи с быстрыми темпами роста экономики нашей страны перед работниками нефтяной и газовой промышленности поставлена задача – повышать эффективность бурения и улучшить качество бурения. Данная задача является разносторонней и включает в себя такие аспекты как: увеличение скоростей проходки бурения, сокращение сроков строительства скважины, повышение качества самих буровых работ, инновационные открытия в области бурового оборудования. Один из важнейших факторов повышение качества – внедрение и применение самых новейших и передовых разработок в оласти бурового оборудования. Бурение скважин является самой капиталоёмкой отраслью нефтегазодобывающей промышленности. В последнее годы возникла тенденция к техническому развитию данной отрасли, то есть это развитие и совершенствование техники, разработка и внедрение новой прогрессивной технологии, рациональная организация производства. Стремительный рост ТЭП достигается внедрением новых инновационных технологий, совершенствующих весь процесс бурения начиная от буровых установок, долот, забойных двигателей, ЗТС, применение новый цементных растворов способных удовлетворять условиям бурения и способствующих сокращению сроков бурения и т.п. Проблемой является отсутствие систем знаний в области модернизаций буровых установок на нефть и газ. Цель работы – систематизация направлений модернизаций буровых установок на нефть и газ. Задачи: 1. Провести литературный обзор по данной тематике; 2. Провести анализ способов модернизаций буровых установок на нефть и газ; 3. Составить реестр направлений модернизаций буровых установок на нефть и газ. 15 1. Общие сведения о буровых установках Буровая установка или буровая (рис. 1) – комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин. Состав узлов буровой установки, их конструкция определяется назначением скважины, условиями и способом бурения. Рисунок 1 – Буровая установка Bеntеc HR–5000 Буровые установки применяются: 1. Для бурения неглубоких скважин (до 25 м) и скважин небольшого диаметра (76–219 мм) при сейсморазведке. 2. Для бурения скважин средней глубины (до 600 м) – структурных и поисковых скважин на твердые полезные ископаемые 3. Для бурения глубоких скважин (до 6000 м). Добыча нефти и газа, а также для разведки новых нефтяных и газовых месторождений. 16 Буровые установки Буровые установки 4. Для сверхглубокого бурения скважин (до 15000 м) для добычи нефти и газа, и разработки новых месторождений. 5. Для бурения скважин на воду. 6. При капитальном ремонте нефтегазовых скважин. 7. При испытании скважин на нефть и газ [1]. 1.1 Классификация буровых установок Различают несколько типов классификаций нефтяных комплексов, в основе которых определены важные критерии установки (рис. 2; 3). Рисунок 2 – Классификация буровых установок по назначение Рисунок 3 – Классификация буровых установок по способу бурения Для капитального ремонта скважин Для бурения разведочных скважин Для эксплуатационного бурения скважин Для вращательно–ударного бурения Для вибрационного бурения Для эксплуатационного бурения скважин Для огнеструйного бурения Для ударного бурения Для разрядно–импульсного бурения Для ударно–вращательного бурения Для вращательного бурения 17 Буровые установки Буровые установки По конструкционным особенностям буровые установки различаются между собой. Это объясняется тем, что определенный тип установки применяется только для узкого вида работ (рис. 4). Рисунок 4 – Классификация буровых установок по конструкции оборудования Как правило, башенные агрегаты отличаются большими размерами, а также высокой производительностью работ [1]. Буровое оборудование имеет различия и по способу перемещения. Эти особенности очень важны для работ на разных типах местности (рис. 5). Рисунок 5 – Классификация буровых установок по критерию перемещения Передвижные нефтяные буровые установки незаменимы при разведывательных мероприятиях, а также изучения состава местности. С помощью них специалисты берут пробы на проведение различных исследований. Стационарные же модели необходимы для добычи материала. Мачтовые (А–образные, П– образные, 4–х опорные и с открытой передней гранью, механическая часть располагается на двух опорах) Башенные (имеет 4 механизма опоры, нагрузка на каждый из них распределяется равномерно) Передвижные Стационарные Самоходные 18 Буровые установки Добыча полезных ископаемых может проводиться на любой местности, независимо от того, твердая это поверхность или водоем (рис. 6). Рисунок 6 – Классификация буровых установок по конструкции оборудования Нефтяные месторождения могут располагаться в любом месте, к тому же ее количество не зависит от того, находится она на твердой поверхности или в воде. Поэтому машины могут выкачивать нефть при любых условиях. В таблице 1 представлены классы буровых установок по ГОСТ 16293– 89. Наземные Морские (фиксация осуществляется на дно) 19 Таблица 1 – Классы буровых установок по ГОСТ 16293–89 Наименование параметра Значение параметра для буровых установок классов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Допускаемая нагрузка на крюке, кН 800 1000 1250* 1600 2000 2500 3200 4000* 5000* 6300 8000* 10000 Условная глубина бурения, м 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6500 8000 10000 12500 16000 Скорость подъема крюка при расхаживании колонны, м/с От 0,1 до 0,25 Скорость подъема крюка без нагрузки, м/с, не менее 1,5 1,3 Расчетная мощность, развиваемая приводом на входном валу подъемного