Эксплуатация буровой установки БУ-2500 ДГУ

Основание вышечно-лебедочного блока представляет собой платформу и состоит из трех рам: правой, левой и центральной, жестко соединяемых между собой. При монтаже платформа устанавливается на опоры. На левой и правой рамах имеются опоры для вышки, а также опоры для установки задних тяжеловозов для транспортировки блока. В задней части платформы находится балка с поворотным кронштейном для установки переднего тяжеловоза.

На рамы в передней части устанавливаются две вертикальные фермы, на которых монтируются верхние площадки, образующие пол буровой с отметкой 5,5 м. На верхних площадках вышечно-лебедочного блока монтируются ротор, буровой автоматический ключ, вспомогательная лебедка, подсвечники, пульт управления. В.задней части платформы блока устанавливаются лебедочная и приводная секции.

Основание приводного блока состоит из балок, платформы и навесных площадок, а платформа -- из двух соединенных между собой левой и правой рам. Рамы имеют опоры для установки тяжеловозов. Передняя балка, соединяющая рамы, имеет поворотный кронштейн с опорой под передний тяжеловоз.

При монтаже на опорные стойки с откидными на шарнирах опорами устанавливаются балки и крепятся к вышечному блоку. На балки собирается платформа. На основании приводного блока монтируются дизельная, трансмиссионная секции и секция воздухосборников с охладительным агрегатом, каркас укрытия.

Основание насосного блока по конструкции аналогично основанию приводного блока. На основании монтируются две насосные секции с насосами и трансмиссией.

Дизель-генераторный блок состоит из основания, выполненного в виде рамы, двух дизель-электрических агрегатов АСДА-200, станций управления и укрытия.

Буровая установка оснащена полным комплектом оборудования для бурения скважин, каркасами укрытий. Конструкция оснований обеспечивает транспортировку и монтаж основного оборудования крупными, мелкими блоками и по агрегатно.

Вышечно-лебедочный, приводной и насосный блок транспортируются на трех тяжеловоза ТГ-60 каждый. Допускается транспортировка приводного и насосного блоков на трех тяжеловозах Т-40. Остальное оборудование транспортируется на передвижных платформах типа ПП-40Бр.

Бурильная колонна, выполняет функцию непосредственного углубления скважины и расширения ствола, состоит из бурильных труб, забойного двигателя и породоразрушающего устройства, работает в наиболее тяжелых условиях. Вращающаяся бурильная колонна подвергается большим растягивающими или сжимающим нагрузкам, кручению и циклическому изгибу. Главное требование к ней - обеспечение несущей способности и надежности её элементов.

Обсадная колонна состоит из труб длиной 9-13 метров одинакового наружного диаметра с различными толщинами стенок. В процессе эксплуатации обсадные колонны подвержены наружному и внутреннему давлению, а так же осевому растяжению от собственного веса. Равнопрочность колонны по длине достигается путем подбора по расчету труб с различными толщинами стенок из сталей разных групп прочности.

Наземное оборудование монтируют двумя способами: блочно-агрегатным и крупноблочным и предназначено в основном для выполнения СПО, вращения колонны, обеспечения промывки скважины буровыми растворами. Наземное оборудование можно разделить на две подгруппы: основное и вспомогательное. К основному оборудованию относятся вышки, буровые насосы, роторы, вертлюги и оборудование подъемного комплекса. Вспомогательное оборудование дополняет основное и облегчает его работу. Эта группа состоит из компрессоров, циркуляционной системы, оборудования устья скважины и СПО, измерительных и пускорегулирующих устройств.

Подъемный комплекс БУ обеспечивает выполнение наиболее трудоемких в бурении спуско-подъемных операций, производит подачу долота по мере углубления ствола, он необходим для ликвидации осложнений и аварийных ситуаций в скважине. Подъемный комплекс состоит из трех основных узлов: талевой системы, буровой лебедки и силового привода. К агрегатам подъемного комплекса предъявляются повышенные требования с точки зрения надежности. Большинство ответственных деталей при работе подвержены действию переменных нагрузок и могут разрушатся от усталости металла. Поломки ответственных деталей приводят к авариям. В этой связи к оборудованию при проектировании и изготовлении Госгортехнадзором предъявляются повышенные требования.

Талевые системы служат для уменьшения натяжения ведущей ветви каната, навитого на барабан лебедки. Представляет собой полиспаст и состоит из неподвижного и подвижного блоков соединенных талевым канатом.

Талевые канаты - самый ответственный элемент подъемного комплекса. Канат подвергается растяжению и переменного изгибу. На выносливость талевых канатов значительно влияет качество смазки.

