Плашечный превентор

Расчеты.docx

выбор рабочей жидкости. Рабочее давление
Для заданных условий работы гидропривода дано в задании трансформаторное масло. Рабочая температура 50 при этом кинематический коэффициент вязкости = 96 ССт = 96×
По условию рабочие давление (Pр) =9 МПа = 9×
расчет основных параметров гидроцилиндра
1 приближенный расчет основных параметров силового гидроцилиндра
Внутренний диаметр силового гидроцилиндра (D)
где F – полезная нагрузка.
т.к. Рр = 9МПа то d = 05D = 05 × 032 = [016]м
2 уточненный расчет основных параметров силового гидроцилиндра
Полезные и дополнительные нагрузки определяют величину усилия развиваемого гидроцилиндром
где Тс – статическая нагрузка при установившемся движении поршня.
Тс = F + Tтр + Тпр (3)
где F – полезная нагрузка приведенная к штоку;
Tтр – сила трения в конструктивных элементах;
Тпр – сила противодавления.
Т = (06 + 002 + 0024) × = 0644 МН
Толщина стенок тонкостенного гидроцилиндра
Для уменьшения габаритных размеров материал стенок корпуса цилиндра используем из стали.
где - допустимое напряжение на растяжение для стали равно 120 МПа;
Рп – пробное давление;
Толщина сферического донышка корпуса гидроцилиндра
2.1 Сила трения уплотнения манжетами
где м - сила трения уплотнения манжетами.
где – коэффициент трения для изделий из резины (003);
d – диаметр контактной поверхности (поршня штока) равен 016;
Pp – рабочие давление в гидроцилиндре;
Z=5 (на штоке используем 5 манжет);
мш=003*314*016*0075*9*106=001*106Н
Z=2 (на поршне 2 манжеты)
мп=003*314*032*004*9*106=001*106Н
Ттр=001*106+001*106=002*106Н
2.2 cилы противодавления
где Рпр – величина противодавления (003*106Нм2);
S – площадь сечения поршня (R2=008 Нм2).
Тпр=03*106*008=0024*106 Н
3 Расчет гидроцилиндра на устойчивость
Допускаемая нагрузка из условий устойчивости
где к – коэффициент учитывающий возможное повышение давления в гидросистеме равен 115;
nц – запас устойчивости для стали = 15;
Fкр – критическая сила.
где Е – модуль упругости материала равен 22*10Мпа;
С – коэффициента учета заделки концов цилиндра и штока равен 2;
где Dн – наружный диаметр цилиндра;
D – внутренний диаметр цилиндра.
допустимое давление в цилиндре
так как Рр Рдол то цилиндр устойчив
подбор трубопроводов
1 Определение расхода
При подачи жидкости в бесштоковую полость расход определяется по формуле:
где D –диаметр гидроцилиндра;
t – время рабочего хода.
Подача насоса должна быть больше расхода
Qн =11*00027=0003 м3с
2 допустимые скорости движения жидкости в трубопроводах
в нагнетательном – Vн = 7 мс
в сливном – Vсл = 4 мс
3 условный проход трубопроводов
для нагнетательного трубопровода
для сливного трубопровода
Dу.сл = 003 = [0032]м
4 фактические скорости движения жидкости в трубопроводах
Материал используемых труб Стиль 20
Минимально допустимая толщина стенки трубопровода
где – предел прочности для растяжения в=400МПа;
Кб – коэффициент безопасности.
для нагнетательного участка Кб=6
для сливного участка Кб=4
для нагнетательного участка трубопровода используются соединения с развальцовкой
для сливного участка трубопровода используются фланцевые соединения
определение потерь давления и объемных потерь в системе гидропривода
1 определение потерь давления
Суммарные потери давления в гидросистеме гидропривода
где - потери давления при трении движущейся рабочей жидкости в трубопроводах;
- потери давления в местных сопротивлениях трубопроводов;
– потери давления в гидроаппаратуре.
где - плотность жидкости;
Dy – внутренний диаметр трубопровода;
v – скорость движения жидкости;
- длина участка трубопровода;
где – коэффициент кинематической вязкости жидкости
Из числа Рейнольдса следует режим движения турбулентный.
