Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский федеральный университет»

Институт нефти и газа

Кафедра машин и оборудования нефтегазовых промыслов

Реферат

Системы верхних приводов

Преподаватель Д.О. Макушкин

Студент НБ15-09Б, 081510400 А.И. Мамаев

Красноярск 2017



Содержание

• Введение
• 1. Иркутский филиал «РН-Бурение»
• 2. Система верхнего привода
• 2.1 Caтrig 6027 AC - 939
• 2.2 СВП 320 ЭЧР
• 2.3 National Oilwell Varco TDS - 9S
• 2.4 Вэп 320
• 3. Преимущества и недостатки верхних приводов
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложение 1
• Приложение 2
• Приложение 3
• Приложение 4


Введение

Целью данной производственной практики является подготовка студентов к изучению общепрофессиональных и специальных дисциплин, овладение практическими навыками по монтажу и эксплуатации бурового оборудования,

Я работал в компании ООО «РН-Бурение» Иркутский филиал, узнавал основную информацию про буровые установки.

В своем реферате я расскажу про СВП, которые используются в ИФ ООО «РН-Бурение».

Бурение производиться с помощью буровой установки в стационарном и кустовом исполнении с системой верхнего привода. Данный реферат посвящен системам верхнего привода, так как это является наиболее перспективным способом бурения скважин на нефть и газ.



1. Иркутский филиал «РН-Бурение»

ООО «РН-Бурение» создано в марте 2006 года в результате консолидации сервисных активов НК «Роснефть».

Участниками Общества являются:

- ПАО «НК «Роснефть» с долей участия 99,999996%;

- ООО «РН-Иностранные проекты» с долей участия 0,000004 %.

Общество осуществляет деятельность по бурению нефтяных и газовых эксплуатационных и разведочных скважин.

Генеральным директором Общества является С.Н. Виноградов.

Общество обладает одной из самых разветвленных филиальных сетей в России среди буровых компаний, работающих в Российской Федерации (10 филиалов).

Иркутский филиал ООО «РН-Бурение» сформировался в 2010 году. Заработают месторождения в Красноярском крае, в Иркутской области и в республике Саха.

Всего насчитывается 16 буровых установок. В Красноярском крае 4 буровые установки в эксплуатацию. В Иркутской области присутствует 4 разведочных скважины. В Якутии эксплуатируются 6 эксплуатационных и 2 разведочных скважины. Применяют 4 модели буровых установки.

1 БУ 5000/320 ЭК-БМЧ - на этой установке стоит СВП-320 ЭЧР;

ТТХ буровой установки:

Допускаемая нагрузка на крюке, кН (тс) 3200 (320)

Условная глубина бурения, м 5000

Скорость подъема крюка, м/с 0,0…1,5

Расчетная мощность на входе в лебедку, кВт 1500

Отметка пола буровой, м 9,0

Диаметр талевого каната, мм 35

Оснастка талевой системы 5х6

Диаметр отверстия в столе ротора, мм 700

Расчетная мощность привода ротора, кВт 370

Мощность бурового насоса, кВт 1180

2 БУ 2900/200 ЭПК-БМ - стоит Сanrig 6027E-939, ВЭП-320М;

ТТХ буровой установки:

Допускаемая нагрузка на крюке, кН 2000

Скорость подъема крюка при расхаживании колонны, м/с 0,1…0,14

Диаметр талевого каната, мм 32

Наибольшая оснастка талевой системы, 4х5

Метод бурения скважин, кустовой

3 БУ 3000/200 ЭУК-1М- стоит Canrig 6027AC-939;

ТТХ буровой установки:

Мощность двигателя, л.с. 700

Нагрузка крюка, кН 1700

Скорость подъема крюка, м/с 0,2…1,7

Диаметр талевого каната, мм 28,32

Давление компрессоров, МПа 0,8

Мощность насосного устройства кВт 600

4 БУ 4500/270 ЭК-БМ- стоит Varco TDS-9S

ТТХ буровой установки:

Допускаемая нагрузка на крюке, кН 270

Макс. статическая нагрузка на крюке, тс 325

Тип вышки УМ 46-270 ОГ-Р мачтовая, с открытой передней гранью

Диаметр талевого каната, мм 32

Расчетная мощность на входном валу, кВт 900

Расчетная мощность привода ротора, кВт 630



2. Система верхнего привода

Данное оборудование в современном состоянии ведения бурения скважин на нефть и газ является наиболее перспективным: оно наиболее эффективно в условиях проводки глубоких вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Значительно улучшаются условия обеспечения безопасности ведения работ. Повышается производительность процессов спуска, подъема и наращивания бурильной колонны, обеспечивается точность её ориентации в зенитном и азимутальном направлениях.

Этой системой могут оборудоваться как импортные, так и отечественные буровые установки.

Наиболее известные зарубежные производители систем верхнего привода (National Oilwell Varco, Tesco, Canrig, Bentec и др.) предлагают СВП как в гидравлическом, так и в электрическом (постоянного и переменного тока) исполнении.

СВП российских производителей (Уралмаш НГО Холдинг, ОАО Электромеханика) являются принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающих выполнение целого ряда технологических операций. В принципе верхний привод представляет собой подвижной вращатель с сальником-вертлюгом, оснащенный комплексом средств механизации СПО - силовой вертлюг.

СВП буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. СВП обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

вращение бурильной колонны при бурении, проработке и расширении ствола скважины;

свинчивание, докрепление бурильных труб;

проведение спуско-подъемных операций с бурильными трубами, в том числе наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками;

проведение операций по спуску обсадных колонн;

проворачивание бурильной колонны при бурении забойным двигателями;

промывку скважины и проворачивание бурильной колонны при СПО;

расхаживание бурильных колонн и промывку скважины при ликвидации аварий и осложнений.

Рассмотрим установки, применяемые в Иркутском филиале. Из импортных: Canrig, Varco.

Canrig- канадская фирма, выпускающая верхние привода. Сначала применялся привод Canrig 6027E - 939 - это модель база, но с 2009 года «РН-Бурение» начал использовать для своей буровой установки Canrig 6027 AC - 939 - это модель модернизация. Эти два привода практически во всем схожи, только крутящий момент у последнего больше, следовательно и сам процесс происходит быстрее.

National Oilwell Varco TDS - 9S - американская фирма, выпускающая верхние привода. В качестве силового привода для бурильной системы TDS - 9S используются два бурильных двигателя переменного типа с частотным регулированием, мощностью 350 л.с.

Из отечественных: Уралмаш, Элетромеханика.

Верхний электрический привод ВЭП-320М грузоподъемностью 320 т в специальном исполнении был разработан по заданию Минпромторга России в рамках выполнения Федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники» на 2009-2016 годы и поставлен ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» для применения в составе базовых технических средств комплекса управляемого роторного бурения и комплектации стационарных буровых установок.

Уралмаш НГО Холдинг» - ведущий российский производитель буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения. СВП 320 ЭЧР создан специалистами «Уралмаш НГО Холдинг» в целях импортозамещения верхних приводов, которыми в настоящее время комплектуются все новые буровые установки.

Двигатели/фирмы	Canrig	Varco	Уралмаш	Электромеханика
Гидравлические	-	+	-	+
Электрические	+	+	+	+

2.1 Caтrig 6027 AC - 939

Canrig- канадская фирма, выпускающая верхние приводы. Сначала применялся привод Canrig 6027E - 939 - это модель база, но с 2009 года «РН-Бурение» начал использовать для своей буровой установки Canrig 6027 AC - 939 - это модель модернизация. Эти два привода практически во всем схожи, только крутящий момент у последнего больше, следовательно, и сам процесс происходит быстрее.

Основные характеристики (Canrig 6027Е - 939):

Электрический двигатель: GE 761 сериесный;

Грузоподъемность - 250 тонн;

Максимальный момент электродвигателя - 40700 Н*м;

Максимальная скорость вращения - 190 об/мин;

Ориентация трубного манипулятора 360°, управляется дистанционно;

Система охлаждения - стандартная: система обдува, установленная непосредственно на приводе;

Усилие на тормозе: 27,400 Н*м;

Максимальный ход стопорного ключа - 26,75 дюймов (68 см).

Электрическое питание:

Максимальное продолжительная сила тока: 630 А

Максимальная периодическая сила тока: 750 А

Максимальное кабельное напряжение: 750 В, постоянного тока

Основные характеристики (Canrig 6027 AC - 939):

Электродвигатель - 600 л.с., асинхронный (WEG TGA 355 B);

Грузоподъемность - 250 тонн;

Максимальный момент электродвигателя - 40700 Н*м;

Максимальная скорость вращения - 200 об/мин;

Ориентация трубного манипулятора 360°, управляется дистанционно;

Система охлаждения - стандартная: система обдува, установленная непосредственно на приводе;

Усилие на тормозе: 38,200 Н*м;

Максимальный ход стопорного ключа - 26,75 дюймов (68 см).