В процессе эксплуатации талевая система воспринимает переменные нагрузки, в следствии чего в ответственных деталях могут возникать усталостные трещины. Для предупреждения усталостного разрушения деталей системы необходимо периодически проводить дефектоскопию.

В целом условия эксплуатации БУ характеризуются постоянным воздействием на узлы и детали статических и циклических нагрузок. Допускаются кратковременные статические перегрузки, но при этом необходимо, чтобы результирующие напряжения в деталях не превышали предел текучести материала. Циклические перегрузки иногда оказываются длительными, что вызывает усталостное разрушение конструкций. В узлах и деталях одновременно возникают нормальные и касательные напряжения как статические, так и переменные. Нарушение характеризуется асимметричным циклом или сложным напряженным состоянием.

При этом многие детали работают в непосредственном контакте с поверхностно-активными коррозионными средами, которые значительно ускоряют их разрушение при одновременном воздействии переменных нагрузок.

Абсолютные потери металла вследствие коррозионного растворения не играют существенной роли. Ресурс оборудования часто определяют местные коррозионные повреждения, которые локализуются в наиболее напряженных зонах и вызывают зарождение усталостных трещин.

1.4 Характер разрушения основных элементов буровой установки

Кронблок. Нормативный срок службы кронблока - 7,23 года при условии соблюдения правил эксплуатации, мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту. По истечении нормативного срока службы кронблока производится обследование с целью получения объективных данных о состоянии кронблока, его сборочных единиц и принятия решения о дальнейшей эксплуатации.

При внешнем осмотре необходимо проверить:

1) комплектность;

2) надёжность крепления деталей и сборочных единиц;

3) наличие и надёжность стопорения болтовых соединений;

4) качество сварных швов;

5) легкость вращения каждого шкива в отдельности. Шкив должен вращаться от руки свободно, без заеданий и шума в подшипниках, при этом соседние шкивы должны быть неподвижны;

6) лёгкость откидывания кожухов и отсутствие погнутости и касания шкивов;

7) наличие смазки в подшипниках шкивов;

8) правильность прохождения каната через вырезы боковых кожухов с тем, чтобы канат не задевал за их кромки;

9) надёжность крепления предохранительного кожуха канатных шкивов. Увеличение зазора между кожухами и шкивами должно быть не более величины 0,25% диаметра применяемого каната;

10) температуру подшипников. Температура не должна превышать плюс 70 °С.

Кронблок испытывается статической нагрузкой на 25% превышающей его грузоподъёмность (номинальную) в течение 10 минут. Допускается, по решению комиссии, за номинальную грузоподъёмность принимать максимальную нагрузку, при условии обязательного введения её значения в паспорт (формуляр) и металлическую табличку, укреплённую на видном месте, в которой указаны:

- дата изготовления (освидетельствования);

- завод-изготовитель;

- грузоподъёмность (принятая за номинальную);

- сроки следующей проверки технического состояния.

Остаточные деформации, трещины и другие повреждения, влияющие на безотказную работу оборудования после испытания не допускаются. Испытания в обязательном порядке проводятся при определении возможности эксплуатации кронблока сверх нормативного срока службы.

Канатные шкивы должны легко и плавно вращаться на своих опорах. При вращении любого шкива соседний с ним шкив не должен вращаться.

Предохранительный кожух канатных шкивов должен быть надёжно закреплён. Зазор между шкивами и кожухом должен быть в пределах 10-12 мм. Ось шкивов должна подвергаться дефектоскопии. Общими критериями предельного состояния базовых сборочных единиц и деталей, определяющими условия вывода кронблока из эксплуатации, являются следующие показатели:

1) трещины любого характера и расположения;

2) обломы бортов шкивов;

3) износ профиля ручья шкивов сверх допустимого;

4) износ поверхности оси, сопрягаемой с отверстиями подшипников, сверх допустимого диаметра;

5) деформация элементов металлоконструкции и кожухов кронблока;

6) износ и срыв ниток резьбы.

Вывод из эксплуатации кронблока (для ремонта, списания и т.д.) проводится при несоответствии его фактических технических характеристик паспортным данным, данным карт обследования и требованиям техники безопасности. Критерии предельного состояния сборочных единиц и деталей кронблока приведены в картах обследования.

Крюкоблок. По истечении нормативного срока службы крюкоблока производится обследование с целью получения объективных данных о состоянии крюкоблока его сборочных единиц и возможности его дальнейшей эксплуатации.

При внешнем осмотре необходимо проверить:

- состояние деталей;

- надежность всех соединений и их стопорение;

- наличие смазки в подшипниках и шарнирных соединениях;

- качество сварных швов;

- легкость вращения каждого шкива в отдельности. Шкив должен вращаться от руки свободно без заеданий и шума в подшипниках, при этом соседние шкивы должны быть неподвижны;

- легкость вращения крюка;

- легкость качания крюка;

- отсутствие соскакивания каната со шкива;

- температуру подшипников. Температура не должна превышать +70 °С;

- надежность работы стопорного устройства крюка.