агрегата, кВт** От 200 до 240 От 240 до 360 От 300 до 440 От 440 до 550 От 550 до 670 От 670 до 900 От 900 до 1100 От 1100 до 1500 От 1500 до 2200 От 2200 до 3000 От 3000 до 4000 20 Продолжение таблицы 1 Диаметр отверстия в столе ротора, мм, не менее 440 520 7000 950 1250 Расчетная мощность привода, кВт, не более 180 300 370 440 550 750 Мощность бурового насоса, кВт, не менее** 375 475 375*** 600 175*** 750 600* 5 950 1180 Высота основания (отметка пола буровой), м, не менее** 3 5 5,5 6* 4 8 9 10 11 * В классах 3, 8, 9 и 11 допускается изготовление буровых установок с допускаемыми нагрузками на крюке соответственно 1400, 4500, 5800 и 9000 кН. ** Не распространяется на морские буровые комплексы. *** Для буровых установок на постоянной транспортной базе. * 4 В буровых установках 7–го класса, предназначенных для работы в условиях агрессивных сред, – не менее 8 м. * 5 Не допускается применять в установках кустового бурения. 21 Примечания: 1. Условная глубина бурения принята при массе погонного метра бурильной колонны 30 кг, при этом нагрузка на крюке от наибольшей массы бурильной колонны составляет 0,5 допускаемой нагрузки на крюке. 2. Допускается увеличивать нагрузку на крюке от массы бурильной колонны до 0,6 допускаемой нагрузки на крюке; при этом расчетная глубина бурения может отличаться от условной и указываться в технических условиях на конкретную установку. 3. Площадь подсвечников (вместимость магазинов) для буровых свечей должна обеспечивать размещение бурильной колонны длиной не менее 1,25 L, где L – условная глубина бурения. 22 1.1.1 Стационарные установки Стационарные буровые установки (рис. 7) оснащаются мачтовой вышкой с открытой передней гранью, а также различными типами укрытий – твёрдые (трёхслойные панели) или мягкие на металлических каркасах. Установки могут применяться при строительстве различных типов скважин любой сложности. В зависимости от требований заказчика буровые установки оснащаются циркуляционной системой объёмом от 180 до 500 м3 и различными наборами вспомогательного и очистного оборудования [2]. Рисунок 7 – Стационарная буровая установка Стационарные буровые установки имеют блочно–модульную конструкцию, которая оборудована механическим, гидравлическим и электротехническим оборудованием. Оно позволит существенно снизить нагрузку обслуживающего персонала и провести монтаж значительно быстрее. Буровые установки имеют стационарное основание, на котором размещается вышка. Она состоит из двух опор, которые соединяются в верхушке платформой. Также имеется рабочая платформа в центральной части вышки. Она представляет собой крытую площадку. Все приводы основных частей, а 23 именно буровая лебедка, ротор и насосы, представляют собой индивидуальные электрические двигатели. Преобразование энергии происходит через тиристорные преобразователи. Конструктивные особенности: модульная компоновка; встроенные в модули средства механизации и монтажа; электрический частотно–регулируемый привод переменного тока с цифровой системой управления; односкоростная буровая лебедка с приводным электродвигателем, обеспечивающим режимы подъёма и торможения; вышка с возможностью установки системы верхнего привода; современная ЦС с четырех – и пятиступенчатой системой очистки буровых растворов; кабина бурильщика. Система обогрева: комбинированная (котельная установка, парогенераторы, электрокалориферы, тепловые пушки, электроТЭНы Промышленная безопасность: кабина бурильщика с системой терморегуляции; дизель–электростанции с автоматическими системами пожаротушения; системы громкоговорящей связи, видеонаблюдения, звуковой сигнализации; система эвакуации верхового рабочего; автоматическая система приточно–вытяжной вентиляции; системы блокировки приводов буровых насосов, ротора и лебедки. Экологичность: возможность безамбарного бурения; исключение протечек бурового раствора и жидкостей под буровую установку 24 Применение установок данного типа позволяет: повысить производительность труда, сократить сроки и трудозатраты первичного и повторных монтажей за счет блочно–модульного исполнения установки, уменьшения общего числа монтажно–транспортных единиц установки; уменьшить до минимума отрицательное влияние установки на окружающую среду благодаря экологически чистому бурению за счет исключения амбаров и утилизации бурового раствора, исключения протечек бурового раствора и жидкостей под буровую установку; улучшить комфортность условий работы буровой бригады за счет создания помещений установки с утепленными укрытиями и полами, применения системы обогрева помещений и рабочих мест с замкнутой циркуляцией [2]. 25 Таблица 2 – Технические характеристики различных стационарных установок Модель БУ2000/125 БУ2900/175 БУ2900/200 БУ3900/225 БУ4200/250 БУ4500/270 Предельная нагрузка на крюк, кН 1250 1750 2000 2250 2500 2700 Максимальная грубина, м 2000 2900 2900 3900 4200 4500 Вышка А–образная секционная. А–образная секционная. Имеются маршевые лестницы и эвакуатор. А–образная секционная. А–образная секционная. Мачтовая, с открытой передней гранью. Мачтовая, с открытой передней гранью. Длина бурильной свечи, м 25 25 или 27 23,8–25 23,8–25 24–27 24–27 Высота вышки 43 41 43 43 43 46 Мощность лебедки, кВт 536 560 560 750 1120 1120 Мощность привода ротора, кВт 160 180 170 630 630 1120 Мощность насоса, кВт 560 600 600 950 1180 1180 Объём циркуляционной системы, м 3 135 140 140 162 303 303 Уровни очистки 3 3 3 3–4 4 4(5 по требованию ) |