Оборудование для добычи нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ состояния нефтяной отрасли Республики Казахстан

Нефтегазовый комплекс страны имеет собственную внутреннюю структуру, в составе которой можно выделить следующие структурные элементы:

добыча;

транспортировка;

переработка нефти и газа.

Сюда же (то есть в состав нефтегазового комплекса) следует, отнести предприятия, производящие для добывающих и транспортных предприятий необходимое нефтегазовое оборудование, а также оптово-розничную сеть торговли (автозаправочные станции и др.)

Нефтедобывающая отрасль в данный момент занимает ведущее положение в структуре национальной экономики Казахстана.

За счет налоговых поступлений она вносит наибольший вклад в доходную часть бюджета и, следовательно, предопределяет возможности финансовой поддержки других (неэкспортированных) отраслей экономики и социальной сферы, а также стандарты качества жизни населения.

Данные по добыче нефти и газа

Углеводородный потенциал Республики Казахстан по оценкам является достаточно значительным в общем объеме мировых запасов. По подтвержденным запасам нефти Казахстан входит в число ведущих стран мира. Казахстан занимает второе место после Российской Федерации среди всех республик СНГ по запасам углеводородного сырья.

Утвержденные извлекаемые запасы углеводородного сырья по РК, включая сушу: нефти - 30 млрд. барр. (4.0 млрд.тонн) , газа - 3.0 трлн.м3

Казахстан входит в десятку ведущих стран в мире по запасам углеводородов. Наибольшие разведанные запасы попутного газа сосредоточены в разрабатываемых крупных месторождениях Карачаганак, Тенгиз и Жанажол.

По разведанным запасам природного газа Республика Казахстан занимает 15-ое место в мире.

Запасы углеводородного сырья, Казахстанского Сектора Каспийского Моря (КСКМ ) - порядка 60 млрд. барр. (8 млрд. тонн ) условного топлива.

Нефтегазовая отрасль в республике представлена Национальной нефтегазовой компанией "КазМунайГаз", которая занимается представлением и защитой государственных интересов в соглашениях по разведке, добыче и переработке углеводородного сырья, созданием системы управления недропользованием, разработкой и реализацией программ реструктуризации и приватизации в нефтегазовой отрасли.

Сегодня в Казахстане потребление нефтепродуктов имеет значительную тенденцию роста. В 2011 году переработано 11152,7 тыс. тонн нефти (118,7 % к 2004 г.) Произведено:

автобензина - 2356 тыс. тонн (122,5 % к 2004 г.);

дизтоплива - 3280 тыс. тонн (118,0 % к 2004 г.);

мазута - 3546 тыс. тонн (142,8 % к 2004 г.).

В 2012 году было запланировано 11,5 млн. тонн нефти и произвести:

автобензина - 2567 тыс. тонн;

дизтоплива - 3555 тыс. тонн;

мазута - 3280 тыс. тонн.

Экспорт нефти и газового конденсата в 2011 году составил 54 млн. тонн и вырос по сравнению с 20010 годом на 3,2%.

Основные показатели нефтегазовой отрасли РК

Объем среднесуточной добычи нефти и газового конденсата по РК за январь-сентябрь 2011г. и 5 месяцев 2010г. в тыс. тонн



Рисунок 1

1.1 Нефтяное машиностроение Республики Казахстан

Сегодня Республика Казахстан является одной из крупных нефтяных держав мира. Площадь перспективных нефтегазоносных районов республики равна 1 млн. 700 тысячам квадратных километров, что составляет более 62 процентов всей ее территории. Открыто более 250 нефтегазовых месторождений. Есть официальные данные, которые позволяют положительно ответить на поставленные вопросы. Сегодня республика занимает 13-е место в мире по объему разведанных запасов нефти. Запасы разрабатываемых и подготовленных к разработке месторождений превышают 2,6 млрд. тонн нефти, 1 млрд. тонн газового конденсата и 2,3 трлн. кубических метров газа. Казахстан находится на 26-м месте среди стран, добывающих углеводородное сырье.

Еще больше ожиданий связано с нефтяным потенциалом Каспия. Согласно даже самым скромным оценкам, нефтяной потенциал Казахстана составляет более 40 млрд. баррелей.

Потенциальные клиенты и их потребители

На сегодняшний день определены показательные предприятия нефтегазовой отрасли, которые будут выпускать новые виды продукции с высоким казахстанским содержанием за счет привлечения услуг конструкторского бюро. Такими предприятиями являются АО «Актюбинский завод нефтяного оборудования», АО «Каспиймунаймаш», АО «Атырау-нефтемаш», АО «ПЗТМ», АО «ЗИКСТО», ТОО «Уральский механический завод», ТОО «Атыраунефтемаш», ТОО «Прикаспийский машиностроительный комплекс».

Таблица 1.1 - Список предприятий, выпускающих продукцию для нужд нефтегазовой отрасли

Наименование нефтегазовых машиностроительных компаний	Месторасположение
АО «Актюбинский завод нефтяного оборудования»	г. Актобе
АО «Каспиймунаймаш»	г. Атырау
АО «Атырау-нефтемаш»	г. Атырау
АО «ПЗТМ»	г. Петропавловск
АО «ЗИКСТО»	г. Петропавловск
ТОО «Уральский механический завод»	г. Уральск
ТОО «Атураунефтемаш»	г. Атырау
ТОО «Прикаспийский машиностроительный комплекс»	г. Актау
АО «АЗТМ»	г. Петропавловск
АО «Завод им. Кирова»	г. Петропавловск
АО «ЗКМК»	г. Уральск
АО «Усть-Каменогорский арматурный завод»	г. Усть-Каменогорск
АО «Мунаймаш»	г. Петропавловск

Кроме того, планируется работа с зарубежными компаниями, специализирующимися в нефтегазовой отрасли.

Основными мировыми производителями нефтегазового оборудования являются: Halliburton, Shlumberger, Baker-Hughes.

Данные лидеры занимают более 50% мирового рынка нефтегазового оборудования. В основном специализируются данные компании в следующем:

буровые сверла, горнодобывающее оборудование, растворы, насосы и химические вещества для очистки нефти и сточных вод.

компрессоры, средства для регулировки турбин, средства для контроля алгоритмов и устранения пульсаций компрессора.

продукция для контроля давления в нефтяных и газовых скважинах, устройства предотвращения выбросов, системы контроля.

все виды нефтегазового оборудования, геофизические исследования в скважинах и услуги по проведению испытаний.

производство, продажа и обслуживание всех видов нефтяного и газового бурового оборудования для наземных и морских буровых установок.

все виды бурового оборудования и оборудования для взрывных работ, компрессоры и воздушные направляющие устройства, бурильные машины.

Компании поддерживают сравнительные конкурентные преимущества путем постоянного совершенствования своих производственных технологий и развития товарной специализации для удовлетворения постоянно меняющихся требований потребителей. Наличие большого числа конкурентов вынуждает компании постоянно улучшать технологии и снижать издержки.

Определение специализации КБ

Конструкторское бюро специализируется на:

разработке конструкторской документации для предприятий нефтегазовой, нефтегазоперерабатывающей отрасли, не исключена и разработка КД для предприятий машиностроительной отрасли, сельскохозяйственных предприятий;

инжиниринговой деятельности, к ней относятся инженерно-консультационные услуги по подготовке процесса производства и реализации продукции (работ, услуг);

разработке проектов создания инновационных производств.

1.2 Классификация нефтяного оборудования

При всем разнообразии способов, методов и операциях, применяемых при добыче нефти и газа, немаловажную роль играет выбор оборудования для осуществления необходимых технологических процессов. В связи с этим при рассмотрении всего комплекса используемых машин и оборудования целесообразно их классификацию представить по технологическому назначению. Удобнее всего классифицировать нефтепромысловые машины и механизмы, разделяя их на 5 групп:

1. Оборудование эксплуатационных скважин; к ним относятся: обсадные колонны, фильтры, пакеры, якоря, пусковые устройства, колонные головки.

2. Оборудование для эксплуатации скважин; к ним относятся оборудования, предназначенные для следующих видов эксплуатации: фонтанный (подъемник, фонтанная арматура), газлифтный (подъемник с пусковым и рабочими клапанами, компрессорные станции, холодильники, трубопроводы), штанговый (плунжерный насос, штанги, колонна НКТ, механический или гидравлический привод), бесштанговый центробежный (центробежный погружной насос, протектор, эл. двигатель, колонна НКТ, эл. кабель, трансформаторная станция), бесштанговый электровинтовой (то же, что из предыдущего, только вместо центробежного насоса - винтовой), бесштанговый гидропоршневой (гидроприводной скважинный насос, колонна НКТ, поверхностный силовой насос, система подготовки рабочей жидкости), а так же оборудование для одновременно-раздельной эксплуатации одной скважиной нескольких пластов (комбинации вышеперечисленного оборудования).

3. Оборудование для освоения и подземного ремонта скважин; в группу входят: стационарный грузоподъемные сооружения (вышки, мачты, стеллажи), подъемники для спуско-подъемных операций (привод, лебедка, транспортная база, талевая система). спуско-подъеные агрегаты, инструменты для спуско-подъемный операций (элеваторы, спайдеры, ключи), оборудование для ремонта скважин под давлением, для ликвидации открытых фонтанов, оборудование для промывки и депарафинизаций скважин, оборудование и инструмент для капитального ремонта скважин (ротор, вертлюг, насос, забойный двигатель, ловители, фрезеры и т.д.), оборудование для внутрискважинных работ.

4. Оборудование для интенсификации добычи нефти; к ним относятся: насосы и компрессоры для закачки рабочего агента в пласт, трубопроводы, агрегаты: насосные, песковые, смесительные, автоцистерны и др., кисловозы, водонагреватели, парогенераторы.

5. Оборудование для эксплуатации морских нефтегазовых месторождений; которые включают в себя: стационарные платформы, их опоры, оборудование для эксплуатации скважин, подводное оборудование и т.д.

Все машины, оборудование, механизмы, сооружения, средства механизации и инструмент всех назначений можно классифицировать, разделяя их на восемь главных групп, каждая из которых состоит из нескольких подгрупп, к которым и относятся конкретные технические средства данной группы.

1.2.1 Оборудование эксплуатационных скважин

Оборудование эксплуатационной скважины обеспечивает нормальное функционирование важнейшего из промысловых сооружений - эксплуатационной скважины, являющейся каналом, связывающим продуктивный пласт с дневной поверхностью. Надежность и эффективность оборудования этой группы полностью предопределяют надежность работы скважины. Оборудование этой группы включает.

1. Обсадные колонны труб, образующие ствол скважины и обеспечивающие его надежность.

2. Колонные головки, которые соединяют на устье скважины обсадные колонны в один узел, одновременно служат пьедесталом для спущенных в скважину средств ее эксплуатации.

3. Фильтры, которыми оснащают скважину в зоне продуктивного пласта для фильтрации пластовой жидкости или газа.

4. Клапаны-отсекатели пласта устанавливаются над фильтром для предупреждения открытого фонтанирования скважины. Клапанами-отсекателями пласта оснащаются фонтанирующие скважины.

5. Пакеры устанавливаются в скважине для ее разделения на участки и их герметизации.

6. Прискважинные сооружения, представляющие собой площадку в зоне устья скважины для ее обслуживания и ремонта.

1.2.2 Оборудование для эксплуатации скважин

Оборудование для эксплуатации скважин предназначено для подъема из скважины пластовой жидкости или газа. Часть оборудования спускается в скважину и является в этом случае «подъемником» (лифтом), а часть монтируется в зоне устья. В других случаях оборудование применяется для нагнетания в пласт жидкости или газа и оборудование называется нагнетательным. Группа состоит из следующих подгрупп.

1. Оборудование для фонтанных скважин. Это оборудование предназначено для эксплуатации только фонтанирующих нефтяных, газовых или газоконденсатных скважин. Оборудование состоит из подъемника (лифта), фонтанной арматуры и манифольда, позволяющих поднимать по скважине на поверхность продукцию, обеспечивать контроль и регулирование фонтанирования и поддерживать оптимальный режим работы скважины.

2. Газлифтное оборудование предназначается для эксплуатации скважины путем подачи сжатого газа к низу подъемника. К этому оборудованию относятся газлифтный подъемник с комплектом пусковых и рабочих клапанов, газлифтная арматура с КИП и манифольдом, компрессорные станции с мотокомпрессорами, холодильниками, оборудованием для подготовки газа и сложная сеть коммуникаций - трубопроводов для подачи газа к скважине со средствами автоматизации и регулирования. Газокомпрессорные станции с мотокомпрессорами используются для компримирования и нагнетания в скважину газа, энергия которого и обеспечивает подъем пластовой жидкости из скважины на поверхность.

3. Запорные устройства - один из наиболее часто применяемых видов оборудования для перекрытия и герметизации трубопроводов: нефте-, газо- и водопроводов. Запорные устройства применяются и в фонтанной арматуре для управления потоками жидкости или газа, а также при газлифтной и других видах эксплуатации скважин.

4. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) широко применяются в нефтегазодобывающей промышленности при фонтанной, газлифтной и насосной эксплуатациях.

5. Штанговые скважинные насосные установки с механическим приводом нашли массовое применение на промыслах. Оборудование предназначено для подъема жидкости с помощью штангового насоса. К подгруппе относятся собственно скважинный насос, спущенный на НКТ и приводимый в действие колонной штанг, насосные штанги и поверхностный привод, включающий энергетическую установку и механический преобразователь вращательного движения вала привода установки в поступательное колонны штанг.

6. Штанговые установки с гидроприводом отличаются использованием гидравлического преобразователя вместо механического, что резко сокращает металлоемкость установки, ее массу и устраняет необходимость сооружения мощного фундамента под установку.

7. Бесштанговые установки центробежных скважинных электронасосов предназначены для эксплуатации высокодебитных скважин. В состав входят спускаемые в скважину погружной центробежный насос с электродвигателем и протектором, колонна насосных труб с токонесущим кабелем и поверхностная система управления электроприводом.

