Модернизация буровой установки БУ 5000/320

Патент готов 1.frw

Лебедка буровой установки
Шиннопневматические муфты;
Двухканальный вертлюжок;
Корпус коробки передач;
Водила второго планетарного ряда;
-Электродвигательосновного привода;
-Редуктор основного привода;
-Электродвигатель дополнительного привода;
-Редуктор дополнительного привода;
-Тормозное устройство.
-Редукторный механизм;
-Многодисковый тормоз;
-Дополнительный привод;
-Корпуса подшипника;
-Суммирующее колесо;
- редукторный механизм;
- соосно-расположенные части вала;
- промежуточный вал;
- многодисковый тормоз;
- привод дополниетльный;
Патентно - информационный обзор

Чертеж Вала шпонка.cdw

* Размеры обеспечить инструментом.
Допускаемая кривизна оси заготовки не более
На поверхности не допускаются трещины
следы коррозии и другие дефекты.
Общие допуски по ГОСТ 30893.2-mK.
ДП-130602.65-080904470 07.00.001

Чертеж барабанный вал в сборе.cdw

Технические характеристики:
Размеры барабана лебедки (диаметр х длина) 685мм х 1245мм.
Диаметр наматываемого каната
Полезная мощность на барабане 1140 кВт.
Тяговое усилие ведущей ветви 340-360 кН.
Мах частота вращения вала подъемного 600 обмин;
Размеры тормозного диска (диаметр х толщину) 1400 х 76
Технические требования:
В опорный подшипник вала барабана каждые 100 ч. эксплуатации
необходимо доливать примерно 0
Температура смазки не должна превышать 45
Температура корпусов подшипников не должны превышать 90
Сварочные работы проводить электродом: Э-12Х13 в соответствии
После монтажа и окончательной сборки проводятся испытания без
нагрузки не менее 2 часов.
ДП-130602.65-080904470 07.22.000

Чертеж барабана А3 13.cdw

Нормализация 228 249 НВ
Рабочую поверхность барабана колить на
Предельные отклонения по размеру отливки
должны соответствовать ГОСТ 26645-85.
Припуски на механическую обработку должны
соответствовать ГОСТ 26645-85.
Неуказанные предельные отклонения размеров
t32 по ГОСТ 25670-83.
ДП-130602.65-080904470 07.00.003

Реборда барабана 13.cdw

Формовочные уклоны по ГОСТ 3212-80.
Контроль твердости производить по ГОСТ 9013-59
*Размеры обеспечить инструментом.
Неуказанные предельные отклонения размеров:
t2 2 по ГОСТ 25670-83
ДП-130602.65-080904470 07.00.002

Технологический маршрут 13.cdw

Операция и содержание
Оборудование (станок)
Фрезерно-отрезной 8Б66
Точить поверхности 1 - 7
Улучшение до 265 290 НВ
В СВЧ ЦО 60.011.25 кВт
Точить поверхности 1-7
Шлифовать внешние поверхности
Фрезеровать шпоночные
торцевые пазы пов.1 и 7
Сверлить 12 отверстий
Нарезать резьбу М16х1
-7Н в просверленных отв.
Технический контроль
Контролировать все размеры
Технологический процесс
Сталь 45Х ГОСТ 4543-71
ДП-130602.65-080904470 09.00.000 ТМ
Технологический процесс изготовления вала

БУ5000 с лебедкой китай.cdw

оборудованная маршевыми
лестницами и эвакуатором для верхового рабочего
Полезная высота буровой вышки
Номинальная длина свечи
Допускаемая скорость ветра
- (ветровые районы Iа
III СНИП 2. 01. 07-85 Приложение 4) _
- в рабочем состоянии при нагрузке до 320 т 20
- в нерабочем состоянии (с установленной на подсвечниках бурильной колонной) 25
Система верхнего привода TDS-11 SA
Статическая грузоподъемность
Максимальная скорость вращения ствола
Максимальное давление прокачиваемой жидкости
Стояк манифольда 0140х12 одинарный
Основание блочное разборное
Отметка пола буровой от уровня земли
Суммарная площадь подсвечников
Расстояние от уровня земли до низа подроторных балок
(просвет для установки превенторов)
обеспечиваемый при съезде со скважины на кусте
Диаметр бурильных труб
Диаметр талевого каната
Скорость подъема крюка
Обеспечиваемый метод бурения скважин - кустовой
ДП-130602.65-080904470 06.00.000 ВО
Технические характеристики буровой лебедки:
Габаритные размеры (длина х ширина х высота) 6000мм. х3000мм. х2546мм.
Максимальная входная мощность 1260
Максимальное усилие разрыву ходового каната 350
Диаметр каната 35мм;
Число передач Бесступенчатое;
Главный тормоз Рекуперативный с теплопоглащением;
Фиксирующий (вспомогательный) тормоз S80 гидравлический дисковый;
Номинальное давление гидролинии дискового тормоза 8 МПа
Технические требования:
Перед началом работы проверить вентилятор двигателя
на их совместную работу с маслонасосом;
Индикация манометра смазки должна быть в диапазоне 0
При отсутствии бурильного инструмента на крюке проводятся испытания
по противозатаскиванию и противопадению;
Мах. рабочий зазор тормозной колодки 1 мм;
Допускаемая рабочая толщина тормозной колодки 20 мм;
Перед работой дискового тормоза нужно провести первоначальную подгонку;
После монтажа и окончательной сборки проводятся испытания без нагрузки не менее 2 часов;
Вспомагательная лебедка
ДП-130602.65-080904470 01.00.000
Консольно поворотный кран КПБ-3
Технические характеристики:

Чертеж общего вида Модернизированной буровой лебедки.cdw

Технические характеристики:
Максимальная входная мощность 1260
Максимальное усилие разрыву ходового каната 350
Диаметр каната 35мм;
Число передач Бесступенчатое;
Главный тормоз Рекуперативный с теплопоглащением;
Фиксирующий (вспомогательный) тормоз S80 гидравлический дисковый;
Номинальное давление гидролинии дискового тормоза 8 МПа
Технические характеристики электродвигателя :
Тип двигателя AFD 423MA6
Номинальный ток 653 А
Крутящий момент 6056 Н*м
Предел регулирования 0-1800 об.мин.
Взрывозащита 2ExeIIT3
Способ охлаждения принудительная вентиляция (IC06)
Диапазон температур от -45 оС до +40 оС
Масса двигателя 2710 кг
Технические требования:
Перед началом работы проверить вентилятор двигателя
на их совместную работу с маслонасосом;
Индикация манометра смазки должна быть в диапазоне 0
При отсутствии бурильного инструмента на крюке проводятся испытания
по противозатаскиванию и противопадению;
Мах. рабочий зазор тормозной колодки 1 мм;
Допускаемая рабочая толщина тормозной колодки 20 мм;
Перед работой дискового тормоза нужно провести первоначальную подгонку;
После монтажа и окончательной сборки проводятся испытания без нагрузки не менее 2 часов;

Чертеж барабанный вал в сборе.cdw

Технические характеристики:
Размеры барабана лебедки (диаметр х длина) 685мм х 1245мм.
Диаметр наматываемого каната
Полезная мощность на барабане 1140 кВт.
Тяговое усилие ведущей ветви 340-360 кН.
Мах частота вращения вала подъемного 600 обмин;
Размеры тормозного диска (диаметр х толщину) 1400 х 76
Технические требования:
В опорный подшипник вала барабана каждые 100 ч. эксплуатации
необходимо доливать примерно 0
Температура смазки не должна превышать 45
Температура корпусов подшипников не должны превышать 90
Сварочные работы проводить электродом: Э-12Х13 в соответствии
После монтажа и окончательной сборки проводятся испытания без
нагрузки не менее 2 часов.
ДП-130602.65-080904470 07.22.000

Кинематическая схема.cdw

Электродвигатель переменного тока 5А250М8
Привод вспомогательный
К167В-45-1480 i=1.77
Переменный частотно-преобразовательный эл.двигатель AFD423MA6
Редуктор цилиндрический типа SEW
00кW -660обмин i=6.497
Гидравлический тормозPS80
ДП-130602.65-080904470 04.00.000
Схема кинематическая
Кинематическая схема буровой лебедки

Буровая лебедка JC50DB(КНР) плакат.cdw

Технические характеристики:
Максимальная входная мощность 1200
Максимальное усилие разрыву ходового каната 340
Диаметр каната 32мм;
Число передач Бесступенчатое;
Главный тормоз Рекуперативный с теплопоглащением;
Фиксирующий (вспомогательный) тормоз S80 гидравлический дисковый .
ДП-130602.65-080904470-03.00.000

Реферат.docx

Выпускная квалификационная работа по теме «Исследование с целью модернизации БУ 5000320» состоит из пояснительной записки графической части и приложения.
Пояснительная записка объёмом 90 машинописных листов формата А4 содержит 16 рисунков 11 таблиц 34 формулы и список использованных источников из 29 наименований. Графическая часть включает 9 листов выполненных на форматах А1 и 1 лист на формате А0.
ИССЛЕДОВАНИЕБУРОВАЯ ЛЕБЕДКА СНИЖЕНИЕ МАССЫ ГАБАРИТЫМОДЕРНИЗАЦИЯЗАМЕНАПРИВОД.
Целью ВКР является разработка новой схемы буровой лебедки с частотно-регулированным приводом переменного тока.
В дипломном проекте разработана упрощенная версия буровой лебедки. Новая конструкция не исчерпывает себя и является перспективной для внедрения в производство а так же дает возможность и дальше вести работу в данном направлении.
Найденные технические решения обоснованы расчётами. В результате проведения мероприятия по замене буровой лебедки в составе спускоподъемного комплекса БУ 5000320 ЭК-БМЧ на основе существующей модели буровой лебедки JC50DB путем установки электродвигателя отечественного производства частотно-регулируемый типа AFD423MA6 была получена прибыль 1856148 руб а кроме того снижена масса агрегата по сравнению с базовой моделью на13120кг. Таким образом представленный проект является экономически выгодным и рекомендуется для реализации на промыслах Западной и Восточной Сибири .

Задание ВКР.docx

Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов
на выпускную квалификационную работу
в форме дипломного проекта ё
(бакалаврской работы дипломного проекта дипломной работы магистерской диссертации)
Тема выпускной квалификационной работы
Исследование с целью модернизации буровой установки БУ 5000 320.
Утверждена приказом по университету № 5756с от 08.05.2014 г.
Исходные данные к ВКР: Отчет по преддипломной практике. Информация зарубежных фирм о буровых установках. Каталоги и чертежи отечественных и зарубежных фирм буровых установок.
Перечень разделов выпускной квалификационной работе:
В введении изложить обоснование постановки темы и сформулировать цели и задачи дипломного проекта. В основной части: а) представить развернутый обзор и анализ научно – технической информации и патентов ведущих зарубежных и
отечественных фирм по выбранной теме;
б) сформулировать техническое предложение проекта с обоснованием его выбора и с указанием области применения (в частности на объекте где проходила практика); в) сформулировать технические требования к разрабатываемому объекту (технологические технические эргономические и эстетические); г) представить кинематическую схему объекта с энерго-кинематическими расчетами и обоснованием выбора типа привода и вида силовой передачи; д) выполнить проектировочный и проверочный расчет основных параметров буровой лебедки расчеты барабана лебедки; е) представить технологическую часть выбрав одну из оригинальных деталей; ж) дать экономическую часть проекта с расчетом технологичности и себестоимости изготовления нового изделия на Самбурском месторождении; з) дать анализ и оценку охраны труда и безопасности работ с использованием проектируемого изделия. Пункты е ж з - согласовать с соответствующими консультантами по разделам. В заключении обобщить результаты работы по всем разделам.
Материалы и расчеты излагаемые в основной части должны содержать ссылки на использованную литературу согласно прилагаемого списка и на чертежи и плакаты подготовленные в процессе проектирования.
Перечень графического и (или) иллюстративного материала с указанием основных чертежей плакатов слайдов: патентно-информационный обзор – 1 лист А1;Чертеж общего вида БУ5000320 1 лист А0 плакат общего вида буровой лебедки JC50DB(КНР)1 лист А1плакат общего вида отечественной буровой лебедки ЛБУ-1500 1 лист А1чертеж кинематической схемы лебедки 1 лист А1 чертеж общего вида модернизированной буровой лебедки 1 лист А1сборочный чертеж барабанного вала 1 лист А1 деталировочные чертежи - 1 лист А1 технологический чертеж – 1 лист плакат по экономике.
Консультируемые разделы
Наименование раздела ВКР
Кафедра инициалы фамилия
преподавателя-консультанта по разделу
ЭиОЭ Е.В. Костоустова
Безопасность и экологичность проекта
Подписьдата. Инициалы фамилия.
Подписьдата. Инициалы фамилия

Retsenzia.docx

на выпускную квалификационную работу
Студента Рубана Аркадия Андреевича
Группа НГ 09-09 кафедра «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»
Тема работы: «Исследование с целью модернизации БУ 5000320»
Актуальность избранной темы: данные буровые установки используются повсеместно на территориях месторождений Западной и Восточной Сибири;
Степень соответствия содержания теме:содержание соответствует теме полностью;
Уровень теоретической разработки темы: теоретическая разработка выполнена на достаточном уровне для дипломного проекта;
Связь теоретического исследования практикой производства: в дипломном проекте предложено установить буровую лебедку на основе модели JC 50 DB имеющей опыт в практическом применении в составе установки зарубежного производства.
Степень самостоятельности раскрытия темы: очевидно что студент полностью самостоятельно выполнял дипломный проект;
Логичность грамотность изложения материала: материал изложен логично легко воспринимается;
Обоснованность новизна практическая значимость выводов и рекомендаций:предложенная модернизация может принести значительный экономический эффект при внедрении;
Замечания по оформлению работы: замечаний нет;
Заключение о соответствии работы предъявляемым требованиям: данный дипломный проект полностью соответствует всем требованиям и заслуживает оценки «отлично» а сам автор присвоения квалификации «Инженер-механик» .
Рецензент: Грибас Андрей Владимирович
Дата: 17 июня 2014 г.

OTZYV.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
руководителя дипломного проекта
«Исследование с целью модернизации БУ 5000320»
Рубана Аркадия Андреевича
В дипломном проекте решены следующие задачи:
а) приведены сведения о буровых установках применяемых в настоящее время;
б) проведен анализ буровых лебедок приведены достоинства и недостатки;
в) проведен патентно- информационный поиск;
г) предложена замена буровой лебедки в составе спускоподъемного комплекса буровой установки;
д) проведены все необходимые технические расчеты;
е) выполнены сборочные и деталировочные чертежи;
ж) выполнено экономическое обоснование модернизации ;
Студент Рубан Аркадий Андреевич достоин присвоения квалификации инженера - механика
подпись фамилия инициалы

Литература.docx

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Российская Федерация. Законы. Федеральный законно промышленной безопасности опасных производственных объектов Рос. Газ. -1997.- 21 июля.
ГОСТ 2.125-88Единая система конструкторской документации. Правила выполнения эскизных конструкторских документов.введ. 01.01.1989. М.: ИПК Издательство стандартов 1999. 4 с.
ГОСТ 2.316–2008 Единая система конструкторской документации. Правила нанесения надписей технических требований и таблиц на графических документах. Общие положения. Взамен ГОСТ 2.316–68; дата введ. 01.07.2009. М.: Стандартинформ 2009. 12 с.
ГОСТ Р 53480-09 Надежнсть в технике. Термины и определения.введ. 01.01.2011. М.: Стандартинформ 2010. 28 с.
ГОСТ 12.0.003-74 – Опасные и вредные производственные факторы. Введ. впервые; дата введ. 01.01.1976. М.: ИПК Издательство стандартов 1974. 42с.
ГОСТ 12.01.012-2004 Вибрационная безопасностьВвед. впервые; дата введ. 01.07.2008. М.: Стандартинформ 2008. 20с.
ПБ 08 – 62403 «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности».введ. 30. 06. 2003. М.: ПИО ОБТ «Российская газета» 2003. 624 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2.–9-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 2003. – 851 с.
Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. Р.А. Баграмов. – М.: Недра 1988.
Безопасность и экологичность проекта: метод. указания по преддипломной практике и дипломному проектированию для студентов
укрупненной группы направления подготовки специалистов 190000 – «Транспортные средства» (спец. 190205.65 190602.65) сост. Л.Н. Горбунова. – Красноярск: ИПЦ КГТУ 2006. – 28 с.
Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование: справочное пособие О.М.З. Коллектив авторов – Екатеринбург: Объединенные машиностроительные заводы группа Уралмаш. – Ижора 2002. – 667 с.
.Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин :учеб. Пособие Д.О. Макушкин П.М.Кондрашов-Красноярск :Сиб.Федер.ун-т2012.-280 с.
Дунаев П.Ф. Конструирование деталей узлов и деталей машин: Учеб.пособие для студ. техн. спец. вузов П.Ф.Дунаев О.П.Леликов. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия» 2004. – 496 с.
Ефимченко С.И Прыгаев А.К. Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Часть I. Расчет и конструирование оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин. Учебник для вузов. – М.: ФГУП «Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 2006. – 736 с.
Ильский А.Л. Расчет и конструирование бурового оборудования: учеб.пособие для вузов А.Л.Ильский Ю.В.Миронов А.Г.Чернобыльский - М.: Недра 1985. – 452 с.
Костоустова Е.В. Дипломное проектирование (выполнение экономической части). Метод. Пособие. – Красноярск СФУ. 2012. – 37 с.
Расчет и конструирование машин и оборудования для бурения скважин и добычи нефти и газа. Задачи и методические указания по расчету деталей оборудования для бурения скважин на нефть и газ и нефтепромысловых машин Сост. Макушкин Д.О. и Спирин Т. С. Красноярск ИПЦ СФУ 2008.80с.
Уралмашзавод. Каталог бурового оборудования. Екатеринбург.2012г
Конов В.Н. Основы технологии машиностроения. Учебное пособие для бакалавров по направлению 151000.62 «Технологические машины и оборудование» всех форм обучения.
Новичихина Л.И. Техническое черчение: Справ.пособие-Мн.:Высшая школа 2008.-222с.
Сорокин В.Г. Стали и сплавы. Марочник: Справ.изд. В.Г. Сорокин М.А. Гервасьев В.С. Палеев И.В. Гервасьева С.Я. Палеева; Научн. ред. В.Г. Сорокин М.А. Гервасьев – М.: Интермет Инжиниринг 2003. – 608 с. ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 Под ред. А.М. Дальского А.Г. Суслова А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова. – 5-е изд. исправл. – М.: Машиностроение-1 2003. – 944 с. ил.
СТО 4.2 – 07 – 2014 Система менеджмента качества. Общие требования к построению изложению и оформлению документов учебной деятельности. Введ. взамен СТО 4.2 – 07 – 2012;дата введ.27. 02 .2014. Красноярск: ИПК СФУ 2014. - 57 с.

