Бурении нефтяных и газовых
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «СамГТУ») К а ф е д р а «Бурение нефтяных и газовых скважин» ОСЛОЖНЕНИЯ И АВАРИИ ПРИ БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Методические указания по лабораторному практикуму Самара Самарский государственный технический университет 2018 УДК 622.244.4 Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин: метод. рекоменд. по выполнению курсового проекта / Сост. О.А. Нечаева, Н.А. Демин- Самара; Самар. гос. техн. ун-т , 2018 - 94 с. Изложены рекомендации по выполнению лабораторных работ на тренажерно- имитационном комплексе АМТ-231. Предназначены для студентов, обучающихся по направлению 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль «Бурение нефтяных и газовых скважин» 1 Лабораторная работа №1 Управление программным интерфейсом имитационно – тренажёрного комплекса АМТ-231. Модели технологических задач. При работе с конкретной моделью тренажера “Проводка скважин” обучаемый видит изображение наземного оборудования буровой, визуа- лизация которого представляет интерес для понимания изучаемых технологических процессов, а также, разреза скважины для наблюдения за скрытыми от глаз процессами. Кроме того, на экране присутствуют графики технологических параметров изменений характеризующих состояние модели и окна вывода их цифровых значений, информации об аномальных ситуациях и пульт управления ходом самой задачи и масштабом времени. Каждая из моделей тренажера имеет свой набор используемого оборудования и свое, во многом сходное, изображение его на экране компьютера. Для простоты работы с моделью органы управления представлены изображениями соответствующих узлов оборудования. В тех местах экрана, где находятся управляющие органы, курсор меняет свой вид, информируя обучаемого о возможности соответствующего воздействия на управляющие параметры модели. Часть оборудования, например, задвижки, дегазатор и блок очистки, меняют свое состояние с помощью одного нажатия левой кнопки мыши. Другая часть, например: насосы, имеют сложное управление собранное из совокупности простых управляющих элементов на стилизованных изображениях пультов. Модель бурения 2 Рис Рис. 1 Модель бурения На рисунке 1 экрана модели изображены следующие органы управления: 1. задвижка сброса; 2. выходная задвижка дросселя 1; 3. задвижка линии отвода; 4. выходная задвижка дросселя 2 5. задвижка сброса в сепаратор; 6. дроссель 1; 7. входная задвижка дросселя 1; 8. входная задвижка дросселя 2; 9. дроссель 2; 10. доливная емкость; 11. входная задвижка линии дросселирования; 12. ручная задвижка линии дросселирования 2; 13. ручная задвижка линии дросселирования 1; 14. пульт бурильщика - управление лебедкой и ротором; 15. управление РПДЭ; 16. задвижка доливной емкости; 17. ручка тормоза лебедки; 18. гидрозадвижка линии дросселирования 2; 19. гидрозадвижка линии дросселирования 1; 3 20. плашечный превентор 2 (трубные плашки); 21. глухой превентор (глухие плашки); 22. ключ АКБ 23. клинья ротора; 24. элеватор; 25. плашечный превентор 1 (трубные плашки); 26. универсальный превентор; 27. свечеподающее устройство (СПУ); 28. гидрозадвижка линии глушения 2; 29. гидрозадвижка линии глушения 1; 30. дроссель 3; 31. ручная задвижка линии глушения 2; 32. ручная задвижка линии глушения 1; 33. задвижка линии обратной промывки; 34. блок очистки (вибросита); 35. задвижка стояка 1; 36. задвижка стояка 2; 37. дегазатор; 38. дополнительная емкость; 39. задвижка сброса в емкость; 40. дополнительный насосный агрегат; 41. выходная задвижка насоса 1; 42. буровой насос 1; 43. выходная задвижка емкости 1; 44. емкость 1; 45. задвижка подсоединения насосного агрегата; 46. задвижка обратной промывки; 47. разделительная задвижка насосов; 48. разделительная задвижка емкостей; 49. задвижка сброса; 50. выходная задвижка насоса 2; 51. буровой насос 2 52. выходная задвижка емкости 2; 53. емкость 2. Ниже перечисляются управляющие органы на буровой, управление которыми требует сложного пульта в имитационном варианте работы. Насосный агрегат Управление насосным агрегатом (40 по списку) состоит из объединения элементов управления приводом, передачей и оборотами вала двигателя. 4 Буровой насос Управление буровыми насосами (42 и 51 по списку) состоит из объединения элементов управления приводом и ходов насоса Дроссель Задвижки дросселей (6, 9 и 30 по списку) управляются как вращательными движениями мыши при нажатой левой клавиши (точно), так и перемещением её в соосном с изображением задвижки направлении (грубо). Тормоз лебедки Управление лебедкой разделено на управление ручкой тормоза и двигателем. Ручка тормоза лебедки (17 по списку) имеет свой пульт управления 5 Пульт бурильщика Двигатель лебедки (14 по списку) управляется с пульта бурильщика, который объединяет элементы управления оборотами вала двигателя, передачей лебёдки-ротора, приводом лебедки, приводом ротора и вспомогательным тормозом РПДЭ Управление РПДЭ (15 по списку) объединяет выбор направления и режима подачи, а также уставку по скорости подачи или нагрузке на долото. Свечеподающее устройство (СПУ) Управление свечеподающим устройством (27 по списку) привязано к фигурке верхового и состоит из двух переключателей на скважину - от скважины. 6 Ключ АКБ АКБ (22 по списку) объединяет элементы переключателя подвод-отвод и трехпозиционный переключатель развинтить-нейтраль -свинтить. Дегазатор, блок очистки, превенторы, клинья и задвижки управляются кликом мыши. Одно нажатие левой кнопки мыши над изображениями этих элементов переводит их в противоположное предыдущему состояние. Плотность раствора управляется перемещением мыши в вертикальном направлении. 7 Модель СПО Рис. 2 Модель СПО Управление задачей СПО аналогично управлению задачей бурения. Используются те же органы и способы управления. 8 Модель глушения Рис. 3 Модель глушения Управление задачей глушения скважины аналогично управлению задач бурения и СПО. Используются те же органы и способы управления. 9 Модель цементирования Рис. 4 Модель цементирования На рисунке 4 экрана модели изображены следующие органы управления: 1. цементировочные насосы; 2. пробковый кран 2; 3. задвижка сброса; 4. задвижка сброса в сепаратор; 5. выходная задвижка дросселя 1; 6. задвижка линии отвода; 7. выходная задвижка дросселя 2; 8. пробковый кран 3; 9. дроссель 1; 10. входная задвижка дросселя 1; 11. входная задвижка дросселя 2; 12. дроссель 2; 13. задвижка линии дросселирования; 14. ручная задвижка линии дросселирования 2; 15. ручная задвижка линии дросселирования 1; 16. пробковый кран буферной жидкости; 17. трехходовой кран; 18. гидрозадвижка линии дросселирования 2; 10 19. гидрозадвижка линии дросселирования 1; 20. глухой превентор (глухие плашки); 21. плашечный превентор 1 (трубные плашки); 22. универсальный превентор; 23. стопор нижней пробки; 24. стопор верхней пробки; 25. плашечный превентор 2 (трубные плашки); 26. пробковый кран цементного раствора; 27. пробковый кран продавочной жидкости; 28. смесительная машина; 29. гидрозадвижка линии глушения 2; 30. гидрозадвижка линии глушения 1; 31. ручная задвижка линии глушения 2; 32. ручная задвижка линии глушения 1; 33. водоподающий насос; 34. пробковый кран 1; 35. емкость цементировочного агрегата 2; 36. емкость цементировочного агрегата 1; 37. переключатель емкостей. Ниже перечисляются управляющие органы на буровой, управление которыми требует сложного пульта. Смесительная машина Управление смесительной машины (28 по списку) объединяет управление приводом и плотностью Цементировочные насосы Управление насосами (1 по списку) состоит из объединения элементов управления приводом, передачей и оборотами вала двигателя, причем привод управляется кликом мышки по изображению насоса Переключатель емкостей 11 Переключатель емкостей (37 по списку) управляются выбором позиции или источника с помощью клика мыши. Выбранное соединение окрашивается зеленым цветом. Трехходовой кран Трехходовой кран (17 по списку) управляется выбором позиции или источника с помощью клика мыши. Выбранное соединение окрашивается зеленым цветом Дроссель Задвижки дросселей (9 и 12 по списку) управляются как вращательными движениями мыши при нажатой левой клавиши (точно), так и перемещением её в соосном с изображением задвижки направлении (грубо). Превенторы, пробковые краны, стопоры пробок и задвижки управляются кликом мыши. Одно нажатие левой кнопки мыши над изображениями этих элементов переводит их в противоположное предыдущему состояние. Плотность раствора управляется перемещением мыши в вертикальном направлении. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 1. Включить компьютеры 2. Загрузить программу АМТ-231 3. Ввести имя пользователя и пароль 4. Далее выбрать «индивидуальная работа» или «работа в бригаде» 12 5. Далее определить технологическую модель выполняемых задач - БУРЕНИЕ, СПУСКО-ПОДЪЁМ, ГЛУШЕНИЕ, ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ. 6. Затем выбрать сценарий работы (например, СПО-2460Г) 7. Далее на экране появляется визуализация программы и можно решать определённую технологическую программу. ЗАДАНИЕ: На программно-тренажёрном комплексе выберите: 1) модель БУРЕНИЕ (турбинный способ на нефть); 2) модель СПО (глубина 2460 м) 3) модель ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ (глубина 1500 м) 4) модель БУРЕНИЕ (роторный способ, глубина 1230 м); 5) модель БУРЕНИЕ (роторный способ, глубина 2005 м); 6) модель ВЫБРОС (глубина 2460 м). Для модели СПО (глубина 2460 м) определите: 1. Плотность в ёмкости 1 2. Плотность в ёмкости 2 3. Уровень раствора в скважине 4. Глубина скважины 5. Глубина спуска инструмента 6. Высота элеватора Для модели БУРЕНИЕ, турбинный способ, глубина 2005 м определите: 1. Пластовое давление 2. Плотность в ёмкостях 1 и 2 3. Температура на входе 4. Частота вращения долота 5. Механическая скорость 6. Длина колонны УБТ Для модели ВЫБРОС (глубина 2460 м) определите: 1. Пластовое давление 2. Забойное давление 3. Дифференциальное давление 4. Плотность флюида 5. Уровень раствора в скважине 6. Верхняя граница флюида 13 Лабораторная работа №2 Освоение процесса выполнения спуско-подъемных операций с использованием программно-тренажёрного комплекса АМТ-231 Спуско-подъёмные операции Технология бурения нефтяных и газовых скважин включает в себя периодический подъем и спуск колонны бурильных труб для смены сработавшегося долота. В среднем через каждые пять поднятых свечей осуществляется долив бурового раствора в скважину. Спуск труб в скважину состоит из аналогичных операций, выполняемых в обратной последовательности. В процессе подъема и спуска свечи бурильщик осуществляет постоянный контроль за показаниями индикатора веса, что позволяет ему оценивать состояние скважины и менять скорости подъема и спуска колонны. Постоянное наблюдение за положением талевого блока для предупреждения аварийных ситуаций и своевременного воздействия на органы управления и постоянную фиксацию номера опускаемой иди поднимаемой свечи для своевременного принятия мер при прохождении известного опасного интервала скважины. Одним из элементов обучения бурового персонала является обучение методам управления буровой установкой при реализации технологических операций, из которых состоят процессы спуска и подъема бурового инструмента. Для этой цели служит ТРЕНАЖЕР-ИМИТАТОР БУРЕНИЯ, включающий необходимые для этой цели пульты и посты управления, комплекс показывающих приборов, а также комплекс имитационных и учебно-тренировочных задач. Задача “СПО” тренажера-имитатора бурения обеспечивает: • практическое обучение управлению буровой установкой в процессе спуска или подъема бурового инструмента. • обучение распознаванию осложнений и аварийных ситуаций. • привитие навыков быстрого и безаварийного проведения спуско- подъемных операций. Методика управления процессами СПО Все операции, осуществляемые в СПО, можно разбить на четыре подпроцесса: • подъем загруженного элеватора; • подъем незагруженного элеватора; • спуск загруженного элеватора; • спуск незагруженного элеватора. Подъём загруженного элеватора Подъем колонны из скважины рассматривается как единый подпроцесс, хотя с точки зрения управления он состоит из трех участков, каждый из которых является самостоятельной операцией: 14 • разгон элеватора и подхват колонны бурильных труб, удерживаемой клиньями, • подъем колонны с установившейся скоростью • остановка загруженного элеватора в положении, обеспечивающем наименьшие затраты времени на последующую подгонку замка свечей в рабочую зону ключа АКБ. Разгон элеватора с подхватом бурильной колонны осуществляется следующим способом: • включается передача, отличная от нейтральной; • включается ШПМ привода лебедки; •ручка газа (обороты вала двигателя) переводится в положение, соответствующее рабочему значению оборотов вала двигателя, т.е. отличное от холостого хода; •ленточный тормоз лебедки переводится в нерабочее положение (положение “не зажат”). Подъем загруженного элеватора определяется только характеристикой буровой установки. В этом смысле процесс, с точки зрения воздействия на него бурильщика, следует рассматривать как неуправляемый. Остановка загруженного элеватора осуществляется одним из способов: • остановка за счет отключения ШПМ привода лебедки; • наложения ленточного тормоза (положение “зажат”); •ручка газа (обороты вала двигателя) переводится в положение, соответствующее холостому ходу; Подъём незагруженного элеватора Этот подпроцесс может рассматриваться как частный случай подъема и остановки загруженного элеватора. Основные закономерности и методы управления те же. Спуск загруженного элеватора Спуск загруженного элеватора из всех подпроцессов СПО спуск загруженного элеватора в наименьшей степени зависит от характеристик буровой установки: мощности привода, кинематики и т.д. Взаимодействие органов управления при спуске загруженного элеватора, по сравнению с другими подпроцессами, минимально. Режим управления определяется только характером использования ленточного и вспомогательного тормозов лебедки. Широкая возможность варьирования параметрами процесса с помощью тормозов лебедки делают его всецело зависящим от субъективных качеств бурильщика. Спуск загруженного элеватора осуществляется одним из трех способов: • спуск реализуется с помощью ленточного тормоза, который накладывается только на участке замедления; 15 • ленточный тормоз накладывается не только для остановки системы, но идля поддержания установившейся скорости движения; • осуществляется совместное использование вспомогательного и ленточного тормозов, причем последний накладывается только на участке замедления. Спуск незагруженного элеватора Существует два принципиально различных способа управления процессом: • спуск незагруженного элеватора со свободным разгоном; • спуск незагруженного элеватора с принудительным разгоном (только для установок с электроприводом). При первом способе управления продолжительность процесса зависит в основном от свойств талевой системы и лебедки. Второй способ характеризуется необходимостью довольно сложного взаимодействия органов управления лебедкой (в тренажере-имитаторе бурения второй способ не моделируется). Имитация СПО Задача “Имитация СПО” позволяет имитировать процессы спуска или подъема инструмента и предназначена для отработки у обучаемого навыков спуско-подъемных операций. Для запуска задачи необходимо установить органы управления тренажера и начальные значения параметров в исходное положение, для чего: • открыть универсальный превентор (на пульте превенторов); • открыть плашечные превенторы (на пульте превенторов и посту устьевого оборудования); • открыть глухой превентор (на пульте превенторов и посту устьевого оборудования); • закрыть задвижки линий дросселирования (на пульте превенторов и посту устьевого оборудования); • закрыть задвижку долива раствора; • закрыть задвижки линий глушения (на пульте превенторов и посту устьевого оборудования); • выключить привод лебедки; • зажать ленточный тормоз; • выключить привод ротора; • выключить привод РПДЭ; • поднять клинья ротора, при условии подъема инструмента с навернутой ведущей трубой непосредственно от забоя скважины, или опустить клинья ротора, при условии спуска инструмента или подъема инструмента при нахождении долота не у забоя - ведущая труба не навернута; • отвести ключ от скважины; • ключ установить в нейтральное положение; 16 • закрыть элеватор, при работе с ведущей трубой; • открыть элеватор, при работе без ведущей трубы (работа со свечой); • установить плотность раствора в емкостях 1 и 2 • поднятие клиньев ротора. Неправильная установка начальных условий исключает старт задачи! |