8. Бесштанговые электровинтовые скважинные насосы предназначены для эксплуатации скважин с небольшими дебитами и отличаются от предыдущих использованием вместо центробежного винтового насоса.

9. Бесштанговые гидропоршневые скважинные насосы используются для эксплуатации глубоких и наклонно направленных скважин. В состав установок входят спускаемый в скважину на колонне насосных труб гидроприводный скважинный насос, поверхностный силовой насос с приводом, нагнетающий рабочую жидкость в гидропривод скважинного насоса, и система подготовки рабочей жидкости.

10. Оборудование для эксплуатации одной скважиной нескольких разных по характеристикам пластов, которое размещается в одном стволе и включает комплекс разнотипного оборудования (например, фонтанного и насосного), в результате чего становится возможным при разработке многопластовых месторождений нефти и газа значительно сократить число эксплуатационных скважин. В состав оборудования этой подгруппы входят спускаемые в скважину пакеры, разделяющие ствол скважины на изолированные, связанные с разными пластами участки, и подъемники, позволяющие поднимать тем или иным способом жидкость или газ по колоннам труб на поверхность, где на устье скважины размещено устьевое оборудование, направляющее отдельно добытые нефть или газ с различными характеристиками в систему сбора.

1.2.3 Оборудование для освоения и подземного ремонта скважин

Оборудование для подземного ремонта, освоения и обработки скважин предназначено для поддержания в течение всего периода эксплуатации скважины работоспособного состояния собственно скважины и спущенного в нее эксплуатационного оборудования. В группу входят:

1. Подъемники для спуско-подъемных операций внутрискважинной части фонтанных и газлифтных лифтов, скважинных насосов всех типов, колонн труб, штанг, кабеля. В состав подъемников входят привод, лебедка, транспортная база, полиспастная система, которые используются в основном для текущего ремонта.

2. Стационарные грузоподъемные сооружения работают в сочетании с подъемниками. К этой подгруппе относятся вышки, мачты, стеллажи разных типов и параметров, они используются в основном для текущего ремонта.

3. Спуско-подъемные агрегаты, к которым относятся агрегатированные на транспортной базе силовой привод, трансмиссия, лебедка, полиспастная система, вышка, стеллажи и средства механизации для спуска и подъема труб, штанг.

4. Подгруппы спуско-подъемных инструментов для спуско-подъемных операций с трубами или штангами при подземных ремонтах с помощью подъемников и комплекса специальных устройств - трубных элеваторов и штропов, ключей, спайдеров.

5. Оборудование для ремонта скважин под давлением. Ремонт скважин с высоконапорными пластами обычным способом связан с вероятностью открытого фонтанирования. Для его предупреждения, а также для спуска и подъема в скважину колонн труб или штанг под давлением применяется комплекс оборудования, включающий специальный подъемник для задавливания спускаемых труб и щтанг и устройства, герметизирующие устье скважины. Подъемник оснащен гидрофицированными средствами механизации спуско-подъемных операций, в большинстве случаев агрегатированных.

6. Оборудование для ликвидации открытых фонтанов. Для ликвидации открытого фонтанирования, а иногда и горящего фонтана используется оборудование для ремонта скважин под давлением в сочетании со специальными манипуляторами и противопожарной дистанционно управляемой техникой.

7. Оборудование для промывки скважин. Во время эксплуатации скважины в ее ствол попадают частицы песка и глин и осаждаются в виде пробки. Ствол и фильтр скважины загрязняются также смолами, парафином, продуктами коррозии и другими веществами, ухудшающими, а иногда полностью прекращающими приток пластовой жидкости или газа в скважину. Песчаные пробки удаляются промывкой с помощью передвижных промывочных агрегатов или тартанием. К этой группе оборудования относятся также промывочные агрегаты, позволяющие удалять из скважины загрязняющие ее смолы, парафин, и продукты коррозии.

8. Депарафинизационное оборудование, позволяющее удалять осаждающийся на подъемном оборудовании парафин во время эксплуатации или во время подземных ремонтов скважин. В первом случае применяются механические способы, во втором - термические.

9. Оборудование для капитального ремонта скважин - одно из наиболее сложных, поскольку к нему относятся целые установки, по схеме и функциональному назначению аналогичные буровым установкам. Они позволяют выполнять бурение, цементаж, исправление скважин, их освоение, а для этого включают в себя вышку, основания, талевую систему, лебедку, систему промывки, ротор, вертлюг, ведущую трубу, привод и трансмиссию, транспортную базу.

10. Инструмент для капитального ремонта скважин предназначен для ликвидации аварии внутри скважин, исправления ствола и извлечения из него отдельных деталей, для фрезерования и других работ внутри скважины при ее капитальном ремонте, а иногда и при текущем.

11. Подгруппа оборудования для внутрискважинных работ. Оснащенность скважин и подъемного оборудования, спущенного в скважину, клапанами-отсекателями пласта, пакерами, газлифтными клапанами делает необходимым периодическую их замену, управление ими, регулирование. Периодически возникает необходимость измерения внутрискважинных параметров (температур, давлений и т. д.). Все эти внутрискважинные работы выполняются с помощью специализированных агрегатов, приспособлений и инструмента составляющих самостоятельный комплекс.



1.2.4 Оборудование для интенсификации добычи нефти

Оборудование и сооружения для интенсификации добычи нефти и газа и для увеличения нефтегазоотдачи пластов. Широкое применение этого оборудования позволяет сократить время разработки месторождений и количество оставшихся неизвлеченными нефти и газа. В группу входит следующее.

1. Оборудование и сооружения для подготовки воды. Большая часть нефтегазовых месторождений разрабатывается при одновременном нагнетании в пласт предварительно специально обработанной воды. Сооружения и оборудования по получению воды и ее подготовке и составляют эту подгруппу, включая водозабор, систему отстоя, коагулирования, химической и бактериологической обработки.

2. Подгруппы оборудования насосных станций и собственно насосы для нагнетания воды в пласт, к которым относятся здания насосных, обвязка насосов и энергетическое хозяйство, собственно нагнетательные насосы с приводом, обычно электрическим, системы дозировочных насосов для добавления к воде различных химических реагентов.

3. Подгруппы оборудования для нагнетания в пласт газа, к которым относятся компрессорные станции, основой которых являются компрессоры разных типов и характеристик (поршневые, турбинные с электрогазомоторным или газотурбинным приводом), энергетическое хозяйство, системы подготовки газа, контроля и регулирования.

4. Оборудование и коммуникационные сооружения, к которым относятся сети трубопроводов и распределительных устройств для подачи воды от насосных станций и газа от компрессорных к нагнетательным скважинам, а также система управления распределением воды и газа по скважинам.

5. Оборудование для гидроразрыва или кислотной обработки, для улучшения проницаемости пласта и его призабойной зоны. Первое состоит из комплекса агрегатов, связанных в период проведения операций по гидроразрыву общей обвязкой. В числе агрегатов используются насосные, обычно высокого давления, песковые, смесительные, автоцистерны и др. Оборудование для кислотной обработки представляет собой комплекс из цистерн с раствором кислоты, насосных агрегатов и обвязки, объединяющей их со скважиной в одну систему и позволяющей нагнетать раствор кислоты в пласт для увеличения проницаемости, а соответственно и притока жидкости и газа к скважине.

6. Оборудование для термического воздействия на пласт применяется с целью прогрева пласта и снижения за счет этого вязкости пластовой жидкости или для создания внутрипластового очага горения жидкости с образованием фракций, извлечение которых позволяет резко увеличить нефтеотдачу. К подгруппе относятся водоподогреватели, парогенераторы, оборудование для подогрева зоны фильтра скважины, нагнетатели разных типов.

1.2.5 Оборудование для эксплуатации морских нефтегазовых месторождений

Оборудование и сооружения для сбора продукции скважин, ее разделения сепарации на нефть, газ, воду и примеси, измерения и первичной подготовки нефти, газа, газового конденсата. Оборудование этой группы расположено на поверхности, в основном на территории промысла. В группу входит следующее оборудование.

1. Оборудование и сооружения для разделения пластовой газированной жидкости на нефть, газ и воду. К ним относятся комплексы, состоящие из отстойников, сепараторов с обвязкой и средствами регулирования, перекачивания и запорной арматуры для первичного разделения продукции скважины.

2. Подгруппы оборудования и сооружений для подготовки товарной нефти, к которым относятся установки для обезвоживания нефти после предварительного отделения от нее основной доли воды, установки обессоливания, деэмульгаторы. Последние предназначены для разбивания стойких эмульсий. Эти группы также состоят из аппаратов, систем подогрева, электрооборудования, обвязки, запорной, регулировочной арматуры и контрольно-измерительной аппаратуры.

3. Перекачивающее оборудование состоит из промысловых, насосных и компрессорных перекачивающих установок и станции для перекачки продукции скважин, подготовленной нефти, газа, воды с центробежными или поршневыми, иногда винтовыми насосами, компрессорами и электроприводом с соответствующей обвязкой, КИП, запорной и регулирующей арматурой и средствами автоматизации.

4. Оборудование для хранения нефти. Подготовленная товарная нефть хранится в товарных парках, основными сооружениями в которых являются резервуары необходимой емкости, оснащенные системой замера, перекачки, улавливания легких фракций. Иногда парк имеет емкости для хранения газового конденсата и различных фракций газа.

5. Трубопроводные коммуникации, связывающие в единую систему скважины, насосные и компрессорные установки с остальным оборудованием группы. По трубопроводам перекачивается продукция скважины: нефть, газ, конденсат, вода. Сеть трубопроводных коммуникаций, особенно на промыслах, разрабатывающих многопластовые горизонты с нефтями и газом различных характеристик, оснащена большим числом замерных, запорных и регулирующих устройств.

6. Подгруппы оборудования для подготовки и первичной переработки газа на газоконденсатных и чисто газовых месторождениях. К этим подгруппам относится большое число установок с оборудованием и аппаратами для технологических процессов, в результате которых получаются углеводороды, являющиеся товарным сырьем для химической переработки, и сухой газ.

нефтяной добыча оборудование месторождение



1.3 Изделие «Муфта зубчатая» для буровой лебедки

Лебедка используется для работы в составе вышечно-лебедочного блока кустовой буровой установки с талевым канатом Ш32 мм с допустимой нагрузкой на крюке 250 тонн при оснастке талевой системы 5х6. Буровая установка предназначена для глубокого эксплуатационного кустового и разведочного бурения вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин на нефть и газ турбинным и/или роторным способами в электрифицированных районах.

Буровая установка должна применяться на месторождениях с содержанием сероводорода не более 6 %.

Основные принципиальные технические показатели буровой установки:

электрический частотно-регулируемый привод переменного тока;

цифровая система управления.

Лебедка должна обеспечивать следующие режимы работы:

допускаемая нагрузка на крюке- 2500 кН;

наибольшая нагрузка от массы колонны бурильных труб-1500 кН.

Кроме того, Лебедка должна обеспечивать проведение испытаний буровой установки с нагрузкой на крюке равной 3000 кН.

Максимальная скорость подъема пустого талевого блока должна быть не менее 1,55 м/с при кратности оснастки талевой системы - 5x6.

Основные функции Лебедки:

подъем и спуск колонн бурильных и обсадных труб, в том числе их удержание на весу;

подъем и опускание вышки с управлением процессом подъема (опускания) с выносного пульта;

ликвидация прихватов при отключении основного источника электроэнергии и/или при аварийных ситуациях.

Структурная схема лебедки должна соответствовать рисунку 2.

Рисунок 2. - Структурная схема лебедки.

Общие требования к конструкции изделия, материалам, соответствие эксплуатационной безопасности и надежности оборудования.

Тип Лебедки: односкоростная, двухдвигательная с независимыми зубчатыми трансмиссиями. Привод Лебедки от частотно регулируемых электрических двигателей переменного тока 5GЕВ22А (производства General Electric (США) в количестве 2 шт. Лебедка должна размещаться на собственной раме.

Лебедка должна соответствовать требованиям ГОСТ Р12.2.141-99 «Оборудование буровое наземное. Требования безопасности», ГОСТ 12.2.003- 91 «Оборудование производственное. Общие правила безопасности», «Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности», требованиями технического регламента таможенного союза «О безопасности машин и механизмов».

Металлоконструкции несущей рамы лебедки должны быть изготовлены из стали по ГОСТ 19281-89, обеспечивающей характеристики по ударной вязкости KCU при температуре -70°С не менее 29 (3,0) Дж/см2 (кгс*м/см2 ). Защита металлических поверхностей Лебедки от атмосферного и техногенного воздействия, должна быть выполнена нанесением комбинации лакокрасочного покрытия в соответствии с ISO 12944:1998: категорией атмосферной коррозии СЗ (средняя), срок службы средний (С) - от 5 до15 лет. Степень подготовки металлических поверхностей перед нанесением покрытия не менее Sа 2,5 для абразивной обработки и не менее St 2 для ручной обработки в соответствии с ISO 8501:1998.

Состав буровой лебедки приведен в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Состав буровой лебедки

№	Наименование оборудования	Примечание
1	Привод дополнительный (c электродвигателем ABB)
2	Муфта зубчатая, с механизмом переключения	Привод дополнительный
3	Система смазки лебедки (2 электронасоса)
4	Тормоз дисковый нормально замкнутый (аварийный) с гидравлическим приводом на подъемном валу
5	Тормоз дисковый нормально разомкнутый (оперативный) с гидравлическим приводом на подъемном валу
6	Гидростанция тормозной системы
7	Трансмиссия зубчатая левая
8	Трансмиссия зубчатая правая
9	Муфта зубчатая (двигатель - трансмиссия)
10	Муфта зубчатая (трансмиссия - вал подъемный)
11	Вал подъемный
12	Ограждение лебедки
13	Установка стабилизатора лебедки
14	Установка стабилизатора дополнительная	Устанавливается вне лебедочного блока
15	Рама модуля лебедки
16	Выносная кабина управления
17	Электрооборудование
18	Рама лебедки

Полный состав оборудования, входящего в состав буровой лебедки не ограничивается приведенным перечнем, может дополняться на усмотрение изготовителя.

Зубчатая муфта это жесткая муфта, которая состоит из полумуфт с внешними зубчатыми венцами, и разъёмной обоймы с двумя внутренними зубчатыми венцами. Эти устройства предназначены для передачи крутящего момента между двумя валами, оси которых не являются коллинеарными. Иными словами, зубчатая муфта обеспечивает компенсацию осевого, радиального и углового смещения валов. Это достигается за счёт того, что её зубчатое зацепление изготовляют с гарантированным боковым зазором и с возможностью свободного осевого смещения сопряжённых зубьев, а сами зубья имеют бочкоподобную форму со сферической внешней поверхностью. Компенсация отклонений от соосности валов сопровождается проскальзыванием зубьев.

Зубчатые муфты выполняют ту же функцию, что и карданная передача. Способность компенсировать угловое смещение у зубчатых муфт, как правило, ограничена величиной 4-5°. В то же время карданная передача способна обеспечивать компенсацию и бомльших угловых смещений. Существует тип зубчатых муфт, предназначенных для соединения двух номинально коаксиальных валов. Такие муфты способны компенсировать небольшие отклонения от соосности, такие, как погрешности при установке валов, смещения в процессе эксплуатации. У таких муфт компенсирующая угловая способность ограничена величиной Дб = 0,25… 0,5°.

Зубчатые муфты способны передавать больший крутящий момент на единицу объёма муфты, чем карданные передачи, однако карданные передачи создают меньшие вибрации. Ограниченность величины передаваемого момента на единицу объёма карданной передачи является следствием ограниченности площади поперечного сечения карданной передачи.

Компенсационная способность зубчатых муфт при линейных смещениях: Д_o = 3…4 мм; Д_r= 1,5…2 мм.

Технические требования к зубчатым муфтам для некоторых применений стандартизированы. Так, в странах СНГ для муфт общемашиностроительного применения, предназначенных для соединения соосных горизонтальных валов с угловыми, радиальными и осевыми смещениями при передаче крутящего момента от 1000 до 63000 Н*м, используются: ГОСТ 5006-94, ГОСТ Р 50895-96 (Россия), ДСТУ 2742-94 (Украина).

Практикой эксплуатации зубчатых муфт установлено, что износ зубьев является основной причиной выхода их из строя.

Детали зубчатых муфт изготовляют из углеродистых сталей марок 40, 45Л, 50 или 40Х. Для повышения износостойкости зубья полумуфт подвергаюттермообработке до твёрдости не менее, чем 45 по Роквеллу, зубья обоймы -- не менее, чем 40 по Роквеллу, а муфту заливают маслом высокой вязкости. Тихоходные муфты изготовляют с твёрдостью зубьев З ? 350 по Бринеллю. Зубчатые муфты должны обеспечивать 90%-ный ресурс не менее 17000 ч.

Чертеж зубчатой муфты показан на рисунке 3.

Рисунок 3. - Чертеж зубчатой муфты.

Назначение: Муфты зубчатые общемашиностроительного применения для соединения соосных валов и передачи крутящего момента от 1000 до 63000 Н х м по ГОСТ Р 50895 и специальных от 71000 до 250000 Н х м при угловых, радиальных и осевых смещениях валов. Компенсация смещений и перекосов валов достигается относительным перекосом втулок и обойм за счет боковых зазоров между зубьями и выполнения поверхности выступов зубьев втулок сферической. Перекос оси каждой втулки относительно оси обоймы - не более 1°30'.

Условия эксплуатации:

работа длительная до 24 ч. в сутки или с периодическими остановками;

частота вращения не более величины, указанной в таблице технических характеристик;

вращение в любую сторону.

1.4 Выводы по первому разделу

Разработана классификация нефтяной машиностроительной продукции по признаку, отражающему структуру изделий по функциональным элементам, позволившая потребную машиностроительную продукцию разделить на 5 группы и по значениям их масс на 12 подгрупп, что представило возможным установить несущественность отраслевого классификационного признака и обоснованно подойти к выбору изделий-аналогов при расчете технологических трудоемкостей их изготовления.



2. Жизненный цикл изделия

Жизненный цикл изделия это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.

Жизненный цикл включает период от возникновения потребности в создании продукции до её ликвидации вследствие исчерпания потребительских свойств.

Основные этапы жизненного цикла: проектирование, производство, техническая эксплуатация, утилизация. Применяется по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами и к сложной наукоемкой продукции высокотехнологичных предприятий.

Жизненный цикл моделируемой системы

1. Сбор информации об объекте, выдвижение гипотез, предмодельный анализ;

2. Проектирование структуры и состава моделей (подмоделей);

3. Построение спецификаций модели, разработка и отладка отдельных подмоделей, сборка модели в целом, идентификация (если это нужно) параметров моделей;

4. Исследование модели - выбор метода исследования и разработка алгоритма (программы) моделирования;

5. Исследование адекватности, устойчивости, чувствительности модели;

6. Оценка средств моделирования (затраченных ресурсов);

7. Интерпретация, анализ результатов моделирования и установление некоторых причинно-следственных связей в исследуемой системе;

8. Генерация отчетов и проектных (народно-хозяйственных) решений;

9. Уточнение, модификация модели, если это необходимо, и возврат к исследуемой системе с новыми знаниями, полученными с помощью моделирования.

Учёт всех этапов жизненного цикла изделия существенно усложняет задачу проектирования и производства продукции. Однако возможность её решения достигается применением автоматизированных систем управления.

Автоматизация проектирования осуществляется системами автоматизированного проектирования. В САПР машиностроительных отраслей промышленности принято выделять системы функционального, конструкторского и технологического проектирования.

Первые из них называют системами расчетов и инженерного анализа или системами CAE (англ. computer-aided engineering). Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (computer-aided design). Проектирование технологических процессов составляет часть технологической подготовки производства и выполняется в системах CAM (computer-aided manufacturing).

Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения, координации работы систем САЕ/CAD/САМ, управления проектными данными и проектированием разрабатываются системы, получившие название систем управления проектными данными PDM (product data management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков исходных материалов и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок -- SCM. Цепь поставок обычно определяют как совокупность стадий увеличения добавленной стоимости продукции при её движении от компаний-поставщиков к компаниям-потребителям. Управление цепью поставок подразумевает продвижение материального потока с минимальными издержками.

Координация работы многих предприятий-партнеров с использованием интернет-технологий возлагается на системы электронной коммерции, иногда выделяемые в класс системам управления данными в интегрированном информационном пространстве -- CPC (collaborative product commerce).

Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) иавтоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП). К АСУП относятся интегрированные системы планирования ресурсов предприятия (ERP), системы планирования производства (MRP, MRP II), SCM-системы. Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т. п. Системы MRP II ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством. SCM и MRP II могут быть реализованы как подсистемы ERP.

Промежуточное положение между АСУП и АСУТП занимает производственная исполнительная система -- MES, предназначенная для решения оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.

В состав АСУТП входит система SCADA, выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать программное обеспечение для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (computer numerical control на базе контроллеров (специализированных промышленных компьютеров), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением.

На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые изделия. Эти функции возложены на систему CRM.

Функции обучения обслуживающего персонала возложены на интерактивные электронные технические руководства IETM (interactive electronic technical manuals), с их помощью выполняются диагностические операции, поиск отказавших компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.

Управление данными в информационном пространстве, едином для различных автоматизированных систем, возлагается на систему управления жизненным циклом продукции -- PLM (product lifecycle management). Технологии PLM объединяют методики и средства информационной поддержки изделий на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий. Характерная особенность PLM -- обеспечение взаимодействия как средств автоматизации разных производителей, так и различных автоматизированных систем многих предприятий, то есть технологии PLM (включая технологии CPC) являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий.

Таблица 2. - Границы стадии жизненного цикла изделия

Стадия	Начало стадии	Окончание стадии
Маркетинговые исследования рынка	Заключение договора на проведение исследований	Сдача отчета по результатам исследований
Генерация идей и их фильтрация	Сбор и фиксирование предложений по проектам	Окончание отбора проектов-конкурентов
Техническая и экономическая экспертиза проектов	Комплектация групп оценки проектов	Сдача отчета по экспертизе проектов, выбор проекта-победителя
НИР	Утверждение ТЗ на НИР	Утверждение акта об окончании НИР
ОКР	Утверждение ТЗ на ОКР	Наличие комплекта конструкторской документации, откорректированной по результатам испытаний опытного образца
Пробный маркетинг	Начало подготовки производства опытной партии	Анализ отчета о результатах пробного маркетинга
Подготовка производства на заводе-изготовителе	Принятие решения о серийном производстве и коммерческой реализации изделий	Начало установившегося серийного производства
Собственно производство и сбыт	Продажа первого серийного образца изделия	Поставка потребителю последнего экземпляра изделия
Эксплуатация	Получение потребителем первого экземпляра изделия	Снятие с эксплуатации последнего экземпляра изделия
Утилизация	Момент списания первого экземпляра изделия с эксплуатации	Завершение работ по утилизации последнего изделия, снятого с эксплуатации

Размещено на Allbest.ru

...