Записка готовая.docx

Анализ конструкций буровых установок отечественного и зарубежного производства..
3 Сравнительная характеристика применяемого оборудования в составе основных комплексов буровой установки
3.1 Буровые лебедки JC 50DB и ЛБУ-1500 ЭТ-3 ..
3.2 Ротор ZP 375(К.Н.Р.) и Р-950(«Уралмаш») ..
3.3 Силовой верхний привод «NOV»TDS-11SA ..
3.4 Буровой насос 3NB-1300F(К.Н.Р) и УНБТ-1180(«Уралмаш») .
Патентная проработка существующих полезных моделей буровых лебедок..
1Патент № 2083795 Лебедка буровой установки
2Патент №123058 Буровая лебедка ..
3Патент№89093Буровая лебедка .
4Патент №134982 Лебедка буровой установки
Техническое предложение
1Обоснование применения модели буровой лебедки JC50DB«Хунхуа СНГ» в составе БУ 5000320 ЭК-БМЧ .
2 Общие характеристики и функциональное описание электродвигателя AFD 423MA6 завода «Кранрос» ..
1Выбор силового привода
2 Тяговая характеристика проектируемой лебедки .
3 Расчет бочки барабана .
Безопасность и экологичность проекта .
1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
2 Обязанности по обеспечению безопасных условий и охраны труда..
3 Производственная санитария
4 Безопасность работ при спуско-подъемных операциях ..
5 Безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях .
6 Экологичность проекта
Экономическая часть ..
1 Расчет капитальных вложений на модернизацию буровой лебедки
2 Затраты на приобретение материалов и комплектующих изделий .
3 Транспортные затраты
4 Затраты на монтаж оборудования .
5 Определение экономической эффективности модернизации спуско-подъемного комплекса буровой установки БУ 5000320 ЭК-БМЧ
Список использованных источников
В период прохождения трех практик в городе Новый Уренгой на буровом предприятии «Новоуренгойская буровая компания» и непосредственно на Самбурском месторождении мною был проведен анализ применяемых установок для глубокого разведочного и эксплуатационного бурения на нефть и газ.
Интервал залегания газоконденсатных залежей находиться на промежутке от 3500-4000м. по вертикали а по технологии бурения наклонно-направленных скважин с горизонтальным окончанием по стволу достигает 5000м.поэтому на данном месторождении применение свое нашли установки с допустимой нагрузкой на крюке 320 тонн с возможностью бурения до проектируемой глубины.
С 2008 года в условиях месторождения зарекомендовали себя как отечественная БУ 5000 ЭК-БМ производимой заводом «Уралмаш» так и аналог конструкции китайских коллег БУ ZJ70DBS производимой корпорацией «ХунХуа». Обе установки предназначены для кустового бурения и выполнены в блочно-модульном исполнении.
В настоящее время в работе на различной стадии готовности находятся несколько крупных проектов по поставкам новых комплектных буровых установок. В июне 2010 г. успешно прошла презентация головного образца нового поколения буровых установок для кустового эксплуатационного бурения – установки Уралмаш 5000320 ЭК-БМЧ .
Уралмаш 5000320 ЭК-БМЧ – установка нового третьего поколения кустовых установок. В ней сохранены все преимущества предыдущей модели но к ним добавились новые сильные качества. Вот их далеко не полный перечень:
- привод переменного тока с частотным регулированием;
- цифровая автоматизированная система управления;
- мачта с открытой передней гранью;
- силовой верхний привод;
- кабина бурильщика;
- гидрораскрепители резьб;
- современные буровые ключи для работы с бурильными и обсадными трубами;
- две вспомогательные лебедки;
- площадка для работы с обсадными трубами;
- новый механизм перемещения;
- система обогрева на основе тепло- и парогенераторов;
- увеличенный объем емкостей циркуляционной системы;
Целью моего дипломного проекта является исследование и анализ конструкций и технических характеристик применяемого оборудования в составе буровых установок поиски наиболее эффективных машин и агрегатов сочетающих такие критерии как простота и надежность и возможность заимствования проверенных конструкции зарубежного производства.
Анализ конструкций буровых установок отечественного и зарубежного производства.
Установка буровая Уралмаш 5000320 ЭК-БМЧ с электрическим частотно-регулируемым приводом переменного тока с цифровой системой управления с эшелонным расположением блоков в блочно-модульном исполнении Установка предназначена для кустового бурения эксплуатационных скважин на нефть и газ с условной глубиной бурения 5000 м Установка может применяться в макроклиматических районах с умеренным климатом – У категории 1 по ГОСТ 15150-69 (-45ºС +40ºС) на месторождениях с содержанием сероводорода менее 6%
Рисунок 1.1-состав БУ5000 эк-бмч;
Основные составляющие:
Вышечно-лебедочный блок
Комплекс циркуляционной системы
Блок электрооборудования
Таблица 1.1- ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ;
Наименование параметра
Допускаемая нагрузка на крюке по ГОСТ 16293-89
Максимальная статическая нагрузка на крюке по API
Условная глубина бурения
Расчетная мощность на входе в лебедку
Скорость подъема крюка
Диаметр талевого каната
Оснастка талевой системы
Отметка пола буровой
Тип вышки М46320 Мачтовая с открытой передней гранью
Диаметр отверстия в столе ротора
Расчетная мощность привода ротора
Крутящий момент на столе ротора (максимальный кратковременный)
Частота вращения стола ротора
Мощность бурового насоса Максимальное давление развиваемое насосом
Полезный объем раствора циркуляционной системы
Количество ступеней очистки
Давление воздуха в пневмосистеме
Мощность дизель-электрических станций
комбинированный Воздушный от теплогенераторов
Паровой от парогенераторов
Удельное давление направляющих на грунт
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Блоки механизмов перемещения и выравнивания
Основание (лонжероны фермы
модули буровой площадки)
Узлы талевой системы
Рисунок 1.2-ВЛБ БУ 5000320 ЭК-БМЧ
Кабина укомплектована
электрооборудованием во
взрывозащищенном исполнении
Утепленный корпус кабины изготовлен
из нержавеющей стали аустенитного класса
Кабина имеет ударопрочное остекление
В кабине установлены:
видеопросмотровое устройство системы
прикресловые пульты управления
командоаппарат;УРАЛМАШ
Рисунки 1.3-Кабина бурильщика
КОМПЛЕКС ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Комплекс ЦС состоит из модулей повышенной заводской готовности оснащенных очистным оборудованием фирм Derrick и Mi Swaco (вибросита сито-конвейер ситогидроциклонная установка центрифуги дегазатор система шламоудаления) Комплекс ЦС установлен на балки направляющей что позволяет перемещать его вместе с вышечно-лебедочным блоком[3]
Комплекс ЦС включает:
Модуль водяной емкости
Модуль грубой очистки
Модуль тонкой очистки
Модуль приготовления
Модули бурового раствора
Рисунок 1.4-Циркуляционная система
Насосный блок расположен в составе эшелона состоит из пяти модулей повышенной заводской готовности образующих одно производственное помещение:
Модуль подпорных насосов
Модуль бурового насоса УНБТ-1180L №1
Модуль запорно-распределительного устройства
Модуль бурового насоса УНБТ-1180L №2
Модуль площадки для обслуживания буровых насосов
Рисунки 1.5-Насосный блок
Конструктивные особенности:
Применена направляющая высотой 1180 мм
Буровая установка оснащена приточно-вытяжной вентиляцией
На буровой площадке установлены две вспомогательные лебедки
Установка имеет механизированный приемный мост и наклонный желоб
Применена односкоростная буровая лебедка
На основании ВЛБ установлен кран консольно поворотный гп 5т с вылетом стрелы 10м
Максимальный кратковременный крутящий момент на столе ротора составляет 80 кН м
Высота укрытий буровой площадки 8м
На компрессорном модуле установлены шесть ресиверов объемом V=09м3 не подведомственные органам Ростехнадзора
Эвакуация верхового рабочего производится на площадку установленную в эшелон
Технологическое оборудование установлено в эшелон включая модуль с дизельными электростанциями
Новая испытательная схема позволила подвергнуть испытаниям: вышку М 46320 лебедка ЛБУ-
00-1 вертлюг УВ-320 МА крюкоблок УТБК-5-320 кронблок УКБ-6-400 механизм крепления талевого каната а также основание вышечно-лебедочного блока (включая правый и левый лонжероны балки и винтовые опоры блоков механизмов перемещения №1 и №2 балки
Применение буровой установки позволит:
Повысить производительность бурения и уменьшить осложнения при проводке скважин за счет применения регулируемых электроприводов переменного тока
Сократить сроки и трудозатраты первичного и повторных монтажей за счет блочно-модульного исполнения
Уменьшить отрицательное влияние установки на окружающую среду за счет исключения протечек бурового раствора и жидкостей под буровую установку
Улучшить комфортность условий работы буровой бригады за счет применения утепленных укрытий установленных кабины бурильщика и помещения для отдыха
Вести бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин за счет применения системы верхнего привода
Сократить время СПО за счет применения односкоростной буровой лебедки и шурфа для наращивания бурильной свечи.[Каталог Уралмаш)
Буровая установка ZJ70DBS китайской компании «Хун Хуа» оснащена
комплексной системой включающей электропривод с частотным преобразованием и интеллектуальную информационную систему цифрового управления. Для трансмиссионного оборудования БУ (лебёдки ротора и бурового насоса) специально разработаны независимые электроприводы с частотным преобразованием.
Фото 1.-буровая лебедка на ВЛБ буровой установки при демонтаже.
Основные особенности БУ
БУ ZJ70DBS снабжена системой утепления позволяющей вести работы при температурах до -40 °C. Система утепления состоит из теплоизоляционного укрытия и обогревающего оборудования которые создают рабочие условия для циркуляционной системы буровых насосов на буровой площадке и в устье скважины К-образная вышка БУ имеет основание рогатного типа и комплектуется верхним приводом Varco TDS-11SA.
Подъём вышки осуществляется приводом лебёдки. При развёртывании БУ возможна низкая установка буровой площадки и кабины бурильщика.
Привод основного барабана соединён с двумя частотно-преобразовательными электродвигателями через два редуктора. Используются гидравлические дисковые тормоза. Для спуска бурильной колонны применяются частотно-преобразовательный привод и рекуперативное торможение. Все основные параметры лебёдки в том числе скорость спуска и подъёма позиция крюка а также все параметры безопасности задаются цифровой системой управления.
Ротор мощностью 600 кВт оснащённый инерционной тормозной системой приводится в движение частотно-преобразовательным электродвигателем через карданный вал и угловую коробку передач. Система управления контролирует безопасность работы. БУ комплектуется двумя буровыми насосами мощностью по 1600 л.с. Каждый насос приводится электродвигателем мощностью 1200 кВт со схемой регулирования давления и других параметров.
Три дизельных генератора мощностью по 1200 кВA и вспомогательный генератор на 635 кВА обеспечивают БУ электроэнергией делая её работу независимой от электросетей. Буровая установка снабжена системой перемещения эшелонного типа что позволяет осуществлять кустовое бурение на мягком грунте. Эта система передвигает БУ с помощью гидроцилиндров перемещая всю установку целиком. Система перемещения
компактна и проста в установке движение осуществляется плавно и точно.
В электрической части трансмиссии БУ задействованы векторные частотно-преобразовательные модули фирмы ABB. Основное электрооборудование размещено в помещениях VFD (Variable Frequency Drive) и MCC (Motor Control Center).
БУ снабжена интегрированной кабиной бурильщика которая позволяет ему осуществлять и контролировать все основные операции.
В кабине организованы контроль и регулировка параметров электрооборудования и режимов бурения предусмотрено отображение параметров в режиме реального времени запись печать и управление этими
Автоматическая подача долота
Функция автоподачи долота осуществляется основным частотно-преобразовательным электродвигателем или специальным электродвигателем подключённым через цифровую управляющую систему. Автоподача ведётся в соответствии с требуемой нагрузкой при бурении. При этом система сама поддерживает постоянный крутящий момент для обратного вращения барабана автоматически регулирует скорость и осуществляет защиту. Соблюдаются постоянные значения скорости и нагрузки долота. Погрешность по нагрузке не превышает 500 кг.
В кабине бурильщика объединены системы управления электро- пневмо- и гидрооборудованием БУ осуществляются функции мониторинга и хранения параметров бурения видеонаблюдения сбора данных о работе БУ
Фото 2-Кабина бурильщика
а также создано безопасное рабочее пространство для бурильщика.
Основные возможности доступные из кабины бурильщика:
спуск и подъём основания и вышки;
регулировка положения долота и талевого блока включение функции защиты талевой системы от ударов;
автоматическая и ручная подача долота;
управление дисковым и рекуперативным тормозами;
регулировка скорости и крутящего момента ротора;
управление буровым насосом и ограничение давления;
оповещение о неполадках в главном электродвигателе;
контроль верхнего привода;
аварийное торможение и его разблокировка.
Все узлы установки удовлетворяют требованиям стандартов охраны труда HSE.
Основные технические параметры БУ ZJ70DBS
Таблица1.2- Основные технические параметры БУ ZJ70DBS []
3 Сравнительная характеристика применяемого оборудования в составе основных комплексов буровой установки.
В обеих буровых установках зарекомендовали производители оборудования зарубежных фирм в таких комплексах как циркуляционный оснащенных очистным оборудованием для очистки бурового раствора всемирно известными производителями фирм Derrick и Mi Swaco (вибросита сито-конвейер ситогидроциклонная установка центрифуги дегазатор система шламоудаления)а так же применение в качестве силового привода верхний привод компании National Oilwell Varco в частности TDS-11SA.
3.1Буровые лебедки JC50DB и ЛБУ-1500-ЭТ3.
Буровая лебедка JC50DB.
Назначение и область применения:
Лебедка JC50DB (КНР) является одним из основных узлов буровой установки серии DBS и предназначена для подъема и спуска вышки бурильного инструмента спуска обсадных колонн а также проведение иных технологических операций сопровождающих процесс строительства и эксплуатации скважин. Лебедка состоит из четырех частей: электродвигатель редуктор рама лебедки и вспомогательное приводное устройство.
Рисунок 1.6 - Лебедка JC50DB. Общий вид
-Рама лебедки; 2-редуктор; 3-главный электродвигатель; 4-вспомогательный привод.
Лебедка JC50DB спроектирована в соответствии с требованиями предусмотренными в нормах SYT5523 «Лебёдка предназначенная для нефтяной буровой установки».
Основные детали лебедки спроектированы в соответствии со стандартами API Spec 7k «Нормы бурового оборудования».
Конструкция лебёдки основные узлы и системы.
Два электродвигателя с частотным преобразователем переменного тока мощностью 600кВт синхронно приводят во вращение вал барабана через цилиндрический редуктор. Вращение лебёдки может регулироваться бесступенчато. На лебёдке установлен вспомогательный привод лебедки. Лебёдка снабжена устройством гидравлического дискового торможения.[]
БУРОВЫЕ ЛЕБЕДКИ СЕРИИ ЭТ
Лебедки ЭТ представляют ряд агрегатов (диапазон ряда по грузоподъемности от 160 до 500т) однотипных по кинематической схеме и конструктивному исполнению и имеющих электропривод постоянного тока. Они выполняются с одним или двумя двигателями и имеют трансмиссии с двумя зубчатыми передачами с дистанционным управлением при этом обеспечивается подъем крюка на «быстрой» и «медленной» скоростях.
Рама лебедки и корпус трансмиссии размещены на единой сварной металлоконструкции а подъемный вал лебедки и выходной вал зубчатой трансмиссии объединены в один узел.
Лебедки серии АЧР по грузоподъемности имеют тот же диапазон но отличаются односкоростной передачей трансмиссии и электроприводом переменного тока с частотным регулированием. Эти особенности дают существенные преимущества лебедок АЧР по сравнению с лебедками серии ЭТ благодаря простоте надежности компактности и более высокой производительности.[Каталог урал ]
Рисунок 1.7-буровые лебедки серии АЧР[макушкин ]
рама и корпус зубчатой трансмиссии – одно целое;
подъемный вал лебедки является выходным валом зубчатой трансмиссии;
торможение лебедки - основным приводным двигателем;
двух- и односкоростная трансмиссия;
дисковый тормоз из двух дисков для фиксации барабана в неподвижном состоянии;
две системы управления тормозом – рабочая и аварийная;
барабан с нарезкой типа «Lebus» под канат (защитные реборды с кольцевыми накладками из износостойкой стали);
простота устройства;
отсутствие в конструкции традиционных конструктивных элементов (цепной передачи шинно-пневматических муфт электромагнитного и
гидродинамического тормозов ленточного тормоза рукоятки управления тормозом);
дистанционное управление.
значительно меньшая масса по сравнению с лебедками с цепной трансмиссией;
“тихая” и “быстрая” скорости на подъемном валу за счет зубчатой трансмиссии:
-“быстрая” скорость - для подъема и спуска бурильной колонны и порожнего элеватора
-“тихая” скорость для работы с обсадной колонной и ликвидации аварий;
многофункциональный привод:
-подъем и регулируемый спуск бурильных и обсадных колонн порожнего элеватора до полной остановки и удержания в неподвижном состоянии;
-регулируемая подача долота на забой в режиме регулятора подачи долота;[Каталог]
Таблица 1.3-Технические параметры лебедок [6];[4];
Максимальная входная мощность
Макс. усилие разрыву ходового каната
Размер барабана с канавкой (диаметр×длина)
S80 гидравлический дисковый тормоз
приводной электродвигатель
Размер тормозного диска (внеш. х толщина)
Вспомогательный тормоз
рекуперативный с теплопоглощением
тормоз дисково-колодочный пневматический для аварийной остановки и фиксации
Габаритный размер (д.×ш.×в.)
Кинематическая схема лебёдки JC 50 DB
Рисунок 1.8 - Кинематическая схема лебедки [6]
Типовая кинематическая схема буровых лебедок ЭТ
Рисунок 1.9-кинематическая схема буровых лебедок серии ЭТ[ ]
3.2 Ротор ZP 375(К.Н.Р.) и Р-950(«Уралмаш»)
Функции: 1) вращение бурильной колонны в процессе поступательного движения при бурении роторным способом; 2) восприятие реактивного момента кручения и обеспечение продольной подачи бурильной колонны при бурении с применением забойных двигателей; 3) удержание БК и ОК при наращивании колонны и СПО; 4) проворачивание инструмента при осложнениях и авариях.
Классификация: По параметрам роторы различают по диаметру проходного отверстия Dр. мощности привода Nр и допускаемой статической нагрузке на стол Pст. По конструктивному исполнению роторы могут быть неподвижными и перемещающимися относительно устья скважины в вертикальном или горизонтальном направлениях. Привод ротора может быть выполнен с возможностью ступенчатого непрерывно-ступенчатого и непрерывного изменения скоростей вращения и вращающих моментов. Смазка подвижных трущихся частей может осуществляться разбрызгиванием или принудительно.