Электрическое питание:

Максимальное продолжительная сила тока: 630 А

Максимальная периодическая сила тока: 750 А

Максимальное кабельное напряжение: 750 В, постоянного тока

Основные преимущества верхних приводов Canrig:

уникальный плавающий вал обеспечивает мягкость хода и позволяет избежать повреждения резьбового соединения;

с помощью гидравлического усилителя достигается непрерывность вращения и контролируется правильное его направление;

ручной и автоматический клапаны обеспечивают полный контроль скважины;

эффективная система талевого каната;

конструктивное отсутствие крюка снижает вес и высоту системы;

трубный манипулятор облегчает работу с трубами;

возможность выбора заказчиком более подходящего варианта системы охлаждения (удаленная/местная) и двигателя (постоянный/переменный ток).

2.2 СВП 320 ЭЧР

Система верхнего привода СВП 320 ЭЧР производства ООО «Уралмаш НГО Холдинг». Грузоподъемность 320 тонн.

• Два электродвигателя переменного тока мощностью 300 кВт каждый;

• Гидравлические суппортные тормоза с дисковым типом в каждом электродвигателе;

• Поворотная траверса с вращением трубного манипулятора на 360є;

• Трубный зажим для захвата бурильных труб 89 - 140мм и УБТ: 146 - 203 мм;

• Автоматическая система разгрузки резьбы;

• Система подогрева масла;

• Ручной шаровый кран, рабочее давление 70 МПа (10 000 PSI);

• Оперативный (механизированный) шаровый кран, рабочее давление 70 МПа (10 000 PSI);

• Рабочий переводник. В комплекте З-171 (6 7/8” FH), остальные по заказу;

• Встроенная на СВП гидравлическая установка;

• Единая циркуляционная система охлаждения и фильтрации гидравлической жидкости;

• Направляющая балка (моно);

• Штропа элеватора 2 ѕ х120”, г/п 320 тс;

Контейнер управления СВП - КТУ-СВП.

ТТХ

1 Допускаемая нагрузка на крюке по ГОСТ 16293-89 при оснастке 5х6, кН (тс) 3200 (320)

2 Условная глубина бурения, м 5000

3 Скорость подъема крюка, м/с 0,0…1,5

4 Расчетная мощность на входе в лебедку, кВт 1500

5 Отметка пола буровой, м 9,0

6 Просвет для установки сборки превентеров, м 7,65

7 Диаметр талевого каната, мм 35

8 Оснастка талевой системы 5х6

9 Диаметр отверстия в столе ротора, мм 700

10 Расчетная мощность привода ротора, кВт 370

11 Мощность бурового насоса, кВт 1180

12 Максимальное давление, развиваемое насосом, МПа 35

13 Система верхнего привода СВП-320 ЭЧР

14 Максимальный регулируемый вращающий момент СВП при бурении, кН м

Особенности СВП 320 ЭЧР

1. Высокий крутящий момент в режимах «Бурение» и «Раскрепление»

2. Возможность работы на одном электродвигателе

3. Компактное исполнение позволяет привязать СВП на буровые установки серии 3000 ЭУК, 3Д-86 (76) без доработок элементов вышки

4. Гидравлическая станция установлена непосредственно на СВП (отсутствие гидравлических рукавов в шлейфе)

5. Наличие систем подогрева рабочей жидкости при низких температурах

6. Интегрирование системы управления и частотных преобразователей СВП в единую систему управления буровой установки пр-ва ООО «Уралмаш НГО Холдинг»

7. Интегрирование оперативных органов управления в пульты кабины бурильщика и мониторы сенсорных пультов управления

8. Возможность (опция) работы СВП и ротора от одного преобразователя в КТУ

9. Контроль за системой управления СВП и формирование отчетов по работе СВП (графики, аварий, предупреждения)

10. Единое вводное напряжение 690 В

11. Наличие штропов для работы с бурильными трубами в комплекте с СВП (2 ѕ х120”, г/п 320 тс). Штропа длиной 150” и более - опция

12. Возможность поставки СВП с адаптером талевого блока - опция

13. Возможность монтажа направляющей СВП на горизонтально лежащей вышке.

2.3 National Oilwell Varco TDS - 9S

National Oilwell Varco TDS - 9S - американская фирма, выпускающая верхние привода. В качестве силового привода для бурильной системы TDS - 9S используются два бурильных двигателя переменного типа с частотным регулированием, мощностью 350 л.с.

Для охлаждения двигателей используется система с вентиляторами принудительного локального обдува. Она состоит из двух электродвигателей переменного тока мощностью 5 л.с., встроенных в верхнюю часть каждого бурового двигателя.

Система противовеса включает два гидроцилиндра. Когда система приводится в действии, эти два гидроцилиндра воспринимают большую часть установки TDS - 9S. Эта система защищает резьбовое соединение инструмента, принимая на себя большую часть веса бурильной трубы во время свинчивания или развинчивание соединений труб.

Система TDS - 9S перемещается вертикально вдоль направляющей балки на каретке, прикрепленной к главному корпусу. Направляющая балка противодействует крутящему моменту, который создается в процессе бурения при передаче вращения от редуктора на бурильную колонну.

Гидравлическая система управления представляет собой автономную, бортовую систему. Электродвигатель переменного тока мощностью 10 л.с., с частотой вращения 1800 об/мин, приводит в действие два гидронасоса, подпитывающие гидросистему. Насос постоянной производительности приводит в действии гидромотор системы смазки. Насос переменной производительности производит гидравлическую энергию для тормозов буровых двигателей переменного тока.



2.4 Вэп 320

Электрооборудование предназначено для применения на буровой установке БУ 4000/250 БМ-2 или аналогичной.

Гидравлическое оборудование верхнего электрического привода с грузоподъемностью 320 т предназначено для выполнения технологических операций в процессе бурения и спускоподъемных операций.

Изделие оснащено системой управления с использованием электрических и гидравлических элементов и устройств. Управление осуществляется непосредственно с устройств, расположенных в контейнере, и дистанционного пульта управления бурильщика. Электрические связи ВЭП-320М с системой питания и управления осуществляются с помощью электрокабелей, снабженных электрическими разъемами. Система питания и управления выполнена в виде модуля контейнерного типа с автономным обогревом и съемной крышей, включающего шкафы питания, управления, преобразователи частоты (2 шт.), тормозные резисторы, управляющую, предохранительную, регулирующую, контрольно-измерительную аппаратуру, соединительную арматуру и вспомогательные элементы. В качестве основного источника энергообеспечения используется электроэнергия от внешнего источника (600 В).

привод буровой скважина нефть



3. Преимущества и недостатки верхних приводов

Если проводить анализ СВП разных фирм можно увидеть у каждого из них недостатки и преимущества. У всех приводов представленных выше, кроме ВЭП 320, ориентация трубного манипулятора равна 360°. У Сanrig заливной контур по гидравлике значительно выше, нежели чем у других приводов.

Рассмотрим табличные данные и видим, что канадский привод Varco TDS - 9S потребляет меньший объем масла.

Таблица - 1

Наименование СВП	Гидравлика	Трансмиссия
	Марка	Объем	Марка	Объем
Varco TDS - 9S	Mobil DTE 10exel15	95 л	Mobilube75w90	57 л
Canrig 6027 AC - 939	Shell omalo 220	290 л	Mobilube75w90	40 л
СВП 320 ЭЧР	МГ15В	180 л	Teboil 75w90	160 л
ВЭП 320	МГЕ10А	80 л	Mobil Gearlube VS600 75w90 Chevron RPM Arctic CearLubricant 75w90 GL-5	270 л

Рассмотрим СВП по другой характеристике, привод фирмы Varco имеет наибольшую грузоподъемность, но отечественные приводы СВП 320 ЭЧР и ВЭП 320 не сильно отстают по показателю.

Таблица 2

Наименование СВП	Статическая грузоподъемность, т
Varco TDS - 9S	363
Canrig 6027АС - 939	249
СВП 320ЭЧР	320
ВЭП 320	320



Таблица 3

Наименование СВП	Крутящий момент, кНм
	Продолжительный	Периодический
Varco TDS - 9S	44	62
Canrig 6027АС - 939	40,7	40,7
СВП 320 ЭЧР	53,8	80
ВЭП 320	50	70

Таблица 3 представляет характеристику крутящего момента. Российский привод фирмы ООО «Уралмаш НГО Холдинг» СВП 320 ЭЧР, имеет наибольший показатель.

Основные преимущества СВП с электрическим приводом:

1 Высокая удельная мощность привода NУД (отношение выходной мощности к массе подвесной части) составляет 66 кВт/т;

2 Бесступенчатое (частотное) регулирование скорости вращения вала вертлюга от 0 до 180 об/мин;

3 Реверсивность;

4 Автоматичность изменения момента от минимального до номинального значений при постоянной заданной скорости вращения выходного вала;

5 Свобода компоновки подвесной части.

6 Основными недостатками СВП с электрическим приводом являются:

7 Несоответствие максимума мощности СВП скоростным режимам работы отечественного бурового инструмента (пик мощности смещен относительно рабочих скоростей порядка 60-100 об/мин в сторону 200…250 об/мин), существенное недоиспользование мощности привода (50-72%) в диапазоне частот 60-100 об/мин; низкий коэффициент использования мощности;

8 Отсутствие саморегулирования скорости вращения выходного вала в зависимости от нагрузки на рабочем инструменте, и, как следствие, снижение производительности привода;

9 Отсутствие самоторможения привода и возможность генерации тока при возникновении эффекта пружины в случае прихвата бурильной колонны и ее обратном вращении, разрушающего электронную систему управления СВП;

10 Большие тепловые потери в электродвигателе, в особенности при максимальных моментах, требующие наличия собственной системы охлаждения, что усложняет и удорожает конструкцию СВП;

11 Несоответствие электрических параметров СВП параметрам отечественной электрической сети, что приводит к необходимости использования автономной системы электропривода (дополнительный модуль дизель-генератора, дополнительный модуль частотного управления электродвигателем);

12 Дополнительные затраты на дизельное топливо и транспортные расходы при использовании дизель-генераторов. При годовой нагрузке СВП порядка 4000 моточасов расход топлива только одной дизель-генераторной установки с указанным выше коэффициентом использования мощности составит более 120 т;

13 Необходимость применения многоступенчатых механических редукторов в приводе электродвигателей для снижения частоты вращения выходного вала, что приводит к снижению надежности, усложнению и повышению стоимости конструкции СВП.

Основными недостатками СВП с электрическим приводом являются:

1 Несоответствие максимума мощности СВП скоростными режимам работы отечественного бурового инструмента (пик мощности смещен относительно рабочих скоростей порядка 60-100 об/мин в сторону 200…250 об/мин);

2 Существенное недоиспользование мощности (50-72%) в диапазоне частот 60-100 об/мин; низкий коэффициент использования мощности;

3 Отсутствие саморегулирования скорости вращения выходного вала в зависимости от нагрузки на рабочем инструменте, и, как следствие, снижение производительности привода;

4 Большие тепловые потери в электродвигателе, в особенности при максимальных моментах, требующие наличия собственной системы охлаждения, что усложняет и удорожает конструкцию СВП;

5 Необходимость применения многоступенчатых механических редукторов в приводе электродвигателей для снижения частоты вращения выходного вала, что приводит к снижению надежности, усложнению и повышению стоимости конструкции СВП.

Основные преимущества и недостатки СВП с гидрообъемным приводом аналогичны преимуществам и недостаткам ВСП с электроприводом.

Дополнительными преимущества СВП с гидроприводом являются:

1 Расширение скоростного (силового) диапазона при меньшей входной мощности за счет применения гидромоторов с переменным рабочим объемом. Это позволяет получить несколько ступеней на внешней характеристике и, в отличие от СВП с электроприводом, в диапазоне оборотов выходного вала от 50 до 200 об/мин работать на режиме, близком к режиму постоянной мощности.

2 В гидравлическом приводе имеется возможность путем дросселирования жидкости гасить эффект пружины в случае прихвата колонны и ее обратном вращении;

3 Возможность сделать выбор в пользу применения безредукторного привода на основе использования высокомоментных гидромоторов, что легло в основу создания семейства СВП отечественного производства.



Заключение

За время прохождения практики был ознакомлен с расположением объектов на буровой, с буровым оборудованием, организацией работы на буровой.

Узнал об обязанностях слесаря по обслуживания бурового оборудования.

Был ознакомлен с конструкцией системы верхнего привода фирмы National Oilwell Varco, Canrig, ОАО «Электромеханика», ООО «Уралмаш НГО Холдинг».



Список использованных источников

1. СТО 4.2-07-2014, Стандарт организации «Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности».

2. Руководство по эксплуатации СВП 320 ЭЧР 2015 года.

3. Руководство по эксплуатации Сanrig 6027 AC - 939 2009 года.

4. Руководство по эксплуатации National Oilwell Varco TDS - 9S 1998 года.

5. Руководство по эксплуатации ВЭП-320 2015 года.



Приложение 1

Кривая крутящего момента (Canrig 6027AC-939)

Электродвигатель WEG TGA 355B

График - 1

Кривая крутящего момента (Canrig 6027E-939)

Сериесный двигатель GE - 761

График - 2



Приложение 2

Кривая крутящего момента

График - 2 СВП 320 ЭЧР

Рисунок - 1.



Приложение 3

Типичная система TDS - 9S

Рисунок - 2.



Приложение 4

Рисунок - 2

Размещено на Allbest.ru

...