Пружина должна быть тугой.

Дефектоскопии подвергаются - крюк, ствол, оси, щеки.

Канатные шкивы должны легко и плавно вращаться на своих опорах. При вращении любого шкива соседний с ним шкив не должен вращаться. Общими критериями предельного состояния базовых сборочных единиц и деталей, определяющими условия вывода крюкоблока из эксплуатации, являются следующие показатели:

1) трещины любого характера и расположения;

2) обломы бортов шкивов;

3) износ профиля ручья шкивов сверх допустимого;

4) износ поверхности оси, сопрягаемой с отверстиями подшипников,

сверх допустимого диаметра;

5) износ поверхности подшипника;

6) износ зева крюка;

7) ослабление пружины, слом или деформация и укорочение хода;

8) износ и срыв ниток резьбы.

Вывод из эксплуатации крюкоблока (для ремонта, списания и т.д.) проводится при несоответствии его фактических технических характеристик паспортным данным, данным карт обследования и требованиям техники безопасности.

Лебедка буровая. Нормативный срок службы лебедки - 7,23 года при условии соблюдения правил эксплуатации, мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту. По истечении нормативного срока службы производится обследование с целью получения объективных данных о состоянии лебедки, ее дальнейшей эксплуатации. При внешнем осмотре лебедки необходимо проверить:

- комплектность;

- надежность крепления деталей и сборочных единиц;

- качество сварных швов;

- видимые остаточные деформации, трещины и другие механические повреждения;

- легкость вращения барабана от усилия руки одного рабочего (вращение должно быть плавным, без заеданий и толчков);

- состояние и целостность тормозных шкивов, установку колодочного тормоза;

- герметичность уплотнений и фланцевых соединений;

- радиальное смещение полумуфт относительно друг друга;

- наличие и надежность крепления кожухов;

- правильность навивки каната на барабан;

- состояние тяги рукоятки управления тормозом;

- состояние изоляции электропроводов;

- состояние цепей приводных;

- легкость перемещения рукоятки, кулачка и кулачковых муфт.

После внешнего осмотра лебедка должна подвергаться испытанию на соответствие ее фактической технической характеристики паспортным данным и требованиям техники безопасности, при этом проверяются:

- отсутствие стуков;

- отсутствие задевания вращающихся частей о кожуха;

- нагрев подшипников (температура нагрева не более 70 °С);

- работа ленточного тормоза и его регулировка;

- отсутствие задевания тормозных колодок о шкивы (нагрев шкивов в расторможенном состоянии не допускается);

- включение и выключение шиннопневматической муфты;

- легкость переключения кулачковой муфты;

- отсутствие шума при работе редуктора, отсутствие ударов, заедания и пульсаций в зубчатых передачах;

- плавность работы цепных передач;

- циркуляция масла в системе по маслоуказателю;

- равномерность отхода тормозных колодок;

- герметичность пневмосистемы лебедки, состояние шлангов, плотность соединения замкнутых линий воздухопроводов;

Подвергаются дефектоскопии валы, тормозные ленты.

Общими критериями предельного состояния сборочных единиц,

определяющими условия вывода из эксплуатации лебедки буровой являются следующие показатели:

Рама лебедки

- общая деформация металлоконструкции;

- трещины на элементах конструкции;

- трещины в сварных швах;

- изогнутость относительно общей оси более 1,0 мм на 1000 мм длины;

- коррозия на грузонесущих элементах более 5% толщины стенки;

- вмятины на элементах конструкции более 3 мм на 1000 мм длины;

- отколы на фланцах крепления;

- износ полозьев.

Система смазки

- трещины в деталях сборки;

- трещины в сварных швах;

- повреждение или износ ниток резьбы.

- деформация;

- вмятины на поверхности;

- трещины в деталях сборки;

- трещины в сварных швах.

Вал барабанный

- отколы и трещины в деталях сборки;

- трещины в сварных швах;

- повреждение или износ ниток резьбы;

- обломы лап крепления корпуса;

- износ реборды барабана;

- погнутость, отрыв лопаток вентилятора;

- ослабление посадки барабана;

- износ поверхности барабана под канат;

- износ поверхности шкива тормозного;

- облом ребра жесткости шкива;

- износ поверхностей кулачков по рабочему профилю;

- износ поверхностей под подшипники, ступицу, звездочки, полумуфту, диски, пальцы, болты;

- износ шпоночных пазов;

- износ, скручивание шлицев;

- срыв граней пальца аварийного;

- облом, износ зубьев звездочек;

- повреждение лабиринтных выступов, забитость канавок крышек.