Основные требования к конструкции ротора 1)обеспечение производительной надежной и безопасной работы; 2) ремонтопригодность при эксплуатации и техническом обслуживании и транспортабельность при монтаже и перевозках; 3) максимальная унификация роторов по параметрам и конструкциям; 4) минимальные показатели ресурсоемкости при изготовлении.
Для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения используются в основном неподвижные роторы при наклонном и горизонтальном бурении а также при бурении скважин глубиной свыше 4000 м эффективно применение систем верхнего привода вращения типа СВП-500 и СВП-320
освоенных отечественной промышленностью. В России также применяются системы верхнего привода фирмы «Varco» (США) грузоподъемностью 400 т и мощностью 500 кВт.
Согласно пункта 2.5.8 ПБ 08–628-03 БУ должны оснащаться СВП при: бурении скважин с глубины 4500м; вскрытии пластов с ожидаемым содержанием в пластовом флюиде сероводорода свыше 6%; наборе угла с радиусом кривизны менее 30м; бурении горизонтального участка ствола скважины длиной более 300м в скважинах с глубиной по вертикали более 3000м. [ ]
Технические характеристики
Таблица 1.4- Технические характеристики роторов.[6][4]
Диаметр проходного отверстия в столе ротора
Максимальная статическая нагрузка
Максимальный рабочий крутящий момент
Максимальная скорость вращения
Передаточное отношение шестерни
Габаритные размеры: (длина×ширина×высота)
3.3 Силовой верхний привод «NOV»TDS-11SA.
СВП совмещает функции вертлюга и ротора и оснащается устройствами для выполнения СПО. Технологические операции СВП: 1) вращение БК при бурении проработке и расширении скважины; 2) свинчивание докрепление бурильных труб; 3) СПО и наращивание БК свечами и однотрубками; 4) спуск обсадных колонн; 5) проворачивание БК при бурении ЗД; 6) промывка скважин и проворачивание БК при СПО; 7) расхаживание и вращение БК и промывка скважины при ликвидации аварий и осложнений.
Применение СВП эффективно при проводке скважин значительной глубины наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Сейчас области применения СВП и силовых вертлюгов включают и бурение относительно неглубоких скважин. [1]
Силовой верхний привод «NOV» TDS-11SA
Грузоподъемность метрических тонн (коротких тонн) 454 (500)
Максимальная частота вращения обмин 228
Максимальный регулируемый крутящий момент
Максимальный крутящий момент при раскреплении кН м 75
Максимальная частота вращения при максимальном
регулируемом крутящем моменте при бурении кН м 110
Давление бурового раствора МПа (psi) 35 (5000)
Диаметр бурильных труб мм 89 127
Устройство и функции составных частей СВП
Рисунок 2 [каталог] Схема СВП [Макушкин]
–вертлюг–редуктор;2 – штропы; 3 – траверса талевого блока; 4 – Э-Д. пост. тока взрывозащищенный; 5 – дисковый тормоз; 6 – рама; 7 – блок роликов; 8 – система разгрузки резьбы; 9 – трубный манипулятор; 10– вертлюжная головка; 11 – штропы под элеватор; 12 – гидроцилиндры системы отвода штропов; 13 – трубный зажим.
3.4 Буровой насос 3NB-1300F(К.Н.Р) и УНБТ-1180(«Уралмаш»)
Функции:1) Нагнетание в скважину промывочной жидкости для очистки забоя и ствола от частиц выбуренной породы и выноса их из скважины; 2) охлаждение и смазка долота; 3) создание гидромониторного эффекта при работе струйных долот; 4) приведение в действие ГЗД
- мощность насоса должна быть достаточной для промывки скважины и привода забойных двигателей;
- насос должен обладать регулируемой подачей в пределах обеспечивающих эффективную промывку скважины;
-должна быть обеспечена равномерная скорость движения промывочной жидкости исключающая пульсации давления (степень неравномерности давления на выходе из насоса у современных насосов одностороннего действия не превышает 5 % у устаревших двухпоршневых насосов двухстороннего действия – 12 %);
- детали насосов должны быть адаптированы к работе с коррозионно-активными буровыми растворами содержащими масло и абразивные частицы и обладать при этом достаточными долговечностью и ремонтопригодностью;
- габариты и масса насоса должны допускать его транспортировку промысловым транспортом на расстояние до 100 км;
- крупногабаритные составные части насоса должны быть обеспечены устройствами и приспособлениями для надежного захвата и перемещения при ремонте и техническом обслуживании;
- узлы и детали приводной части насоса должны быть защищены от воздействия промывочной жидкости и доступны для осмотра и технического обслуживания;
- насос должен допускать правое и левое расположение приводных двигателей;[макушкин]
Буровой насос 3NB—1300F1600F(КНР)
-Буровой насос 3NB—1300F1600F является насосом одинарного действия состоит из двух частей - силового блока и гидравлического блока. Насос обладает рядом достоинств: современная конструкция малые габариты надежность в эксплуатации хорошая взаимозаменяемость запасными частями и удобство в обслуживании. Быстроизнашивающиеся детали подшипники уплотнители унифицированы по всем насосам F серии.
-Насос состоит из двух частей - силового блока и гидравлического блока. Силовой блок включает в себя: корпус в сборе малый шкив в сборе эксцентриковый вал в сборе крейцкопф в сборе. Гидравлический блок включает: цилиндры клапанный узел втулки поршни в сборе входной трубопровод выходной трубопровод. На границах входного и выходного трубопроводов установлены всасывающая воздушная камера и нагнетательная воздушная камера (гидрокомпенсатры) для снижения пульсации выходного давления. Установлен отсекающий предохранительный клапан на выходе насоса чтобы обеспечивать рабочее давление не превышающее номинального. Буровой насос комплектуется подпорным насосом (для каждого насоса) для обеспечения надёжного всасывания бурового раствора и обеспечения оптимального коэффициента наполнения.
-Для шестерни подшипников и крейцкопфа силового блока насоса применяется принудительная и разбрызгивающая смазочная система которая обеспечивает надёжную смазку узлов. Насос орошения штоков смазывает чистит и охлаждает шток на участке трения в сальниках при его возвратно-поступательном движении.
- Насос укомплетован инструментом сборки и разборки для текущего обслуживания. [Руководство китай]
Технические характеристики.
Таблица 1.5- технические характеристики насосов[ ]
Горизонтального исполнения
Номинальная входная мощность
Номинальное число ходов
Ход×макс диаметр втулки
Передаточное отношение шестерни
Принудительная и разбрызгивающая смазочная система
Соединение на выходе
(130мм -35МПa) 5 18 Фланец
Диаметр малого шкива и удлинительная длина
Соединительный габарит кнопки
Габарит корпуса клапана
Габаритный размер насоса (длина×ширина×высота)
Ширина×длина основания
Буровые насосы УНБТ-950УНБТ-1180L.
Буровые трехпоршневые насосы предназначены для подачи бурового раствора в процессе бурения глубоких разведочных и эксплуатационных скважин преимущественно на нефть и газ. Буровые трехпоршневые насосы по конструктивному исполнению горизонтальные кривошипные одностороннего действия выпускаются следующего размерного ряда: НБТ-475LНБТ-600L НБТ-750L УНБТ-950 НБТ-1000LУНБТ-1180L НБТ-1200L.
Конструкция гидравлической части исключает использование нагнетательного коллектора. Корпусные детали гидравлического блока –входная и выходная клапанные коробки выполнены из прочной кованной стали поддающейся ремонту методами наплавки. Конструкция гидравлической части позволяет производить замену прямоточных гидрокоробок насосов УНБТ-950 и УНБТ-1180 на L-образную без каких-либо переделок станины и рамы.
Смазка узлов трения редукторной части буровых насосов (подшипниковползунов направляющих ползунов зубчатой передачи) осуществляется маслом заливаемым в картер.[каталог урал]
Технические данные буровых насосов изготавливаемых «Уральским машиностроительным заводом буровой техники»
Рисунок 2.1-Технические данные насосов «Уралмаш»
Патентная проработка существующих полезных моделей буровых лебедок.
1Патент № 2083795 Лебедка буровой установки.
Изобретение касается бурения и может быть использовано при проведении спускоподъемных операций на буровых установках при бурении скважин.
Известна лебедка буровой установки включающая барабанный вал цепную коробку передач с пневматическими муфтами ленточный тормоз привод вспомогательный тормоз и аварийный привод.
Недостатками этой лебедки является сложность конструктивной схемы которая включает редуктор и коробку передач со множеством многорядных цепей и муфт отдельную цепную передачу на барабанный вал. Эта лебедка имеет большие габариты и массу поскольку скомпонована из двух составных узлов - электропривода с коробкой передач и барабанного вала выполненных отдельно и размещенных самостоятельно каждый на своей раме а узлы между собой кинематически связаны цепной передачей. Наличие множества цепных передач снижает долговечность и надежность работы лебедки.
Известна лебедка буровой установки состоящая из барабана установленного на валу связанном с шинно-пневматическими муфтами шкивы которых связаны с выходными валами коробки передач выполненными полыми и расположенными концентрично друг другу. На выходных валах установлены соответствующие звездочки цепных передач соединяющих ведомые валы с ведущими и приводом [2]
В этой лебедке уменьшено количество составных узлов благодаря чему несколько снижаются габариты и масса конструкции. Однако недостатком этого технического решения также является наличие цепных передач не обеспечивающих долговечность и занимающих большие объемы. Эта лебедка является наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемой и принята за прототип.
Задачей изобретения является создание компактной лебедки буровой установки с достаточной надежностью в работе.
В лебедке буровой установки включающей барабан установленный на валу связанном с шинно-пневматическими муфтами поочередно взаимодействующими со шкивами жестко связанными с соответствующими ведомыми валами коробки передач один из которых выполнен полым а другой расположен концентрично в нем коробка передач выполнена в виде двух планетарных рядов. Солнечные шестерни этих рядов установлены на ведущем валу коробки передач коронная шестерня первого ряда укреплена в корпусе коробки а водило с сателлитами этого ряда через коронную шестерню второго планетарного ряда связано с ведомым валом который выполнен полым а второй вал связан с водилом и сателлитами второго планетарного ряда.
В предлагаемом техническом решении отличительные признаки: выполнение коробки передач в виде планетарного редуктора известное решение в частности в (2) коробка передач выполнена в виде планетарного редуктора включающего солнечную шестерню установленную на ведущем валу и взаимодействующую с сателлитами входящими в зацепление с коронной шестерней которая жестко связана со шкивом с возможностью поочередного взаимодействия с шинно-пневматическими муфтами а водило с установленными сателлитами снабжено звездочкой цепной передачи передающей крутящий момент на барабанный вал при этом одна шинно-пневматическая муфта неподвижно закреплена на корпусе коробки передач а вторая соединена с ведущим валом также на выходном валу коробки передач установлена шинно-пневматическая муфта отключающаяся (соединительная).
В предлагаемом решении отсутствуют ненадежные цепные передачи поскольку валы коробки передач и барабанный вал выполнены соосными кроме того шинно-пневматические муфты выполняют функции переключающихся и соединительных муфт за счет такого выполнения коробки передач.
Приведен пример конкретного исполнения лебедки буровой установки по изобретению.
На листе плаката ДП-130602.65-080904470 05.00.000 изображена кинематическая схема лебедки.
Лебедка содержит барабан 1 закрепленный на валу 2 установленном на раме 3 на подшипниках 4 шинно-пневматические муфты 5 и 6 коробку передач 7 и привод 8 например электродвигатель постоянного тока.
Шинно-пневматические муфты 5 и 6 закреплены через проставку 9 на планшайбе 10 жестко связанной с валом 2. Проставка 9 служит для извлечения муфт при их замене. Сжатый воздух для питания шинно-пневматических муфт подается через двухканальный вертлюжок 11 по сверлениям (на чертеже не показаны) в вале 2.
Коробка передач содержит корпус 12 в котором установлен на подшипниках ведущий вал 13 связанный муфтой 14 с валом привода 8. На ведущем валу 13 закреплены солнечные шестерни 15 и 16 соответственно с сателлитами 17 и 18 соответственно. Сателлиты 17 и 18 в свою очередь находятся в зацеплении с соответствующими коронными шестернями 19 и 20 причем шестерня 19 неподвижно укреплена в корпусе 12 а шестерня 20 связывает водило 21 первого планетарного ряда и ведомый вал 22. Ведомый вал 22 выполненный полым жестко связан со шкивом 23 имеющим возможность взаимодействия с муфтой 5 и установлен на подшипниках в корпусе 12 концентрично ведомому валу 24.
Вал 24 связан с водилом 25 второго планетарного ряда и жестко связан со шкивом 26 имеющим возможность взаимодействия с муфтой 6.
Кроме того на раме установлен ленточный тормоз 27.
Лебедка работает следующим образом.
В исходном положении обе муфты 5 и 6 включены. Барабан 1 от произвольного вращения удерживается ленточным тормозом 27. Вращение от электродвигателя 8 через муфту 14 передается на ведущий вал 13 коробки передач 7 и на солнечные шестерни 15 и 16 которые входят в зацепление с соответствующими сателлитами 17 и 18. Сателлит 17 обкатываясь по неподвижной коронной шестерне 19 передает вращение водилу 21 и коронной шестерне 20 валу 22 и шкиву 23. Сателлит 20 обкатываясь по вращающейся коронной шестерне 20 передает вращение водилу 25 и жестко связанному с ним валу 24 шкиву 26. Для получения низшей передачи необходимо разомкнуть ленточный тормоз 27 и включить пневматическую муфту 5. Вращение от шкива 23 муфту 5 передается барабанному валу 2 а шкив 26 вращается вхолостую.
Для получения высшей передачи необходимо выключить пневматическую муфту 5 и включить муфту 6. Вращение от шкива 26 через муфту 6 передается барабанному валу 2 а шкив 23 вращается вхолостую.
Лебедка буровой установки содержащая барабан установленный на валу связанном с шинно-пневматическими муфтами с возможностью поочередного взаимодействия со шкивами жестко связанными с соответственными ведомыми валами коробки передач один из которых выполнен полым а другой расположен концентрично в нем ведущий вал связанный с приводом и корпус отличающаяся тем что коробка передач выполнена в виде двух планетарных рядов солнечные шестерни которых установлены на ведущем валу коробки передач коронная шестерня первого ряда закреплена в корпусе а водило с сателлитами этого ряда через коронную шестерню второго планетарного ряда связано с полым ведомым валом а второй ведомый вал связан с водилом второго планетарного ряда.
2 Патент №123058 Буровая лебедка.
Буровая лебедка. Может быть использована для спуско-подъемных операций с буровой и обсадной колоннами нефтяных и газовых скважин. Лебедка содержит установленный на подъемном валу барабан основной и дополнительный электроприводы тормозное устройство при этом механизмы основного и дополнительного приводов выполнены независимыми друг от друга редуктор основного привода соединен с подъемным валом барабана через зубчатую и цепную передачи а электродвигатель дополнительного привода - через цепную передачу и механическую муфту сцепления при этом редукторы соединены между собой в единый несущий корпус посредством силового кожуха а тормозное устройство состоит из трех независимых между собой тормозов два из которых установлены с возможностью воздействия на барабан подъемного вала а третий - на вал основного электродвигателя. Новый технический результат достигаемый заявленным решением заключается в повышении компактности и упрощении конструкции несущих элементов лебедки снижении вертикального габарита снижении массы лебедки повышении надежности торможения в любых аварийных ситуациях.
Полезная модель относится к грузоподъемным механизмам и может быть использована при разработке буровой лебедки для спуско-подъемных операций с буровой и обсадной колоннами нефтяных и газовых скважин.
Одной из тенденций в разработке буровых лебедок является снижение их массы и габаритов. Для этих целей известна буровая лебедка (RU 89093 публ. 27.11.2009 г.). Лебедка содержит смонтированный на подъемном валу барабан регулируемый привод имеющий два основных приводных электродвигателя редуктор с суммирующим зубчатым колесом установленным на конце вала подъемного барабана на консоли этого же конца вала смонтирован механический многодисковый тормоз. Расположение регулируемого привода и тормоза с одной стороны подъемного барабана позволяет устанавливать тормоз на раме лебедки или на поверхности корпуса редуктора. Для сохранения этой компактной схемы электродвигатели регулируемого привода расположены с той же стороны барабана. Редуктор содержит два ведущих вала с ведущими шестернями передающими крутящий момент от электродвигателей через карданные валы к суммирующему зубчатому колесу обеспечивая двигательный и тормозной режимы при подъеме и спуске груза. Для равномерного распределения нагрузки на элементы редуктора ведущие валы расположены симметрично друг другу относительно оси подъемного вала барабана. Эта простая симметричная кинематическая схема не требует коробки передач и в совокупности с компактной компоновкой конструктивных элементов лебедки позволяет улучшить ее массогабаритные характеристики. Для аварийной ситуации предусмотрен дополнительный привод установленный противоположно регулируемому приводу относительно подъемного вала барабана.
Новый технический результат достигаемый заявленным решением заключается в повышении компактности и упрощении конструкции несущих элементов лебедки снижении вертикального габарита снижении массы лебедки повышении надежности торможения в любых аварийных ситуациях.
Полезная показана на листе плаката ДП-130602.65-080904470 05.00.00 где изображена компоновочная схема заявленной лебедки. Лебедка содержит электродвигатель 1 который через муфту 2 и редуктор основного привода 3 соединен с одним концом подъемного вала 4 мотор-редуктор состоящий из электродвигателя дополнительного привода 5 и редуктора 6 соединенный через редуктор дополнительного привода 7 с другим концом подъемного вала 4. Редукторы соединены между собой в единый несущий корпус посредством силового кожуха 8. Лебедка оснащена тремя независимыми между собой тормозами: тормоз 9 установлен с возможностью воздействия на вал основного электродвигателя 1 а другие два тормоза установлены с возможностью воздействия на тормозные шкивы или диски барабана подъемного вала 4 (не показаны). Лебедка работает следующим образом. Электродвигатель 1 через муфту 2 редуктор 3 передает крутящий момент на подъемный вал барабана 4. Рабочее торможение работы лебедки обеспечивается электродвигателем 1. Функцию аварийного и стояночного тормоза выполняют все тормозные механизмы.
Буровая лебедка содержащая установленный на подъемном валу барабан основной и дополнительный электроприводы тормозное устройство отличающаяся тем что механизмы основного и дополнительного приводов выполнены независимыми друг от друга редуктор основного привода соединен с подъемным валом барабана через зубчатую и цепную передачи а электродвигатель дополнительного привода - через цепную передачу и механическую муфту сцепления при этом редукторы приводов соединены между собой в единый несущий корпус посредством силового кожуха а тормозное устройство состоит из трех независимых между собой тормозов два из которых установлены с возможностью воздействия на барабан подъемного вала а третий - на вал электродвигателя основного привода.
Буровая лебедка по п.1 отличающаяся тем что редукторы основного и дополнительного приводов имеют отдельные корпусы.
Буровая лебедка по п.1 отличающаяся тем что корпусы редуктора основного и дополнительного приводов расположенные с двух сторон барабана являются опорами подъемного вала барабана.
Буровая лебедка по п.1 отличающаяся тем что электродвигатель дополнительного привода совмещен с редуктором образуя мотор-редуктор.
3 Патент №89093 Буровая лебедка.
Полезная модель относится к грузоподъемным механизмам а именно к буровым лебедкам используемым в буровых установках во время проведения спуско-подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах. Технический результат достигаемый при использовании полезной модели заключается в упрощении конструкции устройства и повышении надежности его работы за счет исключения дополнительных звеньев кинематической схемы при сохранении компактности. Буровая лебедка содержит установленные на раме подъемный вал с барабаном редукторный механизм с суммирующим зубчатым колесом и двумя ведущими валами два электродвигателя регулируемого привода буровой лебедки обеспечивающие двигательный и тормозной режимы при подъеме и спуске груза. Буровая лебедка содержит механический тормоз который соединен с концом подъемного вала и установлен на поверхности корпуса редукторного механизма или на раме. Ведущие валы расположены на противолежащих относительно оси подъемного вала сторонах редукторного механизма суммирующее зубчатое колесо редукторного механизма установлено на конце подъемного вала со стороны механического тормоза. Выходной вал каждого электродвигателя связан с ведущим валом редукторного механизма через средство для передачи крутящего момента при этом электродвигатели с соответствующими средствами для передачи крутящего момента расположены со стороны механического тормоза. Кроме того в буровой лебедке средство для передачи крутящего момента может быть выполнено в виде карданного вала механический тормоз может быть выполнен в виде многодискового тормоза а в качестве электродвигателей используются асинхронные электродвигатели переменного тока с частотным регулированием. Кинематическая схема изображена на листе плаката
ДП-130602.65-080904470 05.00.00
Работа буровой лебедки осуществляется следующим образом.
Электродвигатели 5 привода буровой лебедки передают вращение и крутящий момент посредством карданных валов 12 на ведущие валы 10 редукторного механизма 3. Ведущие шестерни 11 передают вращение и крутящий момент на суммирующее зубчатое колесо 13. В результате подъемный вал вращаясь производит посредством талевого каната и талевой системы (не показан) спуск и подъем бурильной колонны и другие работы связанные с бурением и строительством скважин.
Управление работой буровой лебедки осуществляется оператором с пульта бурильщика (на чертеже не показано) в соответствии с заданной программой.
Так при поступлении сигнала о необходимости остановить спуск бурильной колонны (например при технологической паузе когда происходит навинчивание труб бурильной колонны) электродвигатели 5 выполняют функцию тормоза и затормаживают движение груза до нуля. В статическом состоянии электродвигателей 5 в работу включается многодисковый тормоз 4 затем для продолжения спуска бурильной колонны многодисковый тормоз 4 отключается и электродвигатели 5 приводятся во вращение.
При аварийной ситуации возможна работа от дополнительного привода 6 буровой лебедки.
Автоматизированная система управления может быть адаптирована для работы буровой лебедки с тремя или четырьмя электродвигателями.
Заявляемая конструкция буровой лебедки обеспечивает рациональное расположение отдельных сборок и комплектующих изделий и приводит к уменьшению ее массогабаритных характеристик.
4 Патент №134982 Лебедка буровой установки.
Лебедка буровой установки может быть использована для подъема и спуска бурильного инструмента спуска обсадных труб автоматической подачи долота на забой ликвидации аварий возникающих при проводке скважин подъема и опускания вышки. Лебедка содержит подъемный вал с барабаном электродвигатель основного регулируемого привода и редукторный механизм входной вал которого состоит из двух соосно расположенных частей имеющих возможность независимого вращения и соединенных соответственно через съемные зубчатые муфты с электродвигателем основного привода и дополнительным приводом. Выходной вал редукторного механизма соединен с подъемным валом через съемную зубчатую муфту. На другом конце подъемного вала расположен механический многодисковый тормоз. Дополнительный привод включается в работу посредством механизма включения состоящего из зубчатой втулки и пневмоцилиндра расположенных внутри редукторного механизма. Механический многодисковый тормоз жестко соединен с соответствующей опорой подъемного вала. Новый технический результат достигаемый заявленным решением заключается в повышении надежности буровой лебедки в возможности ее восстановления в условиях эксплуатации лебедки и компактности ее компоновки.
Полезная модель относится к грузоподъемным механизмам и может быть использована в буровой установке в качестве лебедки для подъема и спуска бурильного инструмента спуска обсадных труб автоматической подачи долота на забой ликвидации аварий возникающих при проводке скважин подъема и опускания вышки.
Принципиальная кинематическая схема заявляемой лебедки приведена на листе плаката ДП-130602.65-080904470 05.00.000 Лебедка содержит вал подъемный 1 с барабаном 2 смонтированный на опорах 3 и 4 основной привод включающий в себя электродвигатель 5 и редукторный механизм 6 внутри которого расположены вал входной состоящий из двух соосно расположенных частей 8 и 13 вал промежуточный 9 и выходной вал 10 с шестернями первой и второй ступени. Соосно расположенные части 8 и 13 входного вала редукторного механизма имеют возможность независимого вращения. С валом подъемным 1 через съемную зубчатую муфту 11 соединен выходной вал 10 редукторного механизма 6. На опоре 3 жестко смонтирован механический многодисковый тормоз 12.
Электродвигатель 5 основного регулируемого привода посредством съемной зубчатой муфты 7 соединен с входным валом 8 и передает вращение через две ступени редукторного механизма на выходной вал 10. Привод дополнительный 14 через съемную зубчатую муфту 15 соединен с входным валом 13 редукторного механизма 6. Включение привода дополнительного осуществляется механизмом включения состоящего из пневмоцилиндра 16 подвижной зубчатой втулки 17 расположенного внутри редукторного механизма 6. В целом лебедка представляет собой транспортабельный агрегат на раме которого расположены перечисленные механизмы.
Подъемный вал 1 выполняет процесс намотки каната на барабан и сматывания с него при спускоподъемных операциях бурении и других работах. Привод подъемного вала 1 лебедки с барабаном 2 обеспечивается электродвигателем 5 через двухступенчатый односкоростной редукторный механизм 6. Электродвигатель 5 основного привода лебедки позволяет производить подъем и спуск грузов с регулируемой скоростью вплоть до полной остановки. С входного вала 8 вращение передается через шестерни первой и второй ступеней редуктора на вал промежуточный 9 вал выходной 10 и далее через муфту зубчатую 11 - на вал подъемный 1.
Кроме основного привода лебедка может работать от привода дополнительного 14. Фиксация барабана 2 лебедки в неподвижном положении после его остановки электродвигателем производится механическим многодисковым тормозом 12.
Таким образом заявляемая лебедка характеризуется повышенной надежностью возможностью ее восстановления в условиях эксплуатации и компактностью компоновки.
Лебедка буровой установки содержащая смонтированный на опорах подъемный вал с барабаном основной регулируемый привод редукторный механизм и дополнительный привод с механизмом включения электродвигатель основного регулируемого привода обеспечивающий двигательный и тормозной режимы при подъеме и спуске груза через средство передачи крутящего момента соединен с входным валом редукторного механизма при этом на одном конце подъемного вала установлен механический многодисковый тормоз а другой конец вала через средство передачи крутящего момента соединен с выходным валом редукторного механизма отличающаяся тем что входной вал редукторного механизма состоит из двух соосно расположенных частей имеющих возможность независимого вращения с одной из них через съемную зубчатую муфту соединен электродвигатель основного регулируемого привода а с другой через съемную зубчатую муфту - дополнительный привод механизм включения которого расположен внутри редукторного механизма при этом механический многодисковый тормоз жестко соединен с соответствующей опорой подъемного вала.
Техническое предложение
1Обоснование применения модели буровой лебедки JC50DB«Хунхуа СНГ» в составе БУ 5000320 ЭК-БМЧ.
Сравнение технических характеристик и конструктивных особенностей применяемого оборудования на установках отечественного и китайского производства показывает что их главное отличие заключается в конструкциях буровых лебедок.
Отечественная буровая лебедка ЛБУ -1500-эт3значительно превышает по массе и габаритным размерам своего конкурента лебедку JC 50 DB (КНР) имея по грузоподъемности схожие характеристики.
Проводя патентно-информационный обзор существующих кинематических схем полезных моделей буровых лебедок пришел к выводу что все проектируемые схемы направлены на снижение массы оборудования и упрощение кинематических связей.
В дипломном проекте предполагается некоторые мероприятия которые направлены на уменьшение массы транспортируемого оборудования и габаритных размеров. В частности на основе существующей лебедки зарубежного производства с частотным регулированием по которой накоплен достаточно большой опыт практического применения в составе буровой установки. Предлагается заменить лебедку применяемой на БУ 5000320 (« УралМаш»)и установить в качестве силового привода электродвигатели переменного тока завода «Кранрос» типа AFD423MA6 . Цель модернизации упростить кинематическую схему со снижением металлоемкости изделия повысив тем самым конкурентоспособность отечественных установок на мировом рынке.
2 Общие характеристики и функциональное описание электродвигателя AFD 423MA6 завода «Кранрос»
Компания Кранрос (г. Челябинск) специализирующаяся на разработке и производстве электродвигателей для частотно-регулируемых электроприводов успешно провела испытания низковольтного частотно-регулируемого асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором открывающего линейку мощностей от 500 до 1250 кВт.
Новейшая серия электродвигателей AFD предназначена для приводов механизмов буровых установок (лебедок насосов и роторов) компрессоров вентиляторов и эксгаустеров.
Ключевые особенности низковольтных асинхронных двигателей серии AFD:
- предназначены для привода главных механизмов буровых установок: буровой лебедки бурового насоса привода лебедки и привода ротора при питании от преобразователей частоты.
- совместно с преобразователем частоты имеют высокие технико-экономические показатели обеспечивают высокие энергетические характеристики (высокий КПД) плавное и качественное управление технологическим процессом просты в эксплуатации обладают повышенной надежностью.
- спроектированы для применения с преобразователем частоты и поэтому имеют специальную пазовую зону и обмотку статора позволяющие обеспечить высокую перегрузочную способность.
- имеют высокую надежность подшипниковых узлов за счет применения усиленного роликового подшипника на приводном и изолированного шарикоподшипника на не приводном конце вала.
- по заказу изготавливаются во взрывозащищенном исполнении 2ExeТЗ
- комплектуются датчиком скорости (энкодером) датчиками температурной защиты (Pt100 или PTC) антиконденсатными нагревателями статорной обмотки и энкодера.
- стоимость электродвигателей серии AFD значительно ниже импортных аналогов.
- электродвигатели по согласованию с заказчиком могут быть выполнены с габаритными и установочно-присоединительными размерами отличными от представленных в каталоге.
Основные потребители:
Габаритные установочные и присоединительные размеры электродвигателей AFD
1Выбор силового привода
Выбор двигателей и расчет силовых передач.
Исходные данные : =630кВт
Кинематическая схема буровой лебедки.
Расчетная мощность двигателя определяется по мощности приводимых машин и механизмов с учетом принятых компоновки и схемы передач.
При последовательном расположении n отдельных передач
В случае многодвигательного привода
Полезную мощность на барабане лебедки найдем по формуле:
Здесь -расчетная мощность двигателя N-мощность приводимой машины -мощности одновременно приводимых машин -общий к.п.д. учитывающий потери мощности в передачах Z-число двигателей в многодвигательном приводе.
Рисунок 2.3-Кинематическая схема проектируемой лебедки
2Расчет бочки барабана буровой лебедки
Рассчитаем геометрические параметры барабана
где dk – диаметр каната.
или можно исходить из соотношения
где m – число витков каната в ряду m=35 40 - зазор между витками 1..2мм.
Примем среднее значение длины барабана Lб = 1245 м.
в) Канатоемкость барабана
где Dн –наружный диаметр навивки каната на барабане находят его по формуле
где α = 093 095 – коэффициент смятия и укладки каната; z – число слоев каната можно принять для расчетов z = 3.
Средний диаметр навивки каната на барабан
Канатоемкость барабана
д) Толщина стенок барабана
Расчет стенки барабана на прочность.
Наружная и внутренняя поверхности сосуда испытывают напряжения от воздействия внешней нагрузки – натяжения ведущей струны каната. Напряжения на волокнах внутренней поверхности бочки барабана можно определить по формуле
а на наружной поверхности – по формуле
где р – удельная нагрузка на барабан от натяжения Рi ведущей струны при 3-х слойной навивке определяется как
p =РiAi Rбt (4.2.10)
где Rб - наружный радиус барабана; t – шаг навивки; A λ – коэффициент влияния площадей сечений и упругости каната и барабана где Fк = 3765 мм2 – площадь сечения берется по ГОСТ16853-88; Fб – площадь сечения бочки барабана на длине шага.
Наружный радиус барабана
Rб = 05Dб = 05068 = 034 м (4.2.11)
Внутренний радиус барабана
Rв = Rб – = 034 – 0044 = 0296 м (4.2.12)
t=dк+1..2мм=35+15=37 мм (4.2.13)
Коэффициент числа слоев навивки каната на барабан
Ai = 1+(2+3λ)(1+λ)(1+2λ) = 1+(2+30253)(1+0253)(1+20253) = 2463 (4.2.14)
Коэффициент влияния площадей сечений и упругости каната и барабана
λ=06Fк Fб =0667251628=0253 (4.2.15)
Площадь сечения бочки барабана на длине шага
Fб = t* = 3744 =1628 мм2 (4.2.16)
Удельная нагрузка на барабан
p = 2250002463 0350037 = 692 Мпа (4.2.17)
Тогда напряжения на волокнах внутренней поверхности бочки барабана
а на наружной поверхности
Для определения запаса прочности барабана находят эквивалентные напряжения по энергетической теории прочности на наружных волокнах
Требуемый предел текучести материала при запасе прочности n=14
Материал СТ 30ХГ2СТЛ
3Расчет тяговой характеристики буровой лебедки
Под тяговой характеристикой понимается зависимость V Gi- предельная нагрузка на крюке на i –той передаче.
Тяговая характеристика играет исключительно важную роль в рациональном использовании мощности двигателя. Регулирование скорости подъема в строгом соответствии с тяговой характеристикой позволяет обеспечить минимальную продолжительность подъема бурильной колонны и предотвращать перегрузки лебедки и ее привода.
Если известны все значения частот вращения скоростей двигателя для спуско – подъемных операций с приводом от электродвигателей переменного тока с частотным регулированием то расчет ведется по формуле
где P = 1139кВт – расчетная мощность на входном валу лебедки – КПД талевой системы; -КПД трансмиссии - вес движущихся частей талевого механизма.
Имея необходимые данные расчет производим в среде MathCAD и получаем тяговую характеристику буровой установки
Безопасность и экологичность проекта
1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
Согласно ГОСТ 12.0.003-74 «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы» при работе возможны следующие опасные и вредные производственные факторы:
повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны;
повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;
повышенный уровень шума;
повышенный уровень вибрации;
повышенная влажность воздуха;
физические перегрузки;
опасность поражения электрическим током;
опасность газоводонефтепроявлений;
биологические (клещи насекомые и др.).
Характерными причинами несчастных случаев является:
допуск к обслуживанию механизмов и машин необученных и малоопытных рабочих в качестве обслуживающего персонала;
неправильное использование оборудования;
нарушение схемы осмотра и обслуживания;
нарушение правил эксплуатации применяемого оборудования;
превышения норм нагрузки;
нарушение требований безопасности при выполнении работ.
2 Обязанности по обеспечению безопасных условий и охраны труда
Обязанности по обеспечению безопасных условий и охраны труда в организации возлагаются в соответствии с Трудовым кодексом Российской Федерации на работодателя.
Работодатель обязан обеспечить:
безопасность работников при эксплуатации зданий сооружений оборудования осуществлении технологических процессов а также применяемых в производстве сырья и материалов;
применение средств индивидуальной и коллективной защиты работников;
соответствующие требованиям охраны труда условия труда на каждом рабочем месте;
режим труда и отдыха работников в соответствии с законодательством Российской Федерации и законодательством субъектов Российской Федерации;
приобретение за счет собственных средств и выдачу специальной одежды специальной обуви и других средств индивидуальной защиты смывающих и обезвреживающих средств в соответствии с установленными нормами работникам занятым на работах с вредными или опасными условиями труда а также на работах выполняемых в особых температурных условиях или связанных с загрязнением;
обучение безопасным методам и приемам выполнения работ инструктаж по охране труда стажировку на рабочих местах работников и проверку их знаний требований охраны труда недопущение к работе лиц не прошедших в установленном порядке указанное обучение инструктаж стажировку и проверку знаний требований охраны труда;
организацию контроля за состоянием условий труда на рабочих местах а также за правильностью применения работниками средств индивидуальной и коллективной защиты;
проведение аттестации рабочих мест по условиям труда с последующей сертификацией работ по охране труда в организации;
проведение за счет собственных средств обязательных предварительных (при поступлении на работу) и периодических (в течение трудовой деятельности) медицинских осмотров (обследований) работников внеочередных медицинских осмотров (обследований) работников по их просьбам в соответствии с медицинскими рекомендациями с сохранением за ними места работы (должности) и среднего заработка на время прохождения указанных медицинских осмотров;
недопущение работников к выполнению ими трудовых обязанностей без прохождения обязательных медицинских осмотров а также в случае медицинских противопоказаний;
информирование работников об условиях и охране труда на рабочих местах о существующем риске повреждения здоровья и полагающихся им компенсациях и средствах индивидуальной защиты;
предоставление органам государственного управления охраной труда органам государственного надзора и контроля за соблюдением требований охраны труда информации и документов необходимых для осуществления ими своих полномочий;
принятие мер по предотвращению аварийных ситуаций сохранению жизни и здоровья работников при возникновении таких ситуаций в том числе по оказанию пострадавшим первой помощи;
расследование в установленном Правительством Российской Федерации порядке несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;
санитарно-бытовое и лечебно-профилактическое обслуживание работников в соответствии с требованиями охраны труда;
беспрепятственный допуск должностных лиц органов государственного управления охраной труда органов государственного надзора и контроля за соблюдением требований охраны труда органов Фонда социального страхования Российской Федерации а также представителей органов общественного контроля в целях проведения проверок условий и охраны труда в организации и расследования несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;
выполнение предписаний должностных лиц органов государственного надзора и контроля за соблюдением требований охраны труда;
обязательное социальное страхование работников от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;
ознакомление работников с требованиями охраны труда.
соблюдать требования охраны труда;
правильно применять средства индивидуальной и коллективной защиты;
проходить обучение безопасным методам и приемам выполнения работ инструктаж по охране труда стажировку на рабочем месте и проверку знаний требований охраны труда;
немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любой ситуации угрожающей жизни и здоровью людей о каждом несчастном случае происшедшем на производстве или об ухудшении состояния своего здоровья в том числе и о появлении признаков острого профессионального заболевания (отравления);
проходить обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (один раз в год) медицинские осмотры (обследования).
3 Производственная санитария
Согласно СниП 2.09.04–87 по санитарной характеристике технологический процесс относится к группе I производственные процессы осуществляются при контакте работающих с водой глинистым и цементным раствором сырой нефтью водой химическими реагентами; производственные операции работающие выполняют в основном стоя.
В зависимости от группы технологического процесса по санитарной характеристике для персонала предусматриваем санитарно-бытовые помещения (рис. 6.1) а также выдачу персоналу средств индивидуальной защиты (СИЗ) спецодежды спецобуви в соответствии с Типовыми нормами утвержденными Постановлением Минздравсоцразвития России № 970н от 12 декабря 2009 г.
При выполнении работ на территории природных очагов клещевого энцефалита персонал обеспечивается противоклещевыми костюмами или комбинезонами «БИОСТОП ТЕРМОЛЮКС» для защиты от комаров гнуса и клещей.
Одна из главных особенностей условий труда персонала – это работа в основном на открытом воздухе а также работа связанная с перемещениями на территории объекта и между объектами (кустами) частыми подъемами на специальные площадки находящиеся на высоте. При низкой (сверхдопустимых норм) температуре окружающей среды тепловой баланс нарушается что вызывает переохлаждение организма ведущее к заболеванию.
Рис. 5.1. Комплекс санитарно-бытового назначения
сблокированный из четырех контейнеров:
– тамбур; 2 – помещение конторы; 3 – комната приема пищи;
– санузел; 5 – душевая;
– преддушевая; 7 – гардеробная; 8 – сушилка; I–IV – контейнеры
В целях нормализации теплового состояния при выполнении работ в холодный период года температура воздуха в местах обогрева поддерживается на уровне 21–25 °C. Помещение оборудовано устройствами для обогрева кистей и стоп температура которых в диапазоне 35–40 °C.
Рассчитаем теплоизоляцию головного убора для выполнения работ в условиях открытого пространства при следующих исходных данных:
климатический регион – III (климатический пояс – II);
средняя температура окружающего воздуха tВ = -10 оС;
энерготраты человека qМ = 145 Втм2;
наиболее вероятная скорость ветра V = 56 мс;
воздухопроницаемость ткани верхнего слоя головного убора спецодежды В = 10 дм3(м2 · с).
Температура кожи головы tКГ = 315 оС.
Комфортный уровень теплового потока с поверхности тела человека qПК = 1013 Втм2.
Необходимый уровень теплового потока с поверхности тела человека при пребывании в условиях открытого пространства в течение двух часов:
qПН = qПК + Д2 = 1013 + 522 = 1273 Втм2. (5.1)
Необходимый уровень теплового потока с поверхности головы:
qГН = [(1013 + 522) · 18] · 013301595 19107 Втм2 (5.2)
Необходимая теплоизоляция головного убора применительно к относительно спокойному воздуху:
IГН = (tКГ – tВ)qГН= (315 + 10)19107 = 022 оС · м2Вт. (5.3)
Необходимая теплоизоляция головного убора с учетом поправки на скорость ветра и воздухопроницаемость ткани верхнего слоя головного убора:
IГНП = IГН(0082 · V12 + 124 · 10-4 · V2 · B + 0979) =
= 022(0082 · 5612 + 124 · 10-4 · 562 · 10 + 0979) = 1211 оС · м2Вт.(6.4)
При разработке внутрисменного режима работы на период рабочей смены ориентируются на допустимую степень охлаждения работающих регламентируемую временем непрерывного пребывания на холоде и временем обогрева.
Для создания необходимого и достаточного уровня освещенности на рабочих местах с целью обеспечения безопасных условий труда необходимо руководствоваться отраслевыми нормами проектирования искусственного освещения предприятий нефтяной промышленности а также соблюдать требования строительных норм и правил.
В соответствии с СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» и ведомственными нормами ВСН-34–82 предусмотрены следующие виды освещения:
рабочее – освещение во всех помещениях и на неосвещаемых территориях для обеспечения нормальной работы прохода людей и движения транспорта во время отсутствия или недостатка естественного освещения – не менее 30 лк;
аварийное охранное и эвакуационное.
Светильники аварийного освещения отличаются от светильников рабочего освещения знаками или окраской. В помещениях главного центрального и блочного щитов управления электростанций и подстанций а также на диспетчерских пунктах светильники аварийного освещения обеспечивают на фасадах панелей основного щита освещенность не менее 30 лк; одна–две лампы присоединены к шинам постоянного тока через предохранители или автоматы и включены круглосуточно.
Эвакуационное освещение обеспечивает в помещениях и проходах освещенность не менее 05 лк на уровне пола. Светильники эвакуационного освещения присоединены к сети не зависящей от сети рабочего освещения. При отключении источника питания эвакуационного освещения оно переключается на аккумуляторную батарею или двигатель-генераторную установку.
Рабочее и аварийное освещение в нормальном режиме питается от разных независимых источников питания. При отключении источников питания аварийное освещение автоматически переключается на аккумуляторную батарею или другой независимый источник питания.
Переносные ручные светильники ремонтного освещения питаются от сети напряжением не выше 42 В а при повышенной опасности поражения электрическим током – не выше 12 В.
На щитах и сборках осветительной сети на всех выключателях (рубильниках автоматах) предусмотрены надписи с наименованием присоединения а на предохранителях – с указанием значения тока плавкой вставки.
У дежурного персонала имеются схемы сети освещения и запас плавких калиброванных вставок и ламп всех напряжений осветительной сети. Дежурный и оперативно-ремонтный персонал даже при наличии аварийного освещения снабжен переносными электрическими фонарями.
Для освещения производственных площадок применяем светильники типа СПП-200. Выбор типа светильников производим с учетом характера светораспределения окружающей среды и высоты помещения. В помещениях на открытых площадках где могут быть по условиям технологического процесса образовываться взрыво- или пожароопасные смеси светильники иметь взрывозащищенное исполнение.
Осмотр и проверку осветительной сети производят в следующие сроки:
проверку действия автомата аварийного освещения – не реже одного раза в месяц;
проверку исправности аварийного освещения при отключении рабочего освещения – два раза в год;
измерение освещенности рабочих мест – при вводе в эксплуатацию и в дальнейшем по мере необходимости;
испытание изоляции стационарных трансформаторов 12–42 В – один раз в год; переносных трансформаторов и светильников 12–42 В – два раза в год.
Предельно допустимые уровни звука и вибрации должны соответствовать санитарным нормам шума и вибрации на рабочих местах ГОСТ 12.01.003 и ГОСТ 12.01.012. Уровень шума не превышает 80 дБ.
Шум разрушительно действуют на организм человека в целом и относятся к опасным факторам в условиях труда. Они способны вызвать полную или частичную потерю слуха глубокое расстройство нервной системы стимулируют сердечнососудистые раковые желудочно-кишечные и другие заболевания.
Для уменьшения шума применяем:
балансировку вращающихся частей машин и оборудования;
техническое обслуживание и ремонт так как повышенный уровень шума является следствием неисправности или износа механизмов;
СИЗ органов слуха (противошумные наушники).
Почти все перечисленные источники шума являются одновременно и основными источниками вибрации – общей (транспортно-технологической) и локальной. Вибрационная нагрузка не должна превышать допустимые показатели по ГОСТ 12.1.012–2002.
Учитывая что в процессе бурения персонал подвергается воздействию повышенного уровня шума и вибрации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.01.003 и ГОСТ 12.01.012 предусмотрены коллективные средства снижения уровня шума и вибрации (кожухи виброизоляция оборудования рабочего места и др.).
4 Травмобезопасность при спуско-подъемных операциях
Все вспомогательные приспособления и механизмы применяемые при бурении скважин смонтированы и опробованы в соответствии с заводскими инструкциями по их монтажу и эксплуатации с соблюдением технических условий на монтаж и демонтаж.
При монтаже приспособлений следует принять меры против самоотвинчивания крепежных деталей. При работе с ключом АКБ:
к самостоятельному управлению ключом допускается лишь первый помощник бурильщика прошедший инструктаж по безопасному управлению ключом и освоивший приемы управления;
подвод ключа к трубам нужно осуществлять плавно для этого предварительно рукоятку управления установить в положение отвода и после в положение подвода. Для отвода ключа все повторяется в обратном порядке;
все работы связанные с ремонтом регулировкой устранением неисправностей в механических частях и в пневмолинии необходимо производить при перекрытом кране пневматической линии идущей к коллектору пульта управления. Оставшийся воздух должен выпускаться путем установки рукояток кранов управления в нейтральное положение после их предварительного наклона по прорезям копира пульта. Каждая рукоятка должна быть обязательно застопорена с помощью предохранительного стопорного кольца. При этом на пульте нужно вывесить предупредительный плакат: «Не включать – работают люди!»;
запрещается производить спуск колонны труб в скважину при не полностью отведенном ключе и подвод ключа до посадки труб на клинья или на элеватор;
вращение трубозажимного устройства и включение зажима нижних челюстей нужно производить только после полного охвата замка трубы;
после выполнения каждой операции по свинчиванию – развинчиванию обязательно все рукоятки пульта управления ставить в нейтральное положение и зафиксировать их в этом положении стопорными пальцами;
по окончании работы ключом следует перекрыть центральный кран пульта и оставшийся воздух выпустить.
При работе с пневмораскрепителем свечей (ПРС) на буровой установке не допускается его эксплуатация без направляющего поворотного ролика. Тяговый канат должен крепиться к штоку пневмораскрепителя с помощью канатной втулки заплетки или тремя зажимами. Запрещается нахождение людей в опасной зоне возникающей при обрыве тягового каната ПРС.
При использовании пневматического клинового захвата необходимо выполнять следующие требования:
не допускать загрязнения конусных поверхностей вкладышей ротора и клиньев так как это может привести к заклиниванию клиньев в роторе;
размер плашек установленных в клинья должен соответствовать размеру труб по диаметру;
при износе плашек клиньев заменять их следует полным комплектом;
не допускать резкой посадки труб на клинья;
перед установкой в ротор проверяют прямолинейность плоскостей пазов клиньев под плашки опорных сопрягаемых поверхностей клиньев и вкладышей;
после окончания работ клинья снимают и уклыдывают в сторону.
Запрещается пользоваться машинными ключами при таких неисправностях как:
сухарь неплотно сидит в гнезде;
торец сухаря находится не в одной плоскости с торцевой плоскостью ключей;
сработан зуб сменной челюсти ключа;
имеется люфт в шарнирных соединениях (то есть сработаны гнезда шарнирных пальцев);
трещина в корпусе или рукоятке;
болтовое крепление вертлюжка и шарнирные пальцы не зашплинтованы.
При производстве спуско-подъемных операций скорости спуска и подъема момент начала подъема промежуточные промывки расширки проработки и др. должны производиться в строгом соответствии с проектом на строительство скважин. Особое внимание обращают на предупреждение колебаний гидродинамического давления в скважине при спуске и подъеме бурового инструмента с целью предупреждения потери устойчивости стенок скважины гидроразрыва пластов или провоцирования проявлений.
Перед началом спуско-подъемных операций проверяют:
замер износа шеек штропов с занесением результатов в паспорт. При обнаружении микротрещин и износа шеек превышающих 5 мм штропы бурильные необходимо отбраковать;
состояние тормозных колодок. При выявлении толщины колодки от набегающего конца ленты 8 мм и менее тормозная колодка должна быть заменена;
высоту расположения конца тормозной рукоятки от уровня рабочей площадки которая при полном торможении не должна быть меньше 08 м и не более 09 м;
исправность ограничителя подъема талевого блока. Ограничитель подъема талевого блока должен отключать буровую лебедку при достижении талевого блока на расстоянии не менее 20 м до кронблока.
Перед спуско-подъемными операциями с применением механизированного ключа осуществляют проверку и при обнаружении одного из перечисленных ниже дефектов отбраковывают ключ:
плотность посадки сухарей в гнездах;
смещение плотности торца сухаря относительно торцовой плоскости;
наличие трещин в корпусе и рукоятке;
отсутствие шплинта в болтовом креплении вертлюга;
отсутствие шплинтов в шарнирных пальцах;
сработаны зубья в сменной челюсти.
Не реже одного раза в неделю принудительным открыванием проверяют действие предохранительного клапана воздухосборника. При минусовых температурах окружающей среды работоспособность предохранительного клапана проверяют ежесменно.
Всякий раз перед началом спуско-подъемных операций бурильщик обязан лично проверить исправность замков элеваторов и приспособлений предотвращающих выпадение шпилек из проушины состояние тормозной системы лебедки и кранов ограничителя подъема талевого блока под кронблок крепление ограждений шплинтовку отдельных частей механизмов и оборудования.
Для проведения работ по спуску подъему и наращиванию бурильной колонны буровая установка снабжена комплектом механизмов и приспособлений малой механизации с учетом конкретных условий проводки скважины и в соответствии с предусмотренными нормативами.
Для проведения работ по спуску подъему и наращиванию инструмента буровая установка кроме того снабжена:
запасными элеваторами для всех размеров используемых труб;
штропами одинаковой длины с прочно прикрепленными к ним шпильками для элеваторов;
двумя оттяжными крючками для подтаскивания бурильных свечей на подсвечник с концами такой формы чтобы охватывалось не менее половины окружности трубы;
переводниками и шарнирными клиньями для подъема и установки утяжеленных труб;
специальной консистентной смазкой для резьбового соединения замков.
Спуско-подъемные операции разрешается начать только после того как бурильщик убедится что второй помощник бурильщика (верхний рабочий) надел и закрепил предохранительный пояс проверил надежность закрепления пеньковым или оцинкованным канатами к перилам люльки отводных крючков и других инструментов.
При подъеме-спуске инструмента непрерывно наблюдают за показанием индикатора веса а в случае появления затяжек при расхаживании инструмента не допускают нагрузки свыше максимально допустимой на вышку и на талевую систему.
Вышка обеспечена ограничителем грузоподъемности.
Если во время спуско-подъемных операций начинается перелив промывочного раствора через устье скважины то следует допустить колонну труб остановив элеватор над ротором на 03–04 м закрыть превентор навинтить ведущую трубу и начать промывку с противодавлением. При отсутствии обратного клапана в бурильной колонне он устанавливается перед наворотом ведущей трубы.
При спуске и подъеме инструмента пол буровой вышки необходимо систематически очищать от грязи. На рабочей площадке не должны находиться посторонние предметы.
Запрещается во время работы клинового захвата находиться на роторе членам буровой бригады поднимать или спускать колонну труб при не полностью поднятых клиньях вращать стол ротора при поднятых клиньях работать с деформированными бурильными или обсадными трубами.
При спуске бурильной колонны вспомогательный тормоз лебедки (гидродинамический или другого типа) должен включаться в работу по достижении веса колонны указанного в характеристике буровой установки. Работа без вспомогательного тормоза при этом запрещается. Включение и выключение кулачковой муфты вспомогательного тормоза буровой лебедки на ходу запрещаются.
Бурильщик должен начинать подъем крюка после сигнала помощника о закрытии элеватора следить за поднимаемым талевым блоком и при подходе его к люльке верхнего рабочего снижать скорость подъема.
Буровой мастер (начальник буровой) осуществляет проверку состояния спуско-подъемных механизмов в соответствии с графиком профилактического осмотра и результаты проверки заносить в специальный журнал.
Дефектоскопия спуско-подъемного оборудования производится в соответствии с инструкцией по дефектоскопии.
5 Безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях
Газоопасная ситуация на рабочих местах может возникнуть при выбросе нефти и газа со скважины (табл.5.1) авариях на действующих трубопроводах и в других случаях. Газоопасной ситуацией считают обнаружение сероводорода в воздухе рабочей зоны в концентрациях превышающих 3 мгм3 (ПДК) либо получение сообщения об аварии на территории месторождения.
На случай опасной ситуации разработан план мероприятий по обеспечению безопасности работающих включающий в себя:
систему оповещения о возникновении газоопасной ситуации;план эвакуации персонала и места сбора;
Таблица 5.1 – Характеристика основных загрязняющих веществ поступающих в атмосферу
Загрязняющее вещество
Оксиды азота (в том числе диоксид азота)
Альдегиды (принято по формальдегиду)
ПДКСС = 01 мкг100 м3
систему радио- и телефонной связи бригад с диспетчерской;
количество и места стоянок вахтовых спецмашин для эвакуации работающих.
В бригадных домиках на видных местах находятся:
маршруты движения автотранспорта и людей при эвакуации;
схема возможных мест выделения сероводорода и других сопутствующих вредных веществ;
роза ветров и преимущественные направления ветра в данной местности;
карта местности с указанием низин лощин и других мест возможного скопления сероводорода;
схема расположения пожарного инвентаря.
Каждая бригада оснащена рацией с постоянным вызовом. Персонал постоянно осуществляет взаимное наблюдение с целью своевременного обнаружения первых признаков отравления или отклонений в состоянии здоровья в связи с воздействием вредных веществ и своевременного оказания первой помощи.
При обнаружении на рабочих местах сероводорода в количестве превышающем 3 мгм3 все находящиеся на объекте действуют в соответствии со своими обязанностями на случай газоопасной ситуации.
В обязанности бригадира входит:
немедленное оповещение персонала путем подачи сигнала тревоги;
определение направления ветра и направление распространения вредных веществ;
обеспечение организации эвакуации на спецмашине всех находящихся на объекте;
организация оказания доврачебной помощи пострадавшим (в случае необходимости вызвать скорую помощь или реанимационную службу);
оповещение руководителя организации о возникновении газоопасной ситуации.
При получении сообщения о возникновении газовой опасности руководитель работ обязан:
оповестить представителей военизированной горно-спасательной службы;
принять неотложные меры по организации эвакуации и обеспечению безопасности персонала;
принять меры через заказчика к устранению газоопасной ситуации.
Ответственный руководитель работ обязан обеспечить всех работающих (в том числе водителей транспортных средств) СИЗ и средствами и коллективной защиты гарантирующими их безопасность при возникновении газоопасной ситуации.
В связи с тем что газоопасная ситуация на промысле может возникнуть внезапно все работающие должны иметь при себе постоянно в течение всей рабочей смены исправные готовые к работе подобранные по размерам изолирующие противогазы.
Каждая бригада должна иметь в своем распоряжении специальную вахтовую машину для эвакуации персонала в случае возникновения газоопасной ситуации. Спецмашину запрещается использовать для других целей. В течение рабочей смены вахтовая спецмашина должна постоянно находиться непосредственно на месте производства работ и быть готовой к немедленной эвакуации работающих. Водитель спецмашины должен иметь при себе изолирующий противогаз.
Место нахождения спецмашины определяет руководитель работ с учетом розы ветров и погодных условий. Бригадир обязан проинформировать всех работающих перед началом смены о месте нахождения спецмашины.
Всем находящимся на объекте по сигналу тревоги немедленно надеть противогазы и направиться к вахтовым спецмашинам; направление вывоза (выхода) людей из опасной зоны должно быть перпендикулярно направлению ветра.
Вахтовая спецмашина должна быть оборудована местами хранения аварийного запаса газозащитных средств и средств контроля за состоянием воздушной среды включающих в себя:
регенеративный респиратор (изолирующий регенеративный аппарат) РВЛ-1 или Р-30А – не менее 3 шт.;
баллоны со сжатым воздухом или сжатым кислородом – не менее 2на каждый аппарат;
аппараты искусственного дыхания (СКА ГС-5 ГС-6 ГС-8 ДП-2 или другие аналогичные аппараты) – 2 шт.;
экспрессные переносные газоанализаторы (ГХ-4 УГ-2 мини-индикатор сероводорода фирмы «Auer» Западный Берлин; индикатор сероводорода фирмы «R
аварийный запас изолирующих противогазов (самоспасателей) ИП-4 СИГ-1 – в количестве 30 % от численности работающих.
Кроме того в спецмашине находится аптечка с набором средств необходимых для оказания первой помощи пострадавшим носилки – 2термос с горячим чаем или кофе.
6 Экологичность проекта
Произведем расчет степени риска и ущерба от аварийного выброса.
В качестве коэффициентов вероятности аварийного выброса используем следующие величины:
вероятность аварии при бурении эксплуатационной скважины с выбросом пластового флюида К = 9 · 10-4 сквгод;
вероятность поражения человека H2S К1 = 10-5 чел.год.
Экологический ущерб составляет:
RЭКОЛ = SЭКОЛ · K (5.5)
где SЭКОЛ – экологический ущерб от воздействия загрязнителя на почву поверхностные и грунтовые воды флору и фауну в расчетах принимают SЭКОЛ = 108 руб.; К – вероятность выброса с повреждающим экосистему эффектом в расчетах принимают – 10-3.
РЭКОЛ = 108 · 10-3= 105 руб. (5.6)
При модернизации буровой лебедки образуется ветошь замасленная. Состав (%): тряпье – 73; масло – 12; влага – 15.
Расчет массы этого вида отходов МВЕТ.РЕМ производим по удельному нормативу образования по формуле
где СРЕМ – число смен в году; НВЕТ.РЕМ – удельный норматив образования ветоши при ремонте оборудования на одного слесаря-ремонтника НВЕТ.РЕМ = 100 г(смену чел); nРЕМ– число слесарей-ремонтников чел.
Код отхода – 13.07 класс опасности – IV (малоопасный) степень негативного воздействия отходов на окружающую природную среду – низкая.
Промасленная ветошь представляет пожарную опасность. Для временного размещения предусматриваем специальную емкость. По мере накопления промасленная ветошь сжигается или вывозится на термическое обезвреживание.
В обеспечение безопасной работы рабочих при спуско-подъемных операциях на буровой площадке в частности – для обслуживания буровой лебедки помимо того что было перечислено выше важно правильно организовать производственный процесс внимательно отбирать персонал производить своевременный инструктаж и проверку правил безопасности.
Так как при работе подъемного агрегата возрастает опасность попадания посторонних предметов во вращающиеся элементы буровой лебедки и при нарушении правил безопасности могут стать причиной трагичных последствий необходимо проводить ежесменные проверки средств коллективной защиты таких как защитные кожухи диагностировать их исправность в креплении. А так же проводить периодическую уборку пола буровой на месте установки подъемного агрегата.
Целью дипломного проекта является модернизация спускоподьемного комплекса буровой установки БУ 5000320 ЭК-БМЧ. Ожидаемый эффект модернизации по сравнению с серийной буровой установкой – снижение затрат на приобретение транспортировку и монтаж буровой лебедки за счет уменьшения стоимости веса лебедки и ее габаритных размеров а также уменьшения затрат на её содержание за счет уменьшения начисления амортизации при эксплуатации буровой установки.
В данном проекте мы приняли на себя задачу на основе обзора и анализа научно –технической информации и патентов кинематических схем и устройства буровых установок провести определённые мероприятия по модернизации установки БУ 5000320 ЭК-БМЧ. Суть технического предложения заключается в изменении конструкции буровой лебедки с использованием решений реализованных в кинематической схеме буровой лебедки китайского производства и в частичной замене комплектующих узлов и агрегатов а именно электродвигателей аналогичным оборудованием отечественного производства. В частности силовой привод заменен на электродвигатели типа АФД фирмы «Кранрос».
Исходные данные базового и проектируемого вариантов приведены в таблице № 1.
Макс. Усилие разрыву ходового каната
тормоз рекуперативный с теплопоглощением
S80 гидравлический дисковый
Таблица 1.-Технические характеристики.[Каталог продукции Завода УралмашХун-хуа(КНР)]
1 Расчет капитальных вложений на модернизацию буровой лебедки
Капитальные вложения – это инвестиции в основной капитал (основные средства). Они включают затраты на новое строительство расширение реконструкцию и техническое перевооружение действующих предприятий приобретение машин и оборудования инструмента инвентаря проектно–исследовательские работы и некоторые другие затраты.
Методика расчета капитальных затрат при определении эффективности мероприятий направленных на ускорение научно–технического прогресса зависит от характера осуществляемых мероприятий.
Для расчета экономической эффективности внедряемого мероприятия вначале необходимо определить реальные инвестиции (капитальные вложения) на его осуществление т.е. вложения в основной капитал и на прирост материально–производственных запасов.
Дополнительные капитальные вложения в мероприятие определим по формуле:
где – затраты по НИР тыс. руб.;
стоимость нового приобретенного оборудования отпускная цена включающая затраты на транспортировку тыс. руб.;
затраты на монтаж оборудования равные 10–15% от;
– специальные расходы стоимость производственных площадей зданий сооружений и других основных фондов инвентаря связанных с модернизацией оборудования тыс. руб.;
– потери от ликвидации оборудования деталей узлов.
Применительно к данному проекту к капитальным вложениям отнесем затраты на приобретение буровой лебедки страны производителя Китай с заменой электродвигателей зарубежного производства на анологичные отечественного производства в количестве 2-х штук типа АФД фирмы «Кранрос» транспортно-заготовительные расходы и монтаж оборудования.
2 Затраты на приобретение материалов и комплектующих изделий.
Стоимость приобретенного оборудования определяется руб.:
где – цена приобретения оборудования
– затраты на доставку оборудования руб.
Транспортные расходы составляют 5 % от общей стоимости материалов покупных изделий оборудования руб.:
где – затраты на оборудование
Стоимость приобретения электродвигателей АФД фирмы «Кранрос» [согласно данным завода производителя Челябинск Гагарина 5 оф. 606
+7 (351) 211-64-60] (800000 * 2) составит:
Затраты с учетом транспортно-заготовительных расходов 5 % (от общей стоимости материалов покупных изделий оборудования) руб.:
Таким образом затраты на приобретение оборудования составит:
Таблица 6.1 – Сравнение затрат на изготовление базовой и проектируемой буровых лебедок:
Проектируемая модель
*-Стоимость базовой модели представлена МК «Уралмаш»
**-согласно таблице №1 техническая характеристика
Из таблицы видно что масса оборудования новой модернизированной буровой лебедки меньше массы лебедки отечественного производства на 13200 кг а стоимость оборудования без учета доставки буровой лебедки до точки доставки снижена на 28200000 руб.
3 Транспортные затраты
В транспортные расходы включаем доставку от склада представительства китайской компании (г Новый Уренгой) до точки доставки (150 км на северо-восток от г.Новый Уренгой) по зимнику на грузовой машине а также все расходы связанные с упаковкой оборудования.
Определим затраты на транспортировку оборудования от ст. Новый Уренгой до точки доставки руб.:
где – вес всей буровой лебедки т.;
– грузоподъемность одной машины (FREIGHTLINER INTER МАЗ КАМАЗ бортовой) т.;
–расстояние транспортировки км.;
– тариф на грузоперевозку руб.км.
Итого транспортные расходы составят 11000 руб.:
4 Затраты на монтаж оборудования
Затраты на монтаж оборудованиясоставляют 10-15% от стоимости нового приобретенного оборудования (отпускная цена включающая затраты на транспортировку) руб:
Рассчитаем экономию транспортных расходов за счет уменьшения веса буровой лебедки руб.:
где –вес стандартной буровой лебедки отечественного производстват
– вес модернизированного агрегата зарубежного производства т.;
–расстояние транспортировки до точки доставки км.;
Таким образом суммарные капитальные вложения на модернизацию буровой лебедки составят руб.:
Стоимость буровой лебедки после усовершенствования составляет 9680000 руб что на 2820000 руб дешевле базовой модели (экономия 29%).
Кроме того происходит снижение затрат на транспортировку данного оборудования до буровой на 5248 руб за счет уменьшения его веса на 13120
кг ( что составляет 32% от веса первоначальной модели равного 40620 кг ).
Общая экономическая эффективность от модернизации руб.:
Э=ст-ти+= 2820000+= 1856148
Таким образом можно сделать вывод что цель дипломного проекта ожидаемым эффектом от которого является снижение веса буровой лебедки входящая в состав спуско-подъемного комплекса буровой установки БУ 5000320 ЭК-БМЧ в целом а также уменьшение его стоимости достигнута в полной мере.
В результате выполненных работ и исследований проведена замена буровой лебедки в составе БУ 5000320 новой лебедкой на основе существующей модели JC50DB и установки в качестве силового привода электродвигатели переменного тока типа АFD423MA6. В результате стоимость предлагаемой буровой лебедки снижена на 2820000 руб. по сравнению с базовой (экономия 29%). Кроме того достигнуто уменьшение массы проектируемой лебедки на 13200кг. (что составляет 32% от веса первоначальной модели равного 40620 кг). Общий экономический эффект составил 1856148 руб.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Российская Федерация. Законы. Федеральный законо промышленной безопасности опасных производственных объектов Рос. Газ. -1997.- 21 июля.
ГОСТ 2.125-88Единая система конструкторской документации. Правила выполнения эскизных конструкторских документов.введ. 01.01.1989. М.: ИПК Издательство стандартов 1999. 4 с.
ГОСТ 2.316–2008 Единая система конструкторской документации. Правила нанесения надписей технических требований и таблиц на графических документах. Общие положения. Взамен ГОСТ 2.316–68; дата введ. 01.07.2009. М.: Стандартинформ 2009. 12 с.
ГОСТ Р 53480-09 Надежнсть в технике. Термины и определения.введ. 01.01.2011. М.: Стандартинформ 2010. 28 с.
ГОСТ 12.0.003-74 – Опасные и вредные производственные факторы. Введ. впервые; дата введ. 01.01.1976. М.: ИПК Издательство стандартов 1974. 42с.
ГОСТ 12.01.012-2004 Вибрационная безопасностьВвед. впервые; дата введ. 01.07.2008. М.: Стандартинформ 2008. 20с.
ПБ 08 – 62403 «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности».введ. 30. 06. 2003. М.: ПИО ОБТ «Российская газета» 2003. 624 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2.–9-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 2003. – 851 с.
Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. Р.А. Баграмов. – М.: Недра 1988.
Безопасность и экологичность проекта: метод.указания по преддипломной практике и дипломному проектированию для студентов
укрупненной группы направления подготовки специалистов 190000 – «Транспортные средства» (спец. 190205.65 190602.65) сост. Л.Н. Горбунова. – Красноярск: ИПЦ КГТУ 2006. – 28 с.
Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование: справочное пособие О.М.З. Коллектив авторов – Екатеринбург: Объединенные машиностроительные заводы группа Уралмаш. – Ижора 2002. – 667 с.
.Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин :учеб. Пособие Д.О.Макушкин. П.М.Кондрашов-Красноярск :Сиб.Федер.ун-т2012.-280 с.
Дунаев П.Ф. Конструирование деталей узлов и деталей машин: Учеб.пособие для студ. техн. спец. вузов П.Ф.Дунаев О.П.Леликов. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия» 2004. – 496 с.
Ефимченко С.И Прыгаев А.К. Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Часть I. Расчет и конструирование оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин. Учебник для вузов. – М.: ФГУП «Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 2006. – 736 с.
Ильский А.Л. Расчет и конструирование бурового оборудования: учеб.пособие для вузов А.Л.Ильский Ю.В.Миронов А.Г.Чернобыльский - М.: Недра 1985. – 452 с.
Костоустова Е.В. Дипломное проектирование (выполнение экономической части). Метод. Пособие. – Красноярск СФУ. 2012. – 37 с.
Расчет и конструирование машин и оборудования для бурения скважин и добычи нефти и газа. Задачи и методические указания по расчету деталей оборудования для бурения скважин на нефть и газ и нефтепромысловых машин Сост. Макушкин Д.О. и Спирин Т. С. Красноярск ИПЦ СФУ 2008.80с.
Уралмашзавод. Каталог бурового оборудования. Екатеринбург.2012г
Панов А.А. Обработка Металлов резанием: Справочник технолога. .Панов А.А. – М.: Машиностроение 2004.-736с.
ПрониковА.С. Надежность машин. А.С. Проников. – М.: Машиностроение 2002. – 559 с. ил.
Сорокин В.Г. Стали и сплавы. Марочник: Справ.изд. В.Г. Сорокин М.А. Гервасьев В.С. Палеев И.В. Гервасьева С.Я. Палеева; Научн. ред. В.Г. Сорокин М.А. Гервасьев – М.: Интермет Инжиниринг 2003. – 608 с. ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 Под ред. А.М. Дальского А.Г. Суслова А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова. – 5-е изд. исправл. – М.: Машиностроение-1 2003. – 944 с. ил.
СТО 4.2 – 07 – 2012 Система менеджмента качества. Общие требования к построению изложению и оформлению документов учебной деятельности. Введ. взамен СТО 4.2 – 07 – 2010;дата введ.27. 02 .2012. Красноярск: ИПК СФУ 2012. - 57 с.

Заключение.docx

В данном дипломном проекте была представлена сравнительная характеристика используемого оборудования в составе отечественной и зарубежной буровой установки. Выделены главные отличия буровой лебедки ЛБУ-1500 серии ЭТ производимой заводом Уралмаш с аналогом конструкции китайского производства модели JC 50 DB.
В результате выполненных работ и исследований проведена замена буровой лебедки в составе БУ 5000320 новой лебедкой на основе существующей модели JC50DB и установки в качестве силового привода электродвигатели переменного тока типа АFD423MA6.
В результате проектирования предлагаемой буровой лебедки произведены технические расчеты по выбору силового привода бочки барабана и тяговой характеристики лебедки.
Разработан технологический маршрут изготовления подъемного вала. Проведены мероприятия по обеспечению безопасности работ при спускоподъемных операциях.
Экономическая часть проекта представлена в сравнении с базовой моделью стоимость проектируемой лебедки снижена на 2820000 руб. (экономия 29%). Кроме того достигнуто уменьшение массы проектируемой лебедки на 13200кг. (что составляет 32% от веса первоначальной модели равного 40620 кг). Общий экономический эффект составил 1856148 руб.

отчет о практике 2014.docx

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
подпись инициалы фамилия
ОТЧЕТ О ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ
место прохождения практики
«Исследования с целью модернизации буровой установки для наземного кустового бурения БУ5000320(ОАО «Уралмаш»)
ZJ 70 DBS (КНР «Хун-Хуа»)в условиях Самбурского месторождения»
подпись дата должность ученая степень инициалы фамилия
номер группы номер зачетной книжки подпись дата инициалы фамилия
Сведения о районе буровых работ 4
1Климатические условия . 6
2Гидрологическая характеристика . 6
3Выбор типа буровой установки 7
4Расчет допустимой нагрузки на грунт для вышечно-лебедочного
блока БУ ZJ 70DBS ..10
Применяемые установки ..11
1 БУ ZJ70 DBS (КНР «ХунХуа») ..11
2 БУ 5000 ЭК-БМЧ( РФ «ОАО УралМаш») 15
Сравнение основных характеристик применяемого оборудования 22
1Буровые лебедки JC 50DB и Буровые лебедки серии ЭТ .22
2Ротор ZP 375 (КНР) и Р-950(ОАО «УралМаш») 29
3 Силовой верхний привод «NOV» TDS-11SA 31
Выбор технического предложения по модернизации
БУ 5000320 ЭК-БМЧ .37
Список использованных источников
В период прохождения преддипломной практики в г.Новый –Уренгой на буровом предприятии «Новоуренгойская буровая компания» Находясь на ремонтной базе удалось собрать данные о применении Китайской буровой установки ZJ70DBS в условиях Самбурского газоконденсатного месторождения. Затем и самому побывать на скважине S1002 10 куста где на тот момент велись демонтажные работы с целью передвижки установки на другой куст. В период подготовки дипломного проекта ведется анализ существующих конструкций и технических параметров оборудования применяемых на установках отечественного и зарубежного производства с целью модернизации.
Сведения о районе буровых работ.
Таблица 1 - Сведения о районе буровых работ[5]
Таблица 2 - Характеристика подъездных дорог;[5]
Таблица 3 - Сведения о подъездных путях;[5]
Район работ располагается в Заполярье Тюменской области на севере ЯНАО; порядка 150 км на северо-восток от г. Новый Уренгой.
Дорожная сеть представлена автодорогой с твердым покрытием областного и
районного назначения Новый Уренгой – Ямал проходящей в 50 км южнее от участка работ. Автодорога на месторождение протяженностью 54 км без покрытия находится в стадии реконструкции.
Климат–резко-континентальный. Территория работ значительно заболочена изрезана мелкими реками и ручьями относится к зоне лесотундры. Рельеф района изысканий равнинный поверхность неровная с небольшими поднятиями и опусканиями с отметками местности не превышающими 22 - 30 метров Балтийской системы высот с понижением до 10 метров на урезе р. Сягойхадутте впадающей в р. Пур.
Леса данной территории низкорослые угнетенные расположенные вдоль берегов рек представлены хвойными породами – лиственница сосна.
1Климатические условия
Климат района строительства континентальный характеризуется суровой зимой и коротким прохладным летом. Переходный сезон (весна осень) очень короткие характеризуется частой и резкой сменой погоды.
Самым холодным месяцем является январь абсолютный минимум температуры воздуха равен минус 57оС и среднемесячная температура составляет минус 267оС. Самая минимальная температура минус 60оС наблюдалась в феврале. Наиболее теплый месяц – июль в котором среднемесячная температура равна плюс 145оС а абсолютный максимум
достигает плюс 31оС. Наибольшая температура воздуха плюс 32 оС наблюдалась в июне. Абсолютная амплитуда колебания температуры воздуха в данном районе составляет 92оС. Число дней со средней температурой превышающей 0оС равно 122. Расчетная температура холодной пятидневки равна минус 45оС зимней вентиляционной – минус 34оС. Средняя температура отопительного периода – минус 13оС а его продолжительность 299 дней. Рассматриваемый район относится к зоне избыточного увлажнения. Годовое количество осадков составляет в среднем 410 мм. Большая часть осадков выпадает за теплый период года Интенсивное нарастание снега как правило происходит в начале зимы (октябрь-ноябрь) в последние месяцы увеличение его высоты замедляется. Наибольшей мощности (в среднем 42 см) снег на открытой местности достигает в конце зимы (апрель).
Преобладающим направлением ветров в течение года являются ветры северного направления. Среднегодовая скорость ветра составляет 62 мсек.
2 Гидрологическая характеристика
Район изысканий в гидрологическом отношении недостаточно изучен.
Многолетние наблюдения за гидрологическим режимом малых рек не проводились. Ближайшие водомерные посты с длительными рядами наблюдений расположены на крупных реках Пур Ныда Правая Хетта Седе-Яха.[5]
3Выбор типа буровой установки
Проектной документацией ГРП 1113-1153 предусматривается инженерная подготовка на период бурения 4 кустовой площадки Самбургского НГКМ для 9 скважин и строительство 8 газоконденсатных скважин. Обустройство нефтяной скважины № S0410предусмотрено проектной документацией «Обустройство нефтяных оторочек Самбургского месторождения» шифр 5011.Бурение эксплуатационных скважин №№ S0401 S0402 S0403 S0404 S0406 S0407 S0408 S0409 с горизонтальным окончанием на продуктивный пласт БУ 13 необходимо для добычи залежей углеводородного сырья из пласта БУ13 валанжинской свиты в интервале 3150-3170 м.
эксплуатация; оценка продуктивности скважин с горизонтальным окончанием пробуренных c применением растворов на углеводородной основе. Проектная глубина скважины - 3170 м проектный вскрываемый горизонт БУ13валанжинской свиты.
Общая толщина перспективных нижнемеловых отложений БУ13
Валанжин-берриас (сортымская свита) на участках заложения скважин предполагается - 20 м.;[5]
Таблица 4 - Литолого-стратиграфическая характеристика разреза скважины;[5]
Таблица 5 - Физико-механические свойства горных пород по разрезу скважины;[5]
Рисунок 2-Профиль ствола скважины; [5]
4Расчет допустимой нагрузки на грунт для вышечно-
лебедочного блока буровой установки БУ ZJ70DBS
вышечно-лебедочного блока с оборудованием блока кг
Масса наиболее тяжелой колонны (обсадной) кг
Нагрузка в случае прихвата обсадной колонны кг (ограниченна грузоподъемностью буровой
установки и прочностными характеристиками обсадных труб)
Общая масса ВЛБ и обсадной колонны при спуске кг
Максимальная нагрузка на основание ВЛБ при ликвидации прихвата обсадной колонны кг
Механизмы перемещения и выравнивания
Общая масса ВЛБ и механизмов перемещения и выравнивания при монтаже БУ
Вес бурильного инструмента
Нагрузка в случае прихвата бурильного инструмента (ограниченна грузоподъемностью буровой
установки и прочностными характеристиками бурильных труб)
Общая масса ВЛБ и бурильной колонны кг
Максимальная нагрузка на основание ВЛБ при ликвидации прихвата бурильной колонны кг
Площадь опорной поверхности основания (двенадцать (12) железобетонных плиты ПДН 02×2×6)
Масса площади фундамента (двенадцать железобетонных плиты ПДН 02×2×6) кг
Максимально возможная нагрузка на грунт с учетом веса фундамента кг
Допустимая удельная нагрузка на грунт кгсм2
для песка насыщенного водой гр
для песка влажного гр
для песка сухого гр
Расчетная удельная нагрузка на грунт кгсм2
что меньше допустимой удельной нагрузки 08.
Как видно из расчетанаиболее максимальная нагрузка на грунт возможна при аварийной ликвидации прихвата обсадной колонны диаметром 178 мм (633 930 кг + 36 000 кг вес фундамента под основание вышечно-лебедочного блока) даже для самых жестких условий (грунт - песок насыщенный водой) коэффициент запаса надежности для грунта кустового основания (n) при использовании: буровой установки БУ ZJ70DBS и сплошного основания из двенадцати (12) железобетонных плит ПДН 02×2×6 толщиной 02 м шириной плиты 2 м и длиной плиты 6 м под основание вышечно-лебедочного блока составит:
n = 080465 = 172 > 10;[5]
Применяемые установки
Буровая установка ZJ70DBS китайской компании «Хун Хуа» оснащена
комплексной системой включающей электропривод с частотным преобразованием и интеллектуальную информационную систему цифрового управления. Для трансмиссионного оборудования БУ (лебёдки ротора и бурового насоса) специально разработаны независимые электроприводы с частотным преобразованием.
Основные особенности БУ
БУ ZJ70DBS снабжена системой утепления позволяющей вести работы при
температурах до -40 °C. Система утепления состоит из теплоизоляционного укрытия и обогревающего оборудования которые создают рабочие условия для циркуляционной системы буровых насосов на буровой площадке и в устье скважины К-образная вышка БУ имеет основание рогатного типа и комплектуется верхним приводом Varco TDS-11SA. Подъём вышки осуществляется приводом лебёдки. При развёртывании БУ возможна низкая установка буровой площадки и кабины бурильщика.
Привод основного барабана соединён с двумя частотно-преобразовательными электродвигателями через два редуктора. Используются гидравлические дисковые тормоза. Для спуска бурильной колонны применяются частотно-преобразовательный привод и рекуперативное торможение. Все основные параметры лебёдки в том числе скорость спуска и подъёма позиция крюка а также все параметры безопасности задаются цифровой системой управления. Ротор мощностью 600 кВт оснащённый инерционной тормозной системой приводится в движение частотно-преобразовательным электродвигателем через карданный вал и угловую коробку передач. Система управления контролирует безопасность работы. БУ комплектуется двумя буровыми насосами мощностью по 1600 л.с. Каждый насос приводится электродвигателем мощностью 1200 кВт со схемой регулирования
давления и других параметров.
Три дизельных генератора мощностью по 1200 кВA и вспомогательный генератор на 635 кВА обеспечивают БУ электроэнергией делая её работу независимой от электросетей. Буровая установка снабжена системой перемещения эшелонного типа что позволяет осуществлять кустовое бурение на мягком грунте. Эта система передвигает БУ с помощью гидроцилиндров перемещая всю установку целиком. Система перемещения
компактна и проста в установке движение осуществляется плавно и точно.
В электрической части трансмиссии БУ задействованы векторные частотно-
преобразовательные модули фирмы ABB. Основное электрооборудование размещено в помещениях VFD (Variable Frequency Drive) и MCC (Motor Control Center). БУ снабжена интегрированной кабиной бурильщика которая позволяет ему осуществлять и контролировать все основные операции. В кабине организованы контроль и регулировка параметров электрооборудования и режимов бурения предусмотрено отображение параметров в режиме реального времени запись печать и управление этими
Автоматическая подача долота
Функция автоподачи долота осуществляется основным частотно-преобразовательным электродвигателем или специальным электродвигателем подключённым через цифровую управляющую систему. Автоподача ведётся в соответствии с требуемой нагрузкой при бурении. При этом система сама поддерживает постоянный крутящий момент для обратного вращения барабана автоматически регулирует скорость и осуществляет защиту. Соблюдаются постоянные значения скорости и нагрузки долота. Погрешность по нагрузке не превышает 500 кг.
В кабине бурильщика объединены системы управления электро- пневмо- и
гидрооборудованием БУ осуществляются функции мониторинга и хранения параметров бурения видеонаблюдения сбора данных о работе БУ а также создано безопасное рабочее пространство для бурильщика.
Основные возможности доступные из кабины бурильщика:
спуск и подъём основания и вышки;
регулировка положения долота и талевого блока включение функции защиты талевой системы от ударов;
автоматическая и ручная подача долота;
управление дисковым и рекуперативным тормозами;
регулировка скорости и крутящего момента ротора;
управление буровым насосом и ограничение давления;
оповещение о неполадках в главном электродвигателе;
контроль верхнего привода;
аварийное торможение и его разблокировка.
Все узлы установки удовлетворяют требованиям стандартов охраны труда HSE.
Основные технические параметры БУ ZJ70DBS
Таблица2.1- Основные технические параметры БУ ZJ70DBS [6]
Установка буровая Уралмаш 5000320 ЭК-БМЧ с электрическим частотно-регулируемым приводом переменного тока с цифровой системой управления с эшелонным расположением блоков в блочно-модульном исполнении Установка предназначена для кустового бурения эксплуатационных скважин на нефть и газ с условной глубиной бурения 5000 м Установка может применяться в макроклиматических районах с умеренным климатом – У категории 1 по ГОСТ 15150-69 (-45ºС +40ºС) на месторождениях с содержанием сероводорода менее 6%
Рисунок 2.2-состав БУ5000 эк-бмч; [3]
Основные составляющие:
Вышечно-лебедочный блок
Комплекс циркуляционной системы
Блок электрооборудования
Наименование параметра
Допускаемая нагрузка на крюке по ГОСТ 16293-89
Максимальная статическая нагрузка на крюке по API
Условная глубина бурения
Расчетная мощность на входе в лебедку
Скорость подъема крюка
Диаметр талевого каната
Оснастка талевой системы
Отметка пола буровой
Тип вышки М46320 Мачтовая с открытой передней гранью
Диаметр отверстия в столе ротора
Расчетная мощность привода ротора
Крутящий момент на столе ротора (максимальный кратковременный)
Частота вращения стола ротора
Мощность бурового насоса Максимальное давление развиваемое насосом
Полезный объем раствора циркуляционной системы
Количество ступеней очистки
Давление воздуха в пневмосистеме
Мощность дизель-электрических станций
комбинированный Воздушный от теплогенераторов
Паровой от парогенераторов
Удельное давление направляющих на грунт
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 2.2- ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ;[3]
Блоки механизмов перемещения и выравнивания
Основание (лонжероны фермы
модули буровой площадки)
Узлы талевой системы
Кабина укомплектована
электрооборудованием во
взрывозащищенном исполнении
Утепленный корпус кабины изготовлен
из нержавеющей стали аустенитного класса
Кабина имеет ударопрочное остекление
В кабине установлены:
видеопросмотровое устройство системы
прикресловые пульты управления
КОМПЛЕКС ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Комплекс ЦС состоит из модулей повышенной заводской готовности оснащенных очистным оборудованием фирм Derrick и Mi Swaco (вибросита сито-конвейер ситогидроциклонная установка центрифуги дегазатор система шламоудаления) Комплекс ЦС установлен на балки направляющей что позволяет перемещать его вместе с вышечно-лебедочным блоком[3]
Комплекс ЦС включает:
Модуль водяной емкости
Модуль грубой очистки
Модуль тонкой очистки
Модуль приготовления
Модули бурового раствора
Насосный блок расположен в составе эшелона состоит из пяти модулей повышенной заводской готовности образующих одно производственное помещение:
Модуль подпорных насосов
Модуль бурового насоса УНБТ-1180L №1
Модуль запорно-распределительного устройства
Модуль бурового насоса УНБТ-1180L №2
Модуль площадки для обслуживания буровых насосов
Конструктивные особенности:
Применена направляющая высотой 1180 мм
Буровая установка оснащена приточно-вытяжной вентиляцией
На буровой площадке установлены две вспомогательные лебедки
Установка имеет механизированный приемный мост и наклонный желоб
Применена односкоростная буровая лебедка
На основании ВЛБ установлен кран консольно поворотный гп 5т с вылетом стрелы 10м
Максимальный кратковременный крутящий момент на столе ротора составляет 80 кН м
Высота укрытий буровой площадки 8м
На компрессорном модуле установлены шесть ресиверов объемом V=09м3 не подведомственные органам Ростехнадзора
Эвакуация верхового рабочего производится на площадку установленную в эшелон
Технологическое оборудование установлено в эшелон включая модуль с дизельными электростанциями
Новая испытательная схема позволила подвергнуть испытаниям: вышку М 46320 лебедка ЛБУ-
00-1 вертлюг УВ-320 МА крюкоблок УТБК-5-320 кронблок УКБ-6-400 механизм крепления талевого каната а также основание вышечно-лебедочного блока (включая правый и левый лонжероны балки и винтовые опоры блоков механизмов перемещения №1 и №2 балки
Применение буровой установки позволит:
Повысить производительность бурения и уменьшить осложнения при проводке скважин за счет применения регулируемых электроприводов переменного тока
Сократить сроки и трудозатраты первичного и повторных монтажей за счет блочно-модульного исполнения
Уменьшить отрицательное влияние установки на окружающую среду за счет исключения протечек бурового раствора и жидкостей под буровую установку
Улучшить комфортность условий работы буровой бригады за счет применения утепленных укрытий установленных кабины бурильщика и помещения для отдыха
Вести бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин за счет применения системы верхнего привода
Сократить время СПО за счет применения односкоростной буровой лебедки и шурфа для наращивания бурильной свечи.[3]
Сравнение основных характеристик применяемого оборудования
Назначение и область применения
Лебедка JC50DB (КНР) является одним из основных узлов буровой установки серии DBS и предназначена для подъема и спуска вышки бурильного инструмента спуска обсадных колонн а также проведение иных технологических операций сопровождающих процесс строительства и эксплуатации скважин. Лебедка состоит из четырех частей: электродвигатель редуктор рама лебедки и вспомогательное приводное устройство.
Рисунок 1 - Лебедка JC50DB. Общий вид[6]
-Рама лебедки; 2-редуктор; 3-главный электродвигатель; 4-вспомогательный привод.
Лебедка JC50DB спроектирована в соответствии с требованиями предусмотренными в нормах SYT5523 «Лебёдка предназначенная для нефтяной буровой установки».
Основные детали лебедки спроектированы в соответствии со стандартами API Spec 7k «Нормы бурового оборудования».
Конструкция лебёдки основные узлы и системы.
Два электродвигателя с частотным преобразователем переменного тока мощностью 600кВт синхронно приводят во вращение вал барабана через цилиндрический редуктор. Вращение лебёдки может регулироваться бесступенчато. На лебёдке установлен вспомогательный привод лебедки. Лебёдка снабжена устройством гидравлического дискового торможения.[6]
БУРОВЫЕ ЛЕБЕДКИ СЕРИИ ЭТ
Лебедки ЭТ представляют ряд агрегатов (диапазон ряда по грузоподъемности от 160 до 500т) однотипных по кинематической схеме и конструктивному исполнению и имеющих электропривод постоянного тока. Они выполняются с одним или двумя двигателями и имеют трансмиссии с двумя зубчатыми передачами с дистанционным управлением при этом обеспечивается подъем крюка на «быстрой» и «медленной» скоростях.
Рама лебедки и корпус трансмиссии размещены на единой сварной металлоконструкции а подъемный вал лебедки и выходной вал зубчатой трансмиссии объединены в один узел.
Лебедки серии АЧР по грузоподъемности имеют тот же диапазон но отличаются односкоростной передачей трансмиссии и электроприводом переменного тока с частотным регулированием. Эти особенности дают существенные преимущества лебедок АЧР по сравнению с лебедками серии ЭТ благодаря простоте надежности компактности и более высокой производительности.[4]
рама и корпус зубчатой трансмиссии – одно целое;
подъемный вал лебедки является выходным валом зубчатой трансмиссии;
торможение лебедки - основным приводным двигателем;
двух- и односкоростная трансмиссия;
дисковый тормоз из двух дисков для фиксации барабана в неподвижном состоянии;
две системы управления тормозом – рабочая и аварийная;
барабан с нарезкой типа «Lebus» под канат (защитные реборды с кольцевыми накладками из износостойкой стали);
простота устройства;
отсутствие в конструкции традиционных конструктивных элементов (цепной передачи шинно-пневматических муфт электромагнитного и
гидродинамического тормозов ленточного тормоза рукоятки управления тормозом);
дистанционное управление.
значительно меньшая масса по сравнению с лебедками с цепной трансмиссией;
“тихая” и “быстрая” скорости на подъемном валу за счет зубчатой трансмиссии:
-“быстрая” скорость - для подъема и спуска бурильной колонны и порожнего элеватора
-“тихая” скорость для работы с обсадной колонной и ликвидации аварий;
многофункциональный привод:
-подъем и регулируемый спуск бурильных и обсадных колонн порожнего элеватора до полной остановки и удержания в неподвижном состоянии;
-регулируемая подача долота на забой в режиме регулятора подачи долота;[4]
Максимальная входная мощность
Макс. усилие разрыву ходового каната
Размер барабана с канавкой (диаметр×длина)
S80 гидравлический дисковый тормоз
приводной электродвигатель
Размер тормозного диска (внеш. х толщина)
Вспомогательный тормоз
рекуперативный с теплопоглощением
тормоз дисково-колодочный пневматический для аварийной остановки и фиксации
Габаритный размер (д.×ш.×в.)
Таблица-Технические параметры лебедок [6];[4];
Кинематическая схема лебёдки JC 50 DB
Рисунок 2 - Кинематическая схема лебедки [6]
Типовая кинематическая схема буровых лебедок ЭТ
Предполагаемая кинематическая схема серии АЧР согласно патенту2009118700(МПК В66D100)
2 Ротор ZP 375(КНР) и
P-950(Уральского машиностроительного завода буровой техники)
Функции: 1) вращение бурильной колонны в процессе поступательного движения при бурении роторным способом; 2) восприятие реактивного момента кручения и обеспечение продольной подачи бурильной колонны при бурении с применением забойных двигателей; 3) удержание БК и ОК при наращивании колонны и СПО; 4) проворачивание инструмента при осложнениях и авариях.
Классификация: По параметрам роторы различают по диаметру проходного отверстия Dр. мощности привода Nр и допускаемой статической нагрузке на стол Pст. По конструктивному исполнению роторы могут быть неподвижными и перемещающимися относительно устья скважины в вертикальном или горизонтальном направлениях. Привод ротора может быть выполнен с возможностью ступенчатого непрерывно-ступенчатого и непрерывного изменения скоростей вращения и вращающих моментов. Смазка подвижных трущихся частей может осуществляться разбрызгиванием или принудительно.
Основные требования к конструкции ротора 1)обеспечение производительной надежной и безопасной работы; 2) ремонтопригодность при эксплуатации и техническом обслуживании и транспортабельность при монтаже и перевозках; 3) максимальная унификация роторов по параметрам и конструкциям; 4) минимальные показатели ресурсоемкости при изготовлении.
Для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения используются в основном неподвижные роторы при наклонном и горизонтальном бурении а также при бурении скважин глубиной свыше 4000 м эффективно применение систем верхнего привода вращения типа СВП-500 и СВП-320 освоенных отечественной промышленностью. В России также применяются системы верхнего привода фирмы «Varco» (США) грузоподъемностью 400 т и мощностью 500 кВт.
Согласно пункта 2.5.8 ПБ 08–628-03 БУ должны оснащаться СВП при: бурении скважин с глубины 4500м; вскрытии пластов с ожидаемым содержанием в пластовом флюиде сероводорода свыше 6%; наборе угла с радиусом кривизны менее 30м; бурении горизонтального участка ствола скважины длиной более 300м в скважинах с глубиной по вертикали более 3000м. [2]
Технические характеристики
Диаметр проходного отверстия в столе ротора
Максимальная статическая нагрузка
Максимальный рабочий крутящий момент
Максимальная скорость вращения
Передаточное отношение шестерни
Габаритные размеры: (длина×ширина×высота)
Таблица 3.2- Технические характеристики роторов.[6][4]
3 Системы верхнего привода (СВП).
СВП совмещает функции вертлюга и ротора и оснащается устройствами для выполнения СПО. Технологические операции СВП: 1) вращение БК при бурении проработке и расширении скважины; 2) свинчивание докрепление бурильных труб; 3) СПО и наращивание БК свечами и однотрубками; 4) спуск обсадных колонн; 5) проворачивание БК при бурении ЗД; 6) промывка скважин и проворачивание БК при СПО; 7) расхаживание и вращение БК и промывка скважины при ликвидации аварий и осложнений.
Применение СВП эффективно при проводке скважин значительной глубины наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Сейчас области применения СВП и силовых вертлюгов включают и бурение относительно неглубоких скважин. [1]
Силовой верхний привод «NOV» TDS-11SA
Грузоподъемность метрических тонн (коротких тонн) 454 (500)
Максимальная частота вращения обмин 228
Максимальный регулируемый крутящий момент
Максимальный крутящий момент при раскреплении кН м 75
Максимальная частота вращения при максимальном
регулируемом крутящем моменте при бурении кН м 110
Давление бурового раствора МПа (psi) 35 (5000)
Диаметр бурильных труб мм 89 127
Устройство и функции составных частей СВП
–вертлюг–редуктор;2 – штропы; 3 – траверса талевого блока; 4 – Э-Д. пост. тока взрывозащищенный; 5 – дисковый тормоз; 6 – рама; 7 – блок роликов; 8 – система разгрузки резьбы; 9 – трубный манипулятор; 10– вертлюжная головка; 11 – штропы под элеватор; 12 – гидроцилиндры системы отвода штропов; 13 – трубный зажим.
Функции: 1) Нагнетание в скважину промывочной жидкости для очистки забоя и ствола от частиц выбуренной породы и выноса их из скважины; 2) охлаждение и смазка долота; 3) создание гидромониторного эффекта при работе струйных долот; 4) приведение в действие ГЗД
- мощность насоса должна быть достаточной для промывки скважины и привода забойных двигателей;
- насос должен обладать регулируемой подачей в пределах обеспечивающих эффективную промывку скважины;
-должна быть обеспечена равномерная скорость движения промывочной жидкости исключающая пульсации давления (степень неравномерности давления на выходе из насоса у современных насосов одностороннего действия не превышает 5 % у устаревших двухпоршневых насосов двухстороннего действия – 12 %);
- детали насосов должны быть адаптированы к работе с коррозионно-активными буровыми растворами содержащими масло и абразивные частицы и обладать при этом достаточными долговечностью и ремонтопригодностью;
- габариты и масса насоса должны допускать его транспортировку промысловым транспортом на расстояние до 100 км;
- крупногабаритные составные части насоса должны быть обеспечены устройствами и приспособлениями для надежного захвата и перемещения при ремонте и техническом обслуживании;
- узлы и детали приводной части насоса должны быть защищены от воздействия промывочной жидкости и доступны для осмотра и технического обслуживания;
- насос должен допускать правое и левое расположение приводных двигателей;[1]
Буровой насос 3NB—1300F1600F(КНР)
-Буровой насос 3NB—1300F1600F является насосом одинарного действия состоит из двух частей - силового блока и гидравлического блока. Насос обладает рядом достоинств: современная конструкция малые габариты надежность в эксплуатации хорошая взаимозаменяемость запасными частями и удобство в обслуживании. Быстроизнашивающиеся детали подшипники уплотнители унифицированы по всем насосам F серии.
-Насос состоит из двух частей - силового блока и гидравлического блока. Силовой блок включает в себя: корпус в сборе малый шкив в сборе эксцентриковый вал в сборе крейцкопф в сборе. Гидравлический блок включает: цилиндры клапанный узел втулки поршни в сборе входной трубопровод выходной трубопровод. На границах входного и выходного трубопроводов установлены всасывающая воздушная камера и нагнетательная воздушная камера (гидрокомпенсатры) для снижения пульсации выходного давления. Установлен отсекающий предохранительный клапан на выходе насоса чтобы обеспечивать рабочее давление не превышающее номинального. Буровой насос комплектуется подпорным насосом (для каждого насоса) для обеспечения надёжного всасывания бурового раствора и обеспечения оптимального коэффициента наполнения.
-Для шестерни подшипников и крейцкопфа силового блока насоса применяется принудительная и разбрызгивающая смазочная система которая обеспечивает надёжную смазку узлов. Насос орошения штоков смазывает чистит и охлаждает шток на участке трения в сальниках при его возвратно-поступательном движении.
- Насос укомплетован инструментом сборки и разборки для текущего обслуживания. [6]
Технические характеристики.
Горизонтального исполнения
Номинальная входная мощность
Номинальное число ходов
Ход×макс диаметр втулки
Передаточное отношение шестерни
Принудительная и разбрызгивающая смазочная система
Соединение на выходе
(130мм -35МПa) 5 18 Фланец
Диаметр малого шкива и удлинительная длина
Соединительный габарит кнопки
Габарит корпуса клапана
Габаритный размер насоса (длина×ширина×высота)
Ширина×длина основания
Таблица 3.4- технические характеристики насосов[6]
Буровые насосы УНБТ-950УНБТ-1180L.
Буровые трехпоршневые насосы предназначены для подачи бурового раствора в процессе бурения глубоких разведочных и эксплуатационных скважин преимущественно на нефть и газ. Буровые трехпоршневые насосы по конструктивному исполнению горизонтальные кривошипные одностороннего действия выпускаются следующего размерного ряда: НБТ-475LНБТ-600L НБТ-750L УНБТ-950 НБТ-1000LУНБТ-1180L НБТ-1200L.
Конструкция гидравлической части исключает использование нагнетательного коллектора. Корпусные детали гидравлического блока –входная и выходная клапанные коробки выполнены из прочной кованной стали поддающейся ремонту методами наплавки. Конструкция гидравлической части позволяет производить замену прямоточных гидрокоробок насосов УНБТ-950 и УНБТ-1180 на L-образную без каких-либо переделок станины и рамы.
Смазка узлов трения редукторной части буровых насосов (подшипниковползунов направляющих ползунов зубчатой передачи) осуществляется маслом заливаемым в картер.[4]
Технические данные буровых насосов изготавливаемых «Уральским машиностроительным заводом буровой техники»[4]
Исходя из сравнения технических характеристик и конструктивных особенностей применяемого оборудования на установках отечественного и китайского производства главное отличие заключается в применении буровых лебедок в спуско-подъемном комплексе буровой установки.
Отечественные буровые лебедки ЛБУ -1500-эт3ЛБУ-1200ЛБУ-1500-1 значительно превышает по массе и габаритным размерам своего конкурента лебедку JC 50 DB (КНР) имея по грузоподъемности схожие характеристики.
В дипломном проекте предполагается некоторые мероприятия которые направленны на уменьшение массы транспортируемого оборудования. В частности на основе существующей лебедки зарубежного производства и патентно-информационного обзора кинематических схем буровых лебедок с частотным регулированием. Предлагается заменить лебедку применяемой на БУ 5000320 («ОАО УралМаш»). Цель модернизации упростить кинематическую схему со снижением металлоемкости изделия повышение конкурентоспособности отечественных установок на мировом рынке.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин :учеб. Пособие Д.О.Макушкин. П.М.Кондрашов-Красноярск :Сиб.Федер.ун-т2012.-280 с.
Уралмашзавод. Каталог бурового оборудования. Екатеринбург.2012г.
Груповой рабочий проект на строительство эксплуатационных скважин с горизонтальным окончанием на валанжинские отложения Самбургского лицензионного участка ГРП № 1113-1153:г.Тюмень-2012г.
Механизм крепления каната