Ртр = 0075 + 0038 = 011 МПа
Потери давления в отдельных местных сопротивлениях
v – скорость в сечении за местным сопротивлением;
b – поправочный коэффициент.
На нагнетательном и сливном участках по 4 колена со средним радиусом изгиба
Потери давления на гидроаппаратуре
где - потери давления в обратном клапане
- потери давления в фильтре
- потери давления в распределителе
2 определение объемных потерь в системе гидропривода
общие объемные потери в гидроприводе
где qн – потери в насосе;
qгц – потери в гидроцилиндре;
qз – потери в золотнике.
Приближенное значение перечисленных потерь можно выразить через удельную утечку являющейся потерей расхода приходящейся на один МПа давления
где н – удельная утечка жидкости в насосе
ц – удельная утечка жидкости в гидроцилиндре
з – удельная утечка жидкости в золотниковом распределителе
По давлению и подаче выбираем аксиально-поршневой насос 311.32
Определение параметров гидропривода
Полный КПД гидропривода:
Механический КПД насоса
Тепловой расчет гидропривода
Основная теплоотдача осуществляется через поверхность бака
где k – коэффициент теплоотдачи
F – площадь поверхности резервуара
– количество теряемой в гидроприводе мощности
Длина одной стенки 25 м слишком большой поэтому для стенок применяют ребрирования и при не обходимости устанавливают холодильники

Чертеж превентор cdw.cdw

0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.00.
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.00
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.01
Крышка гидроцилиндра
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.02
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.03
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.04
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.05
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.06
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.07
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.08
Цилиндр гидравлический
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.09
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.10
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.11
Уплотнение резиновое
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.12

Гидравлическая схема.cdw

Титульный лист !.doc

Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов
Пояснительная записка
подпись дата инициалы фамилия
код группы подпись дата инициалы фамилия

1.6 Чертежобщего вида.cdw

0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.00.00
Установка преветоров
0300 ЗФ 130602 КР 36 02.00.00
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.01.00
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.02.00
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.03.00
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.04.00
Универсальный превентор
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.00.01
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.00.02
0300 ЗФ 130602 65 КР 36 02.00.03

Фрагмент схемы.frw

пояснит записка.doc

1Схема преверторной установки
2Устройство и принцип работы превенторов
Расчет гидропривода управления плашечным превентором
манифольда ГУП -100 БР – 2
Для герметизации устья скважин используют плашечные универсальные и вращающиеся превенторы.
Плашечный превентор рис. 1 предназначен для герметизации устья скважины при наличии и отсутствии труб в скважине. Корпус 2 превентора представляет собой стальную отливку с вертикальным проходным отверстием и цилиндрическими фланцами с резьбой для шпилек. Соединение шпильками позволяет уменьшить высоту превентора однако требует точной его подвески при монтаже противовыбросового оборудования обеспечивающей совпадение осей шпилек и отверстий фланца. Число и диаметр шпилек определяют из расчета фланцевого соединения на герметичность.
Рис. 1 Плашечный превентор
На опорных поверхностях фланцев имеются канавки для уплотнительной стальной кольцевой прокладки восьмигранного сечения.
Корпус превентора снабжен горизонтальной сквозной полостью для размещения плашек 18. Снаружи полость закрывается боковыми крышками 1 и 6 которые крепятся к корпусу болтами 5. Стыки крышек с корпусом уплотняются резиновыми прокладками 4 установленными в канавках крышек. Используются и откидные крышки шарнирно соединяемые с корпусом. Для предотвращения примерзания плашек в корпус превентора встраиваются трубки 15 для подачи пара в зимнее время. На боковых торцах крышек посредством шпилек крепятся гидроцилиндры 7 двустороннего действия для закрытия и открытия превенторов. Усилие создаваемое гидроцилиндром должно быть достаточным для закрытия превентора при давлении на устье скважины равном рабочему давлению превентора.
Штоки поршней 8 снабжены Г-образным выступом для соединения с оправкой плашек. Под давлением рабочей жидкости нагнетаемой из коллектора 3 по трубкам 19 в наружные полости гидроцилиндра поршни перемещаются во встречном направлении и плашки закрывают проходное отверстие превентора. При нагнетании рабочей жидкости во внутренние полости гидроцилиндров плашки раздвигаются и открывают проходное отверстие превентора. Поршни и штоки а также неподвижные соединения гидроцилиндров уплотняются резиновыми кольцами 9 13 14.
Гидравлическое управление превентором дублируется ручным механизмом одностороннего действия используемым при отключении и отказах гидравлической системы а также при необходимости закрытия превентора на длительное время. Ручной механизм состоит из шлицевого валика 10 и промежуточной резьбовой втулки 12 имеющей шлицевое соединение с поршнем. Валик 10 посредством вилки 11 кардана и тяги соединяется со штурвалом вынесенным на безопасное расстояние от устья скважины. При вращении валика по часовой стрелке резьбовая втулка 12 приводится в прямолинейное движение и перемещает поршень до замыкания плашек
превентора. Расчетное время закрытия превентора составляет 10с при
использовании гидравлической системы и 70с при ручном управлении. При обратном вращении винта поршни остаются неподвижными а резьбовые втулки благодаря шлицевому соединению с поршнями возвращаются в исходное положение. После перемещения резьбовых втулок в исходное положение превентор можно открыть при помощи гидравлической системы управления.
В плашечных превенторах применяют трубные плашки для герметизации устья скважины с подвешенной колонной бурильных или обсадных труб и глухие плашки при отсутствии труб в скважине. При необходимости используют специальные плашки для перерезания труб.
Плашки состоят из резинового уплотнителя 16 и вкладыша 17 соединенных с корпусом болтами и винтами. Армированные металлические пластины придают уплотнителю необходимую прочность и противодействуют выдавливанию резины при расхаживании колонны труб. Наработка уплотнителя измеряется числом циклов закрытия превентора и суммарной длиной труб протаскиваемых через закрытый превентор со скоростью 05 мч при давлении в гидроцилиндре и скважине не более 10 МПа. Согласно нормам средняя наработка до отказа уплотнителя должна составлять не менее 300 закрытий превентора без давления и обеспечивать возможность протаскивания более 300 м труб через закрытый превентор.
Основные параметры плашечных превенторов приведены в табл. 1.
Основные параметры плашечных превенторов с гидравлическим и ручным управлением
проходного отверстия мм
уплотняемых труб. мм
В структурно-поисковом бурении используются плашечные превенторы ППБ-307Х320 с электрическим приводом. Разработан и испытан плашечный превентор с односторонним приводом ПГО-230x320 Бр плашки которого посредством рычагов перемещаются от одного силового цилиндра. Благодаря этому в превенторах ПГО плашки сходятся в центре проходного отверстия независимо от соосности превентора и подвешенной колонны труб. В целях снижения высоты стволовой части противовыбросового оборудования пользуются сдвоенными превенторами заменяющими два обычных плашечных превентора.
Шашечные превенторы не обеспечивают герметизации устья скважины если на уровне плашек располагаются ведущая труба бурильный замок муфта и другие части колонны труб диаметр и геометрические формы которых не соответствуют установленным в превенторе плашкам. При закрытом превенторе допускается медленное расхаживание колонны в пределах гладкой части труб и невозможно вращение спуск и подъем бурильной колонны.
Универсальные превенторы обладают более широкими возможностями. Они герметизируют устье скважины при наличии и отсутствии в ней подвешенной колонны труб и вместе с тем позволяют сохраняя герметичность устья скважины проворачивать бурильную колонну и протаскивать трубы вместе с муфтами и бурильными замками. Универсальный превентор способен герметизировать устье скважины независимо от диаметра и геометрической формы уплотняемого предмета. Корпус 17 представляет собой стальную отливку ступенчатой цилиндрической формы с опорным фланцем и шпильками 19 для крепления превентора проушинами 10 для его подвески при монтажно-демонтажных работах и транспортировке.
В корпусе превентора располагаются полый ступенчатый поршень 9 резинометаллическая уплотнительная манжета 5 и предохранительная втулка 14. Уплотнительная манжета имеющая форму усеченного конуса с осевым отверстием контактирует с конусным отверстием поршня и упирается в
крышку 2 снабженную проходным отверстием и прямоугольной резьбой для свинчивания с корпусом превентора. Крышка уплотняется манжетой 4 и фиксируется в затянутом состоянии стопорным болтом 3. Глухие резьбовые отверстия на опорном фланце крышки предназначены для шпилек 1 используемых для крепления фланцевой катушки противовыбросового оборудования. Кольцевые канавки на опорных фланцах корпуса и крышки предназначены для металлических уплотнительных колец 18.
Между корпусом крышкой и поршнем образуются полости А и Б сообщающиеся посредством штуцеров 8 и 13 и трубопроводов с гидравлической системой управления противовыбросовым оборудованием. При нагнетании масла из системы гидроуправления в полость Б поршень перемещается вверх и внутренним конусом сжимает уплотнительную манжету в радиальном направлении. В результате деформации проходное отверстие манжеты оказывается полностью закрытым. При наличии инструмента манжета обжимает его и перекрывает сечение между превентором и инструментом. Давление нагнетаемого в превентор масла устанавливается регулирующим клапаном системы гидроуправления.
Для устранения утечек масла используются самоуплотняющиеся манжеты 6 7 11 12 15 16 и уплотнительные кольца 18. Уплотнительная манжета удерживается в закрытом состоянии усилием создаваемым устьевым давлением в скважине на площадь поршня в полости В превентора. Превентор открывается в результате нагнетания масла в полость А и при одновременном сливе из полости Б. Под давлением масла в полости А поршень перемещается вниз и освобождает манжету которая разжимается благодаря собственной упругости. Расчетное время закрытия универсального превентора не должно превышать 30с.
где рА — давление рабочей жидкости в полости А; рБ — устьевое давление скважины; FA и FB—площади поршня в полостях А и Б.
Давление необходимое для открытия превентора определяется по условию
Показатель надежности уплотнительных манжет — средняя наработка на отказ нормируемое значение которого предусматривает безотказную их работу при протаскивании колонны труб длиной не менее 2000 м при давлении в скважине до 10 МПа. Для предохранения уплотнительных манжет от преждевременных повреждений торцы бурильных замков и муфт снабжаются фасками проточенными под углом 18°. Универсальные превенторы как и плашечные различаются по диаметру проходного отверстия и рабочему давлению.
Вращающиеся превенторы предназначены для герметизации кольцевого зазора между устьем скважины и бурильной колонной и обеспечения возможности вращения подъема и спуска бурильной колонны при герметизированном устье. В составе противовыбросового оборудования вращающийся превентор используется при роторном бурении с очисткой забоя от выбуренной породы газом воздухом или аэрированным промывочным раствором а также при обратной промывке скважины и вскрытии пластов с высоким пластовым давлением.
Вращающийся превентор рис. 2 состоит из корпуса 7 неподвижного патрона 4 и вращающегося ствола 6. В отличие от плашечного и универсального превенторов имеющих гидравлический привод во вращающемся превенторе используется самоуплотняющаяся манжета 9 которая обжимает обхватываемую часть бурильной колонны под действием собственной упругости и давления на устье скважины. Литой корпус 7 из легированной стали снабжен опорным фланцем для соединения с плашечным или универсальным превентором и боковым отводом для присоединения к циркуляционной системе буровой установки.
Вращающиеся превенторы дозволяют бурить при герметизированном кольцевом зазоре между бурильной и обсадной колоннами.
Рабочей частью вращающегося превентора является резиновый уплотнитель 2 служащий для уплотнения бурильной трубы замка или ведущей трубы. Уплотнитель привулканизирован к стальному кольцу с помощью которого он крепится к стволу 5 превентора накидной гайкой. Гайка для предотвращения самоотвинчивания стопорится винтом. От проворачивания
уплотнитель предохраняется шпоночными выступами входящими в вырезы ствола.
В патроне превентора на двух радиальных 6 и одном упорном 7 подшипниках качения смонтирован ствол 5. Вес это опускается в стальной литой корпус 1 установленный на плашечном превенторе.
Для извлечения патрона 8 из корпуса под поршни запорного устройства ручным насосом подается масло в результате чего поршень 9 сжимая пружину отводит назад защелку 3 чтобы освободить патрон. От проворачивания относительно ствола головку предохраняют шпоночные выступы. Ствол таким образом вращается с ведущей трубой. Уплотнитель герметизирует устье скважины; он вращается вместе со стволом в подшипниках установленных в патроне превентора. От проникновения жидкости из скважины между стволом и патроном и корпусом предохраняют манжетные уплотнения 4
Рис. 2 Вращающийся превентор
Диаметр отверстия опорного фланца зависит от типоразмера превентора и должен быть достаточным для прохода долота. Ствол 6 имеющий форму полого цилиндра с наружным опорным фланцем вращается на упорном 5 и радиальных 3 подшипниках. К стволу на быстросборном байонетном соединении крепится самоуплотняющаяся манжета с внутренними поясками квадратного и круглого сечений предназначенными соответственно для уплотнения ведущей и бурильной труб. Проходное сечение ствола меньше диаметра долота. Поэтому при спуске и смене его необходимо ствол отсоединить от корпуса превентора. Для этого ствол с патроном соединяют с корпусом превентора посредством бай-онетного затвора и фиксатора 10 снабженного дистанционным пневматическим и ручным управлением.
Перед установкой патрона в корпус фиксатор 10 с помощью пневмоцилиндра управляемого с пульта 13 либо с помощью винта 12 и троса 11 отводится в крайнее левое положение и освобождает проход для установки патрона. После этого патрон вводят выступами в пазы корпуса и поворачивают по часовой стрелке до упоров установленных в корпусе. Далее освобождают фиксатор который под действием пружины пневмоцилиндра замыкает патрон в корпусе превентора. Чтобы вытащить патрон из корпуса необходимо предварительно отключить фиксатор и повернуть патрон против часовой стрелки. Патрон поворачивают ведущей трубой вращаемой ротором посредством вкладышей 1. Шинно-пневматическая муфта 2 включаемая с пульта 13 соединяет патрон со стволом и в результате этого оба они совместно с ведущей трубой поворачиваются относительно корпуса превентора. Подшипники ствола смазываются жидким маслом предохраняемым от утечек и загрязнения асбографитовыми манжетами 8.
Превенторы ПВ-156Х320 и ПВ-307Х200 в отличие от ПВ-230X320 Бр не имеют шинно-пневматической муфты. Патроны этих превенторов освобождаются вручную что создает неудобства при спуске и смене долот.
2. СХЕМА ПРЕВЕНТОРНОЙ УСТАНОВКИ
При бурении разведочных (а в ряде случаев и эксплуатационных) скважин на месторождениях с предполагаемым высоким пластовым давлением во избежание выбросов газа и нефти устье оборудуется устройствами для его герметизации называемыми превенторной установкой.
Эта установка рис. 3 состоит из превенторов 1 2 (плашечных вращающихся или универсальных) и арматуры высокого давления 3 и 4. Обвязка превенторов (манифольд) 5 6 7 8 предназначена для управления скважиной при газопроявлениях путем воздействия на пласт закачкой раствора и созданием противодавления на пласт.
Рис. 3. Схема оборудования устья скважины превенторами
Манифольд имеет два выкида: рабочий и аварийный. Рабочий выкид предназначен для всех операций управления скважиной а аварийный применяется в случае неисправности рабочего выкида. При отсутствии электроэнергии или при разряженных гидравлических аккумуляторах используется ручной привод для управления плашечными превенторами.
Оборудование для герметизации устья устанавливается на фланец колонной головки промежуточной колонны спущенной до начала бурения следующего интервала скважины. Выброс нефти и газа может начаться очень быстро и протекает весьма интенсивно что может привести к гибели скважины и оборудования. С помощью превенторов можно быстро предотвратить начало выброса и осуществить необходимые работы в скважине (бурение спуск и подъем цементирование и геофизические работы).
Превенторная установка должна обладать большой надежностью а ее система управления должна действовать быстро. Для этого управление превенторов дублированное — гидропневматическое осуществляемое с пульта и ручное 10.
На рис. 4. показана схема превенторной установки с системой управления. Эта установка 3 связана с циркуляционной системой буровой установки трубопроводами 4 и имеет пульт гидроуправления у поста бурильщика 2 и дистанционный 5 а также дистанционное ручное управление 1
Рис. 4. Превенторная установка с системой управления.
3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРЕВЕНТОРОВ
Установка превенторов рис. 5 состоит из универсального превентора 3 двух однорядных плашечных превенторов 1 и 2 одной крестовины 7 верхнего фланца 4 и колонного фланца 8.
Универсальный превентор предназначен для герметизации устья скважины вокруг любой части бурильной колонны (рабочей трубы бурильной трубы замка сложного сечения т. е. труба — замок) и полного перекрытия скважины при отсутствии в ней бурильной колонны. Он допускает расхаживание проворачивание и протаскивание бурильной колонны.
Входящие в установку два плашечных превентора 1 и 2 соединяются между собой болтами 5. В процессе бурения скважины в зависимости от условий бурения и принятых в данном районе правил и норм проводки скважины возможны различные варианты установки плашек в превенторы 1 и 2.
Установка двух превенторов позволяет менять плашку в верхнем превенторе 2 при давлении в скважине.
Верхний превентор 2 обычно является рабочим а нижний 1 — аварийным. Подача масла под давлением от гидроуправления к гидроцилиндрам превенторов производится по стальным трубам.
К торцу нижнего превентора 1 крепится крестовина 7 к которой присоединяется манифольд. Присоединительные торцы превенторов и крестовины уплотняются при помощи металлических колец 6.
Шашечный превентор предназначен для герметизации устья бурящейся скважин с целью предупреждения выброса. Он состоит рис. 6 из корпуса 2 внутри которого перемещаются плашки и крышек с гидроцилиндрами 1 5. Корпус 2 представляет собой стальную отливку коробчатого сечения имеющую проходное вертикальное отверстие диаметром D и сквозную горизонтальную прямоугольную полость в которой размещаются плашки. Плашки перекрывающие устье скважины комплектуются под определенный размер трубы. При отсутствии в скважине бурильных труб устье перекрывается глухими плашками.
Плашки превентора разъемной конструкции состоят из корпуса 9 сменных вкладышей 12 и резинового уплотнения 11. Плашка в собранном виде насаживается на Г-образный паз «а» штока 7 и вставляется в корпус превентора.
Полость корпуса с обеих сторон закрывается откидными крышками гидроцилиндров 1 и 5 шарнирно подвешенными на корпусе. Крепление крышек к корпусу производится винтами 4.
Рис 5 Установка превенторов
Рис 6 Шашечный превентор
Перемещение каждой плашки осуществляется порхнем 6 гидравлического цилиндра 8 Масло от коллектора 3 по стальным трубкам и через поворотное ниппельное соединение под давлением поступает в гидроцилиндры. Полость плашек превенторов в зимнее время (при температуре —5°С и ниже) обогревается паром подаваемым в паропроводы 10.
Поршень со штоком крышка и гидроцилиндр уплотняются при помощи резиновых колец.
Гидравлическое управление предназначено для оперативного дистанционного управления превенторами и задвижками манифольда.
Техническая характеристика
Рабочее давление в гидросистеме МПа 100
Рабочая жидкость в гидросистеме Масло АМГ10
Вместимость масляного бака л 200
Применяемый в аккумуляторе газАзот
Давление азота в аккумуляторе при заполнении МПа 60-65
Объем аккумулятора гидропривода с установленной диафрагмой л 168
Объем масла в аккумуляторе при давлении в системе 10 МПа л 68
Подача насоса НШ-10Д см3об10
Оперативное дистанционное управление превенторами и задвижками манифольда осуществляется гидравлическим приводом с двух взаимно сблокированных пультов: основного и вспомогательного.
Схема гидравлического управления рассчитана на дистанционное управление тремя плашечными превенторами одним универсальным и двумя задвижками манифольда.
Основной пульт рис. 7 предназначен для управления превенторами и задвижками с безопасного места вне буровой. В основной пульт входят: шестеренчатый насос 9 с электродвигателем 8 электрооборудование 7 ручной насос 12 гидравлический аккумулятор 11 масляный бак 6 блок распределителей 5 с рукоятками управления 2 4 фильтр 15 предохранительный 10 и обратный 14 клапаны. Все узлы смонтированы на общей раме 13 и представляют собой комплектный транспортабельный блок.
Электродвигатель привода насоса имеет автоматическое управление от электроконтактного манометра 3. Электросистема манометра 3 регулируется на давление 10 МПа для включения и отключения электродвигателя. Для визуального контроля давления служит манометр 1.
Рис. 7 Пульт гидроуправления
С основного пульта можно открывать и закрывать плашечные превенторы и задвижки. Универсальный превентор с основного пульта можно только закрыть. Распределитель основного пульта управляющий универсальным превентором подает масло в блокировочный цилиндр соответствующей рукоятки распределителя на вспомогательном пульте и переводит ее в положение «закрыто» — превентор закрывается. Блокировочный цилиндр — одностороннего действия поэтому закрытый с основного пульта универсальный превентор открыть со вспомогательного пульта невозможно. Для управления универсальным превентором со вспомогательного пульта необходимо перевести рукоятку распределителя основного пульта в положение «открыто».
Гидроаккумулятор рис. 8 предназначен для сокращения времени закрытия — открытия превенторов и задвижек и обеспечения работы гидроуправления при аварийном отключении электроэнергии.
При включении электродвигателя привода насоса масло по маслопроводу подсоединенному к штуцеру 6 поступает в нижнюю полость в аккумулятора 5 в результате чего достигается давление 10 МПа при этом давление азота в полости а аккумулятора тоже 10 МПа.
Рис 8 Гидроаккумулятор:
-—диафрагма; 2 — шпильки с гайкой; 3 5 — крышка и корпус 4 — вентиль с манометром; 6 — штуцер; а — полость азота в — полость масла
В случае отключения электроэнергии или неполадок в гидронасосе зарядку аккумулятора можно производить ручным насосом.
Вспомогательный пульт предназначен для управления превенторной установкой непосредственно с рабочего места бурильщика. Со вспомогательного пульта можно закрывать плашечные превенторы открывать рабочую задвижку манифольда закрывать и открывать универсальный превентор.
Масло от основного пульта поступает в нагнетательную линию регулирующего клапана и одного из распределителей. Распределители управляющие плашечными превенторами и задвижкой манифольда подают масло в блокировочные цилиндры соответствующих распределителей на основном пульте благодаря чему происходит закрытие превенторов и открытие задвижки.
Распределитель управляющий универсальным превентором питается через регулирующий клапан в результате этого в универсальный превентор подается любое в зависимости от настройки клапана давление от 0 до 10 МПа. Величина давления отмечается на манометре.
В случае возрастания давления в запорной камере универсального превентора (при расхаживании бурильной колонны или ее протаскивании) свыше отрегулированного на клапане избыточное количество масла через фильтр попадает в распределитель далее в регулирующий клапан затем сбрасывается на слив. В процессе слива нагнетательная линия гидроуправления автоматически отсекается. При падении давления в запорной камере универсального превентора ниже отрегулированного на клапане недостающее количество масла поступает от гидроуправления через регулирующий клапан и распределитель.
Для нормальной работы регулирующего клапана давление в нагнетательном трубопроводе должно быть 10 МПа. При подаче масла под давлением выше 10 МПа в нагнетательную линию клапана часть его сбрасывается через клапан в бак что приводит к частому включению шестеренчатого насоса и быстрому выходу его из строя. При подаче масла под давлением ниже 10 МПа в нагнетательную линию регулирующего клапана в процессе протаскивания труб избыток масла сбрасываться не будет что приводит к повышенному износу и выходу из строя уплотнителя универсального превентора.
Большим достоинством превенторов с гидравлическим управлением является их быстродействие. Так на закрытие плашечного превентора ППГ-230-320Бр затрачивается не более Юс а при ручном способе около 70с. Кроме того превенторы с гидравлическим управлением просто монтируются в них можно быстро заменить плашки без съема превентора с устья скважины
даже при наличии в ней бурильной колон. Это достигается за счет боковых прямоугольных отверстий в корпусе превентора закрываемых откидными крышками. Через эти отверстия плашки устанавливают в собранном виде. Для обогрева полости плашек в зимнее время имеется паропровод. Схема гидравлического управления превенторами и задвижками которая использована в современной превенторной установке ОП2Г-230Х320 приведена на рис. 9. Управление может быть осуществлено с двух пультов — основного и вспомогательного. С основного пульта осуществляется управление всеми перечисленными агрегатами а с вспомогательного — непосредственно с буровой установки — управление двумя плашечнымн превенторами.
Рис. 9. Схема гидравлического управления превенторной установкой:
— распределитель; 2 — насос шестеренчатый; 3 4 — клапаны обратный и предохранительный; 5 6 — вентили масла и азота; 7 — блокировочный цилиндр; 8 — масляный фильтр; 9 — кран 10 — манометр 11 — ручной насос; 12 — маслосборник
Весьма ответственную роль выполняет гидравлический аккумулятор.
Шашечные превенторы имеют малую высоту что позволяет применять невысокие основания под вышки. Однако эти превенторы не обеспечивают герметизацию колонны бурильных труб в тех случаях когда против плашек находятся замки. Кроме того невозможно одним комплектом плашек герметизировать комбинированную колонну и расхаживать колонну если превентор закрыт.
Универсальные превенторы в значительной мере лишены перечисленных недостатков. Рабочей деталью их является большое кольцевое уплотнение причем при открытом положении внутренний диаметр уплотнения достаточен для прохождения колонны труб а при закрытом — кольцевое уплотнение сжимается вследствие чего резиновый уплотнитель обжимает трубу (ведущую трубу замок) и герметизирует кольцевое пространство между бурильной и обсадной колоннами. Эластичность резинового уплотнения позволяет закрывать превентор на трубах различного диаметра на замках и УБТ. Применение универсальных превенторов дает возможность вращать и расхаживать колонну при герметизированном кольцевом зазоре.
Сжатие кольцевого уплотнения осуществляется либо в результате непосредственного воздействия гидравлического усилия на уплотняющий элемент либо в результате воздействия этого усилия на уплотнение через специальный кольцевой поршень.
На рис. 10 изображен универсальный гидравлический превентор плунжерного действия. Он состоит из корпуса 3 кольцевого плунжера 4 с конической расточкой кольцевого резинового уплотнителя 1 с заделанными в него для упрочнения резины и для направленности ее деформации стальными пластинами крышки 2 и распорного цилиндра 5.
При подаче рабочей жидкости под плунжер 4 через отверстие в корпусе (в полость А) превентора плунжер перемещается вверх и обжимает по конусу уплотнение 1 так что оно расширяется к центру и обжимает трубу находящуюся внутри кольцевого уплотнения. При этом давление бурового
раствора в скважине через отверстия в распорном цилиндре будет действовать на плунжер и через него поджимать уплотняющую деталь.
Регулятор давления в системе управления ограничивает давление до величины необходимой для герметизации кольцевого зазора. Благодаря этому можно протаскивать через уплотнение замки бурильную колонну и УБТ и в конечном счете можно производить спускоподъемные операции под давлением. При подаче жидкости в верхнюю камеру корпуса превентора (полость Б между плунжером и крышкой) давление плунжера 4 с уплотняющей детали снимается и труба освобождается.
Рис. 10 Универсальный превентор
Управление универсальным превентором может осуществляться либо с помощью ручного плунжерного насоса либо с помощью насоса с электроприводом. Время закрытия универсального превентора гидроприводом 10с.
Завод «Баррикады» выпускает превенторные установки ОП2Г-230-320Бр ОП2Г-230-500Бра и ОП2-230-750Бр которые состоят из:
двух одинарных плашечных превенторов с гидравлическим управлением с плашками;
одного универсального превентора ПУГ;
гидроуправления превенторами и задвижками;
Уплотнительные плашки поставляют глухие или с отверстиями для труб (для плашечных превенторов) диаметрами: 60; 635; 73; 89; 114; 127; 141; 146 мм.
Баграмов Р. А. Буровые машины и комплексы М.: Недра 1988г. – 501с.
Ильский А. Л. Буровые машины и механизмы 2е изд. перераб. и доп. – М.: Недра 1980г. 391с.
Свешников В. К. Усов А. А. Станочные гидроприводы. Справочник. 2е изд.
перераб. и доп. – М.: Ммашиностроние 1988г. 512с.