Вал промежуточный

- трещины в деталях сборки;

- повреждение или износ ниток резьбы;

- износ шпоночных пазов по ширине;

- износ поверхностей под подшипники, звездочки;

- облом, износ зубьев звездочек по толщине.

- деформация;

- трещины в деталях сборки;

- трещины в сварных швах;

- повреждение или износ ниток резьбы.

Тормоз лебедки

- отколы и трещины в деталях сборки;

- трещины в сварных швах;

- деформация;

- повреждение или износ ниток резьбы;

- трещины и надломы в ленте тормозной, ослабление заклепочных соединений, износ ушек по толщине;

- износ тормозных колодок;

- изогнутость вала;

- износ поверхностей отверстий рычагов, роликов, балансира, ограничителей;

- износ поверхностей под подшипники;

- износ поверхностей штока ограничителя переднего, пальцев, кулачка, оси, штифта;

- износ сопрягаемых поверхностей корпуса цилиндра, поршня, направляющего штока пневматического цилиндра;

- износ шпоночных пазов.

- деформация;

- коррозия;

- трещины в деталях сборки;

- трещины в сварных швах;

- обломы фланцев и лап крепления;

- изогнутость валов;

- повреждение или износ ниток резьбы;

- износ шпоночных пазов;

- износ поверхностей под подшипники, зубчатые колеса;

- износ уплотнительных манжет;

- облом, износ зубьев по толщине зубчатых колес.

Вывод из эксплуатации лебедки (для ремонта, списания и т.д.) производится при несоответствии ее фактических технических характеристик паспортным данным, данным карт обследования и требованиям техники безопасности.

Ветлюг. В процессе эксплуатации вертлюг испытывает статические осевые нагрузки от действия веса бурильной колонны и динамические нагрузки, создаваемые продольными колебаниями долота и пульсацией промывочной жидкости. Детали вертлюга, контактирующие с раствором, подвергаются абразивному износу. Износостойкость трущихся деталей вертлюга снижается в результате нагрева при трении.

Вышка или мачта - основное несущее сооружение буровой установки. Предназначена для монтажа кронблока, подвести талевой системы, размещения средств механизации СПО. В процессе эксплуатации, вышки воспринимают все нагрузки от веса бурильных или обсадных колонн и пульсирующие ветровые нагрузки. Хотя вышки представляют собой стационарную конструкцию (отсутствуют движущиеся части), они подвержены износу в процессе эксплуатации. Специфичность износа заключается в том, что несущая способность конструкции со временем значительно снижается. Это связано с атмосферной коррозией стали под напряжением. Особенно опасна коррозия в сочленениях и местах сварки. Поэтому повышение надежности и долговечности вышек необходимо связывать с защитой их от коррозии.

Вертлюг выполняет роль соединительного звена между талевой системой и бурильной колонной, воспринимает две нагрузки: от веса бурильной колонны и от внутреннего давления бурового раствора. Надежность вертлюга зависит главным образом от работоспособности подшипникового и сальникового узлов.

Ротор приводит во вращение колонну бурильных труб путем передачи крутящего момента ведущей трубе или путем восприятия активного момента забойного двигателя; предназначен для удержания на столе бурильной или обсадной колонн; используется при ловильных работах. Ресурс работы ротора зависит от работоспособности главной опоры, воспринимающей реакцию от нагрузок в зубчатом соединении и осевую нагрузку от трения ведущей трубы с зажимом стола.

Буровые насосы являются преобразователями топливной или электрической энергии двигателей привода в гидравлическую энергию потока бурового раствора. Насосы эксплуатируются в очень тяжелых и неблагоприятных условиях, что определяется в основном физическими и химическими свойствами буровых растворов. Детали и узлы насосов подвержены интенсивному абразивному износу. На работоспособность деталей насосов влияет коррозионная активность буровых растворов. В работе буровых насосов нередки кратковременные перегрузки от резкого повышения давления при осложнениях в стволе скважины.

Оборудование пневмосистемы предназначено для дистанционного оперативного управления исполнительными механизмами БУ. Источник энергии для привода оборудования пневмосистемы - сжатый воздух, получаемый с помощью компрессоров. Для накопления запаса сжатого воздуха служат воздухосборники. Надежность работы пневмосистемы зависит от качества осушки воздуха.

2. ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Выбор подъёмного крюка талевой системы

Выбираем подъёмный крюк талевой системы и производим проверочный расчёт ствола крюка на прочность, подшипника - на статистическую грузоподъёмность.

Исходные данные:

- Нагрузка на крюке - Рк, 2750 кН

- Материал ствола - сталь 40 XH

Технические данные: