Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин: Методические указания и контрольные задания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА Кафедра «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности»

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА СУШЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ и контрольные задания по дисциплине «Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин» для студентов заочного обучения специальности 170200 (МОП)

Тюмень 2003

Утверждено редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

"Тюменский государственный нефтегазовый университет"

Составители: доцент, к.т.н.

Анашкина А.Е.

ассистент

Грушевский М.Б.

© государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2003г.

Настоящие методические указания составлены для студентовзаочников специальности 170200 применительно к программе курса «Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин на суше». В методических указаниях приведены соответствующие разделы программы курса, литература для подготовки по каждому разделу, указания по изучению каждого из этих разделов и вопросы для самопроверки. Курс базируется на положениях теоретической механики, теории машин и механизмов, сопротивления материалов, деталей машин, материаловедения, технологии нефтяного машиностроения и общей электротехники. Приведена тематика контрольных домашних заданий и содержание курсовых проектов.

3

Введение Программа Предмет курса, его назначение и содержание; связь со смежными дисциплинами. Общие понятия о буровом оборудовании и инструменте. Основные работы, выполняемые в процессе вращательного бурения. Назначение и состав комплекта технологического оборудования и инструмента. Требования, предъявляемые к буровому оборудованию. Переменный режим работы узлов буровой установки; понятие об эквивалентной нагрузке и методике ее определения. Основы расчета узлов и деталей на выносливость. Общие сведения о конструкционных сталях, применяемых при изготовлении бурового оборудования и инструмента, их термообработка в зависимости от требования прочности, износостойкости и выносливости. Литература. [1,3, 11, 12, 36] Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4.

Назовите работы, выполняемые при бурении скважин. Расскажите о составе и назначении бурового оборудования и инструмента. Перечислите требования, предъявляемые к буровому оборудованию. Расскажите об особенностях режима работы основных узлов буровой установки. 1. ПОДЗЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ 1.1.

Долота для вращательного бурения

Программа Назначение и принцип действия долот для бурения сплошным и кольцевым забоем. Классификация и конструкция долот. Материалы, применяемые для изготовления долот. Силы, действующие на трехшарошечное долото при бурении. Требования к технологии изготовления и сборке долот. Литература. [1,11,12,29,36] 4

Методические указания Изучение начинают с рассмотрения процесса разрушения породы на забое скважины и принципа действия долот. Рассматриваются типы долот и их конструкции в соответствии с классификацией, характер износа деталей, мероприятия по повышению износостойкости рабочих элементов долот, а, следовательно, и повышению эффективности работы долота. При этом следует изучить влияние технологии изготовления и сборки на работоспособность долот. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5.

Каким образом происходит разрушение породы в процессе работы долот различных типов? Охарактеризуйте типы применяемых долот при бурении скважины в зависимости от способа разрушения породы на забое скважины. Расскажите о конструкциях долот различного типа и условиях их применения. Из каких материалов изготавливаются детали долот и способы их упрочнения? Какие технические требования предъявляются к изготовлению и сборке долот? 1.2.

Бурильные и обсадные трубы

Программа Назначение и характер нагружения бурильных и обсадных труб. Классификация труб различного назначения. Конструкции труб и их соединения. Материалы труб и технические требования к их изготовлению. Литература. [3,11,12,36] Методические указания При изучении раздела следует уяснить состав и характер работы бурильной колонны при бурении роторным способом и забойными двигателями. Характер нагружения различных труб. В бурильной колонне необходимо представлять также назначение ее отдельных элементов (ведущих, нормальных и утяжеленных бурильных труб). Затем следует 5

рассмотреть классификацию отдельных видов труб и их конструкции. Следует уяснить конструкции и особенности резьбовых замковых соединений бурильных труб и способы крепления ниппеля и муфты замка к трубам. Необходимо знать типы резьб бурильных и обсадных труб и правила их эксплуатации. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Расскажите об условиях работы бурильной колонны при различных способах бурения. Из каких элементов состоит бурильная колонна и их назначение? Классификация бурильных и обсадных труб. Описать конструкции соединений бурильных и обсадных труб. каким образом обеспечивается герметичность резьбовых соединений? Из каких материалов изготавливают бурильные и обсадные трубы? Технические требования к эксплуатации бурильных и обсадных труб. 1.3.

Забойные двигатели

Программа Типы забойных двигателей, применяемых при вращательном способе бурения – турбобуры, винтовые забойные двигатели и электробуры. Принцип действия, схемы и конструкции забойных двигателей. Основные требования к их эксплуатации. Литература. [3,7,11,12,21,27,32,33,36] Методические указания Изучение этого раздела начинается с рассмотрения использования турбобура в качестве забойного двигателя для привода долота. Конструкции турбобуров, их основные элементы, сборка и регулировка. Конструктивные разновидности турбобуров, их различные характеристики. Требования к эксплуатации турбобуров. Конструкции винтовых забойных двигателей, их достоинства и недостатки. Электробуры, их конструкция и особенности эксплуатации. Контрольные вопросы 1.

Объяснить принцип действия турбобура. 6

2. 3. 4. 5. 6.

Назовите основные типы современных турбобуров, поясните их конструктивные схемы. Конструктивные особенности рабочих органов турбобура и опор. Расскажите конструкцию винтового забойного двигателя. Из каких основных частей состоит электробур и система его токоподвода? Эксплуатация забойных двигателей. 2. НАЗЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 2.1.

Оборудование для вращения бурильной колонны

Программа 2.1.1. Ротор Назначение, условия работы, конструктивная схема, основные узлы и особенности конструкции. Классификация роторов по конструктивным признакам. Опоры стола, их прочность, надежность и долговечность. Защита от промывочной жидкости и система смазки. Методика определения требуемой мощности привода ротора. Нагрузки, воспринимаемые ротором на различных работах в бурении. Режим работы ротора. Основные параметры ротора и методика их определения. Требования по монтажу и эксплуатации ротора с учетом требований техники безопасности. 2.1.2. Вертлюг Назначение и условия работы, конструктивная схема, основные узлы и детали, особенности конструкции. Опоры ствола вертлюга, их надежность и долговечность. Режим работы вертлюга и нагрузки, воспринимаемые при различных видах буровых работ. Основные параметры вертлюга и методика их определения. Требования по эксплуатации с учетом техники безопасности. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36] Методические указания Изучение этого раздела следует начать с определения назначения ротора, вертлюга и буровых рукавов, уяснения выполняемых ими функций 7

при различных видах буровых работ и определения их места в компоновке буровой установки. Затем необходимо рассмотреть принципиальные конструктивные схемы роторов, являющихся угловым редуктором, и вертлюгов. При изучении конструкции ротора обращается особое внимание на конструкции станины, стола, быстроходного вала, стопорного устройства, зубчатых передач, опор стола и быстроходного вала, системы смазки и защиты опор, и передачи от попадания промывочной жидкости. Нужно знать методику расчета узлов и деталей ротора на прочность и долговечность с учетом эквивалентных нагрузок. При ознакомлении с конструкцией вертлюга обращается внимание на: необходимость наличия канала для подвода промывочной жидкости в бурильную колонну и, следовательно, сальниковых уплотнений; конструкции корпуса, отвода, крышки, напорного и масляных уплотнений, узлов подвески вертлюга к талевой системе, осевых и радиальных опор ствола, узла крепления шланга, узла присоединения к стволу вертлюга переводника и ведущей бурильной трубы, системы смазки опор. При изучении конструкций буровых рукавов следует рассмотреть способ армирования их, конструкций присоединительных узлов к вертлюгу и стояку, а также конструкции гибких металлических рукавов высокого давления. Необходимо знать методику расчета основных деталей вертлюга на прочность и долговечность. В заключение следует рассмотреть характеристики материалов, из которых изготовляются основные детали ротора и вертлюга, их термообработку, а также технические требования к изготовлению основных узлов и деталей ротора, вертлюга и рукавов. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Расскажите о назначении роторов, вертлюгов и шлангов, их связи с другим буровым оборудованием. Охарактеризуйте конструктивные схемы роторов и дайте их анализ. Конструкции основных узлов и деталей роторов. Каким образом передается вращение от стола ротора бурильной колонне? Конструкции стопорных устройств ротора, систем смазки и защиты промывочной жидкости. Конструктивные схемы вертлюгов и его основных узлов и деталей . Конструкции сальниковых уплотнений и смазка опор вертлюга. 8

8. 9.

Из каких материалов изготавливаются основные детали ротора и вертлюга? Эксплуатация роторов и вертлюгов. 2.2.

Подъемная часть буровой установки. Общие вопросы главного подъема

Программа Назначение, характер работы и состав узлов подъемной части буровой установки. Кинематическая схема главного подъема. Технологическая схема спуска и подъема бурильной колонны и спуска обсадных колонн. Кинематика, режим работы и динамика спуска и подъема инструмента. График подъема бурильной колонны с заданной глубины при ступенчатом и бесступенчатом изменении скоростей. Тахограмма подъема и спуска колонны на одну свечу. Средняя скорость подъема и спуска. Выбор числа и величин скоростей подъема. Машинное время подъема колонны на одну свечу. Средняя скорость подъема и спуска. Выбор числа и величин скоростей подъема. Машинное время подъема колонны на одну свечу. График проходки и его влияние на объем, и режим работы подъемной части буровой установки. Машинное время подъема инструмента и его зависимость от мощности, развиваемой на крюке и характеристики привода. Выбор необходимой мощности привода главного подъема и степень ее использования. Общая продолжительность спуско-подъемных работ и факторы, влияющие на скорость спуско-подъемных операций. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36] Методические указания При изучении вопросов главного подъема необходимо уяснить, как определяется машинное время подъема за весь период бурения скважины, какие мероприятия необходимы для снижения времени на спускоподъемные операции и как выбрать рациональные параметры подъемной части буровой установки.. Контрольные вопросы 1.

Объясните кинематическую схему подъемной части буровой установки. Понятие номинальной и максимальной 9

грузоподъемности. 2. Нарисуйте тахограмму подъема бурового крюка. Что такое степень неполноты тахограммы? 3. Как определяется машинное время подъема инструмента? 4. Факторы, влияющие на время спуско-подъемных операций и мероприятия по его снижению. 5. Влияние числа скоростей лебедки на величину машинного времени подъема. 6. Влияние мощности привода на время спуско-подъемных операций. 2.3.

Талевая система

Программа Назначение, состав комплекта. Усилия, действующие в отдельных струнах талевой оснастки при подъеме и спуске инструмента. КПД талевой системы. Стальные канаты, применяемые в талевой системе, и условия их работы в бурении. Классификация канатов по конструкции, роду, виду и направлению свивки, системе касания, качеству проволоки и другим признакам. Материалы, применяемые для стальных проволочных канатов и их обработка. Понятие о коэффициентах свивки, плотности и гибкости, модуле упругости и удлинению канатов. Методика и схема расчета талевого каната. Факторы, влияющие на прочность и выносливость каната. Методика определения работоспособности каната. Кронблоки, талевые блоки, крюки и крюкоблоки. Конструктивная схема. Классификация по конструктивным признакам. Особенности конструкции, вытекающие из назначения и условий работы. Схема опоры канатных шкивов, обеспечение смазки. Основные параметры и методика их определения. Режим работы. Определение нагрузок, воспринимающих узлами талевой системы и основными деталями. Схема расчета на прочность и выносливость. Материалы, применяемые для изготовления основных деталей, и их термическая обработка. Основные требования по монтажу и эксплуатации с учетом мер по технике безопасности. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36]

10

Методические указания Изучение этого раздела следует начинать ознакомлением с назначением талевой системы, ее принципиальной схемой и составом комплекта. Необходимо четко представить, что талевая система является комплексом следующих механизмов и узлов: кронблока, талевого блока, крюка, талевого каната, приспособления для крепления неподвижного конца талевого каната, успокоителя или стабилизатора талевого каната. Затем необходимо ознакомиться с функциями перечисленных узлов талевой системы и их конструкциями. При этом обращается внимание на такие вопросы как особенности конструкции опор, шкивов, осуществление смазки, защита опор от воздействия внешней среды, крепление осей шкивов, предупреждение соскакивания талевого каната со шкива, конструкции узлов подвески серьги в талевом блоке и крюка в крюкоблоке. При ознакомлении с конструкциями крюков, следует уяснить: какие типы крюков применяются в буровых установках; назначение рогов крюка (среднего и боковых), ствола, стакана, опоры ствола, пружины, штропа, стопорных устройств и других деталей. Необходимо представлять себе также преимущества безрезьбовых крюков перед резьбовыми, конструкцию верхнего опорного узла, ствола безрезьбового крюка. В связи с необходимостью уменьшения габаритов узлов талевой системы по высоте, а также для облегчения их применяются крюкоблоки. Далее проводится ознакомление с материалами, из которых изготавливаются основные детали талевой системы. Необходимо ознакомиться с условиями работы талевого каната и факторами, влияющими на его работоспособность. Знать, как выбирается и рассчитывается на прочность талевый канат. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Рассказать о назначение талевой системы, ее принципиальной схеме и составе. Описать конструкции узлов талевой системы и их характеристики. Назвать, из каких материалов изготавливаются основные детали узлов талевой системы и их термообработку. Охарактеризовать конструкции стальных канатов, применяемых в талевых системах буровых установок Как производится смазка талевых канатов и их защита от коррозии? Из каких материалов, и каким образом изготавливаются талевые канаты? 11

7. 8.

Какие факторы влияют на работоспособность талевого каната? Назвать технические требования, предъявляемые к изготовлению деталей, к сборке узлов талевой системы.

2.4.

Буровые лебедки

Программа Конструктивная схема буровой лебедки и ее основные узлы. Кинематические схемы лебедок, их анализ. Основные параметры лебедок. Классификация лебедок по конструктивным и кинематическим признакам. Анализ различных конструкций лебедок. Выбор и обоснование геометрических размеров барабана. Главный (ленточный) тормоз. Принцип действия, конструктивная и кинематическая схема и их анализ. Конструкция тормозных колодок и рациональные схемы их расположения и крепления. Материалы тормозных колодок и их основные свойства. Механический и тепловой расчет главного тормоза. Система охлаждения. Радиальные и осевые муфты, применяемые в буровых лебедках. Принцип действия. Конструктивные схемы. Конструкция. Основные детали. Управление, сравнительный анализ с учетом жесткости, расхода воздуха, быстродействия, габаритов, веса, стоимости и других факторов. Расчет муфт. Конструкция валов, опорных узлов и станины лебедки. Определение усилий, действующих в узлах лебедки, при подъеме и спуске инструмента. Схема расчета узлов и деталей лебедки на прочность и выносливость. Материалы, применяемые для изготовления основных деталей лебедки, и их термическая обработка. Основные требования по монтажу и эксплуатации с учетом мер по охране труда. Вспомогательные тормоза. Назначение, классификация по принципу действия (гидродинамические, электродинамические, электромагнитные, порошковые, пневмомеханические). Конструктивная схема и конструкция каждого из указанных типов и основные узлы. Определение величины тормозного момента и система его регулирования. Тепловой расчет тормоза и система охлаждения. Управление тормозом. График зависимости тормозного момента от скорости вращения. Сравнительный анализ тормозов разных типов. Расчет необходимого тормозного момента и выбор типоразмера вспомогательного тормоза для буровой установки. Основные требования по монтажу и эксплуатации тормоза с учетом мер по охране труда. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36] 12

Методические указания Буровая лебедка является основным агрегатом буровой установки. Вначале следует уяснить назначение и функции лебедок, их классификацию по назначению, конструктивным и кинематическим признакам. По своему назначению лебедки подразделяются на главные и вспомогательные. Конструктивными и кинематическими признаками классификации главных лебедок являются: число валов, барабанов, передач или скоростей. Затем следует рассмотреть конструктивные схемы буровых лебедок, конструкции основных узлов и деталей лебедок, а также связь их с приводом, ротором, талевой системой. При этом необходимо рассмотреть схемы одно-, двух- и трехвальных лебедок, их кинематическую связь с приводом, а также назначение и конструкции основных узлов: рамы, подъемного и других валов, барабана, главного и вспомогательного тормозов, муфт и передач для включения и переключения скоростей, катушек и других механизмов для выполнения вспомогательных работ, опор валов, системы управления лебедками. При ознакомлении с тормозными устройствами главных лебедок необходимо уяснить принцип действия и выполняемые функции главного и вспомогательного тормозов, их конструкции и типы. Здесь также обращается внимание на обеспечение надежности работы главного тормоза, способы крепления и применяемые материалы тормозных колодок, а также подачу долота на забой в процессе бурения с помощью тормозной системы. Техническая характеристика буровой лебедки имеет главный и основные параметры. Главным параметром является натяжение талевого каната, наматываемого на барабан, которое в сочетании с оснасткой талевой системы определяет грузоподъемность буровой установки. Основными параметрами являются мощность, развиваемая на подъемном валу, число скоростей, диаметр и длина барабана. Исходя из условия работы и выполняемых функций, необходимо рассмотреть технические требования к изготовлению основных узлов и деталей лебедок. В частности, применяемые материалы для изготовления станин, валов, барабанов, тормозных лент и колодок, передач и других деталей, а также их термообработка, крепление и посадки барабана на валу, зубчатых колес, муфт и подшипников, требования к чистоте обработки рабочих поверхностей деталей и т.д. Контрольные вопросы 1. 2.

Из каких основных узлов состоят буровые лебедки? Перечислить функции, выполняемые буровой лебедкой? 13

3. 4. 5. 6. 7.

Назначение и состав тормозной системы буровой лебедки? Нагрузки, действующие на подъемный вал буровой лебедки? Материалы, применяемые для изготовления валов, звездочек, барабана и других деталей лебедки? Методика расчета основных узлов буровой лебедки (барабана, подъемного вала, колодочно-ленточного тормоза). Эксплуатация буровой лебедки, простейшие неисправности и способы их устранения. 2.5.

Механизмы, инструмент и приспособления для спуско-подъемных операций

Программа Комплект механизмов, инструмента и приспособлений, требуемый для спуско-подъемных работ в соответствии с их технологической схемой. Классификация инструмента по основному назначению (для захвата и подвешивания колонны на крюке, для захвата колонны и установки на ротор, для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений, для подъема, переноса и установки свечей). Конструктивная схема и различные конструкции механизмов и приспособлений, их сравнительный анализ. Определение усилий, действующих на механизмы, инструмент и приспособления при различных видах спуско-подъемных операций. Схема расчета. Материалы, применяемые для изготовления основных узлов и деталей и их термообработка. Основные направления и средства механизации и автоматизации спуско-подъемных работ. Основные требования по монтажу и эксплуатации механизмов, инструмента и приспособлений с учетом мер по охране труда. Механизмы для подачи долота. Назначение, различные типы, принцип действия. Конструктивные и кинематические схемы, их сравнительный анализ. Конструктивные особенности. Методика определения усилий, действующих в узлах и деталях. Схема их расчета. Основные требования по монтажу и эксплуатации с учетом мер по охране труда. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36]

14

Методические указания В начале изучения раздела следует ознакомиться с операциями, выполняемыми в процессе спуска и подъема бурильной колонны, спуска обсадной колонны, подтаскиванием и подъемом с мостков и наоборот, на мостки бурильных и обсадных труб, долот, забойных двигателей и прочего оборудования, а также последовательность этих операций, затем необходимо перейти к рассмотрению классификации комплекта механизмов, инструмента и приспособлений для спуско-подъемных операций, которые в зависимости от их технологического назначения подразделяются на следующие группы: 1. Механизмы, приспособления и инструмент для захвата бурильных и обсадных труб, подвески колонн на крюке или на роторе; 2. Механизмы и инструменты для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурильных и обсадных труб; 3. Комплексы механизмов для механизации и автоматизации технологических процессов при спуско-подъемных операциях. Далее в соответствии указанной классификацией производится ознакомление с конструкциями элеваторов, клиновых захватов труб машинных и механических (подвесных и стационарных) ключей, с составом оборудования и принципом действия комплексов механизмов типа МСП и АСП. Кроме того, необходимо рассмотреть состав и назначение вспомогательного оборудования для подтаскивания и подъема с мостков различных грузов (консольно-поворотные краны, вспомогательная лебедка и пр.). При изучении конструкции механизмов и приспособлений для спуско-подъемных операций следует ознакомиться с действующими нагрузками, расчетом отдельных элементов и с материалами основных деталей, их термообработкой и требованиями к изготовлению. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4.

Назначение спуско-подъемных работ в процессе бурения скважин. Перечислить операции, выполняемые при спуско-подъемных работах, и последовательность их осуществления. На какие группы по своему назначению подразделяются механизмы, инструмент и приспособления для спуско-подъемных работ? Рассказать о конструкциях и принципе действия механизмов и инструмента для захвата бурильных и обсадных труб и подвески колонн на крюке или устье скважин. 15

5. 6. 7. 8. 9.

Охарактеризовать конструкции и принцип действия механизмов и инструмента для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурильных и обсадных колонн. Какие механизмы и приспособления применяются для подъема, переноса и установки бурильных свечей, их конструкции, принципа действия и совмещения операций (МСП, АСП)? Назвать вспомогательные механизмы и приспособления для подтаскивания и подъема грузов, описать принцип действия и их конструктивные схемы. Какие материалы применяются для изготовления основных деталей механизмов, инструмента и приспособлений для спуско-подъемных работ, их термообработка? Назначение и типы регуляторов подачи долота на забой и их конструктивные схемы. 2.6.

Оборудование для промывки забоя

Программа 2.6.1. Буровые насосы Конструктивная схема и тип бурового насоса. Классификация буровых поршневых насосов. Особенности конструкции буровых насосов. Основные узлы. Анализ различных конструкций буровых насосов. Основные параметры буровых насосов. Выбор параметров насоса для буровых установок с учетом конструкции скважин и способа бурения. Предохранительные и компенсационные устройства в буровых насосах, конструктивные схемы, принцип действия. Сравнительный анализ различных конструкций. Определение усилий, действующих в узлах и деталях насоса. Схема расчета насоса, предохранительных и компенсационных устройств. Материалы, применяемые для изготовления основных деталей насосов, их термообработка. Повышение износостойкости. 2.6.2. Элементы обвязки насосной части Напорные и всасывающие рукава, различные типы, их конструкция и характеристика, присоединительные узлы. Нагнетательная линия, стояк, задвижки и другая арматура для обвязки насосов на буровой. Их конструкция и типоразмеры. Выбор параметра узлов обвязки для буровой установки. Рациональная компоновка насосной части и схема обвязки. Гидравлические сопротивления в обвязке. Материалы, применяемые для узлов обвязки и их термообработка. 16

Основные требования по монтажу и эксплуатации насосной части на буровой с учетом мер по охране труда. 2.6.3. Оборудование для приготовления, обработки и очистки промывочной жидкости Состав комплекта, схема компоновки, принцип действия и конструктивная схема механизмов и приспособлений различных типов для приготовления, обработки и очистки промывочной жидкости, их характеристика. Выбор параметров оборудования для комплектования буровых установок. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,22,23,25,26,28,30,32,36] Методические указания Изучение раздела начинается с уяснения оборудования для промывки забоя скважины в процессе бурения и комплекта используемого при этом оборудования, состоящего из агрегатов для промывки (буровые насосы), приготовления (механические и гидравлические мешалки, ФСМ, гидросмесители, диспергаторы и т.д) и очистки (желоба, вибросита, пескоилоотделители, дегазаторы, сито-гидроциклонные и центробежные сепараторы) промывочной жидкости. При этом рассматривается схема циркуляции промывочной жидкости от бурового насоса в скважину и далее через устройства для очистки ее от выбуренной породы к насосу. Затем производится ознакомление с типами поршневых буровых насосов, применяемых для промывки забоя, их характеристиками, принципиальными, конструктивными схемами и принципом действия. Далее рассматриваются конструкции основных узлов и деталей насосов (приводной и гидравлической частей, станины, поршней, штоков, клапанов, пневматических компенсаторов, цилиндров, цилиндровых втулок, уплотнений, опор и т.д.). При этом обращается внимание на такие вопросы как регулирование производительности у поршневых насосов, систему смазки опор, снижение пульсаций подачи промывочной жидкости, крепление цилиндровых втулок, конструктивную особенность поршня (обоснование выбора пары трения и принцип самоуплотнения). Методика расчета основных деталей насоса на прочность и долговечность. Производится ознакомление с материалами, из которых изготавливаются основные узлы и детали буровых поршневых насосов. При этом должны быть рассмотрены вопросы повышения износостойкости поршней, штоков, клапанов, цилиндровых втулок и других основных деталей. 17

Затем по литературным источникам изучается оборудование, применяемое для приготовления и очистки промывочной жидкости. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Рассказать о назначении и комплекте оборудования для промывки забоя скважины. Дайте схему циркуляционной системы промывочной жидкости. Какие типы насосов применяются в бурении, их принцип действия, характеристики и принципиальные конструктивные схемы? Назвать преимущества и недостатки основных типов буровых насосов. Охарактеризовать конструкции основных узлов и деталей поршневых насосов и действующие на них нагрузки. Из каких материалов изготавливаются основные узлы и детали буровых насосов и защита поверхностей от абразивного износа? Какое оборудование применяется для приготовления и очистки промывочных жидкостей, принцип действия и конструкция? 2.7.

Оборудование устья скважины

Программа Назначение. Основные требования. Комплект оборудования устья. Конструктивная схема и особенности конструкций колонных головок. Противовыбросовое оборудование. Конструкции превенторов различных типов и их управление. Определение действующих нагрузок и схема расчета основных узлов и деталей. Материалы, применяемые для изготовления деталей устьевого оборудования. Основные требования по монтажу и эксплуатации с учетом мер по охране труда. Литература [1,2,3,4,5,6,8,10,11,12,13,16,15,18,19,24,25,28,30,32,36] Методические указания В этом разделе необходимо изучить назначение, состав и технологическую схему устьевого оборудования, конструктивные схемы колонных головок, плашечных, универсальных и вращающихся превенторов. Необходимо обратить внимание на систему управления устьевым оборудованием и требования по его эксплуатации.

18

Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4.

Рассказать о назначении и конструктивных особенностях колонных головок. Назвать типы превенторов и объяснить их принцип действия. Состав системы управления превенторами и назначение ее отдельных элементов. Основные требования к монтажу, испытанию и эксплуатации устьевого оборудования. 2.8.

Силовой привод буровых установок

Программа Основные эксплутационно-технические требования к приводу. Классификация по автономности, видам первичных двигателей и компоновке. Требуемая мощность и характеристика привода лебедки, ротора и насоса в соответствии с их технологическим назначением и режимом работы. Характеристика различных видов двигателей и их особенности для привода буровых установок. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36] Методические указания Необходимо знать основные типы силовых приводов буровых установок: электрический (трехфазный переменного и постоянного токов), дизельный, дизель-гидравлический, дизель-электрический и газотурбинный, их достоинства и недостатки. Рассмотреть вопросы по определению мощности приводов основных исполнительных машин и механизмов: лебедки, ротора и насосов и выбора типа привода в зависимости от конкретных условий бурения. Контрольные вопросы 1. 2. 3.

Назвать типы силовых приводов буровых установок и их особенности. Выбор мощности привода основных исполнительных агрегатов и вспомогательного оборудования. Выбор типа приводных двигателей и их характеристики. 19

2.9.

Трансмиссии буровых установок

Программа Назначение трансмиссии в буровых установках и их основные зависимости (передаточное отношение, коэффициент трансформации и к п.д.). Механические передачи и элементы соединения валов. Назначение, условия эксплуатации в буровых установках. Типы применяемых передач (цепные, зубчатые, клиноременные) и соединений валов (кулачковые, цепные, фрикционные пневматические муфты, карданные соединения). Их конструктивные и эксплутационные и рациональное применение в буровых установках. Методика определения действующих нагрузок и схема расчета узлов и деталей. Материалы для изготовления основных деталей и их термообработка. Материалы для фрикционных элементов и их характеристика. Гидравлические передачи, применяемые в приводе буровых установок: их эксплуатационная характеристика и компоновка. Совместная работа с первичными двигателями. Оценка различных видов передач и схем компоновки в приводе. Основные требования по монтажу и эксплуатации турбопередач с учетом мер по охране труда. Электромашинные передачи. Назначение. Кинематическая и электрическая схемы. Особенности конструкции. Эксплутационная характеристика. Эксплутационно-технические качества дизельного, электрического, газотурбинного приводов буровых установок с механической, гидравлической и электромашинной передачами. Общие принципы выбора типа компоновки. Баланс и резерв мощности. Конструктивные и кинематические схемы привода буровых установок, их анализ. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,31,32,36] Методические указания В этом разделе подлежат изучению по литературным источникам конструкции механических передач: цепных, зубчатых, клиноременных, а также сцепных муфт и карданных соединений, применяемых в буровых установках. Применение гидравлических передач в приводе буровых установок, их принцип действия, а также преимущества и недостатки. Кинематические схемы электромашинных передач и их эксплутационные характеристики. Конструктивные и кинематические схемы компоновок приводных частей буровых установок различных типов. 20

Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Описать типы механических передач, применяемых в буровых установках и их назначение. Какими преимуществами и недостатками обладают различные типы передач, их характеристики? Охарактеризовать конструкции муфт буровых установок. Технические требования к изготовлению узлов и деталей механических передач. Электромашинные передачи в буровых установках. Компоновочные схемы приводных частей буровых установок при различных типах приводных двигателей и трансмиссии. 2.10. Управление буровыми установками Программа

Система управления установкой, ее значение и основные требования, предъявляемые к ней в соответствии с назначением и условиями работы. Классификация узлов системы управления по выполняемым функциям. Различные типы управления (механическое, пневматическое, гидравлические, электрическое, комбинированное), их сравнительная эксплутационно-техническая характеристика и целесообразное применение. Основные узлы и механизмы системы управления современной буровой установкой. Их конструктивная схема и конструкции. Материалы, применяемые для основных деталей системы управления. Основные требования по монтажу и эксплуатации системы управления. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36] Методические указания Изучение этой темы начинается с уяснения назначений системы управления буровой установкой и основных требований, предъявляемых к ней. После этого рассматривается классификация узлов или элементов, присущих любой системе управления. К этим элементам относятся: 1. датчики команды; 2. управляющие устройства; 3. передаточные устройства; 4. исполнительные механизмы; 21

Здесь следует четко представлять себе их функции. Далее рассматриваются типы систем управления, применяемых в буровых установках, а именно: механические, пневматические, гидравлические, электрические и комбинированные, их принципиальные схемы и характеристики. Здесь следует выяснить условия применения различных систем управления в буровых установках и дать их анализ. Затем проводится ознакомление с конструктивным исполнением узлов и механизмов систем управления современной буровой установки. При этом следует обратить особое внимание на узлы пневматических систем, как получивших наибольшее распространение в современных установках для эксплутационного и глубокого разведочного бурения на нефть и газ. Контрольные вопросы 1. Рассказать о назначении системы управления буровой установки и основных требованиях, предъявляемых к ней. 2. Из каких узлов или элементов состоит любая система управления и их функции? 3. Охарактеризовать типы систем управления буровых установок и их принципиальные схемы. 4. Какие основные узлы и механизмы содержит механическая, электрическая и гидравлическая системы управления. 5. Из каких узлов и механизмов состоит пневматическая система управления, их конструкции? 2.11. Наземные буровые сооружения Программа Общие понятия. Назначение и состав комплекта сооружений в буровой установке. Основные требования. Буровые вышки. Классификация по схеме опирания, степени разборности и конструкции. Основные параметры и методика их определения. Общие понятия о статистическом расчете буровых вышек. Основные конструктивные элементы буровых вышек (ноги, решетка, узлы стыка ног). Вспомогательные узлы буровых вышек, их рациональные конструкции. Нагрузки и их сочетания. Материалы для изготовления вышек и защита от коррозии. Совершенствование конструкции буровых вышек. Монтаж вышек. Различные методы и способы монтажа буровых вышек. Сравнительный анализ и условия рационального применения. 22

Основания буровых установок. Эксплутационно-технические требования. Конструктивная схема. Особенности конструкций и их зависимость от назначения и компоновки установки. Различные схемы монтажа и транспортировки буровых установок, их сравнительная характеристика с учетом требований по охране природы. Форма организации строительства буровых, их сущность и сравнительная характеристика. Средства механизации этих работ. Требования по монтажу и эксплуатации буровых сооружений с учетом техники безопасности. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,35,36] Методические указания При изучении этого раздела следует уяснить назначение буровых вышек и их классификацию по следующим признакам: 1. по схеме опоры и передаче нагрузки на основание; 2. по степени разборности; 3. по конструкции. Далее необходимо рассмотреть конструктивные схемы буровых вышек (башенные и мачтовые) и дать их анализ с точки зрения эксплуатации, трудоемкости изготовления, монтажа и транспортировки, а также металлоемкости. Затем следует охарактеризовать основные параметры вышек и показать влияние их на эффективность выполнения спуско-подъемных операций и других работ при бурении скважин. Далее следует рассмотреть методы монтажа буровых вышек, применяемых в настоящее время, а именно: - «снизу-вверх»; - «сверху-вниз»; - сборка в горизонтальном положении с последующим подъемом в вертикальное положение. Охарактеризовать эти методы, способы осуществления их, и применяемое оборудование. Затем необходимо перейти к рассмотрению конструктивных схем оснований буровых установок, их назначение и целесообразности применения различных типов оснований. Далее рассматриваются материалы, применяемые для изготовления буровых вышек и оснований, а также технические требования к изготовлению и монтажу.

23

2.12. Буровые установки для разведочного бурения

эксплутационного

и

глубокого

Программа Классификация буровых установок по главному параметру – глубине бурения. Размерный (нормальный) ряд буровых установок по ГОСТ 1629389. Зависимость характеристики буровой установки от назначения глубины и конструкции скважин, способа бурения и других факторов. Типоразмеры установок, применяемых для бурения эксплутационных и глубоких разведочных скважин. Кинематические и компоновочные схемы, их анализ. Рациональный выбор типоразмера буровой установки и их эксплуатации. Срок службы буровых установок, их оборачиваемость, нормы амортизации, система обеспечения и запасными частями и текущего ремонта. Профилактика. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36] Методические указания При изучении этого раздела рассматривается буровая установка как комплекс кинематически и технологически взаимосвязанных агрегатов и механизмов с выяснением их значения. Затем устанавливаются основные требования, предъявляемые к оборудованию буровой установки, как например, технико-экономическая эффективность, надежность, монтажеспособность, транспортабельность и другие с объяснением их. Буровые установки классифицируют по их назначению, глубине бурения, грузоподъемности на крюке, виду привода и т.п. Главным параметром буровых установок является глубина бурения, в соответствии с которой и построен нормальный ряд буровых установок. Другими основными параметрами являются: максимальная грузоподъемность, мощность привода, гидравлическая мощность насосной группы, мощность на крюке и другие. Следует рассмотреть наиболее распространенные и конструктивные схемы буровых установок. Контрольные вопросы 1. 2.

Из каких основных агрегатов и механизмов состоит буровая установка и их назначение? Перечислите и поясните основные требования к оборудованию буровых установок. 24

3. 4.

Классификация и назначение отдельных категорий буровых установок. Рассмотрите конструктивно-кинематические схемы основных типов буровых установок ОАО «Волгоградского завода буровой техники» (ВЗБТ) и ОАО «Уралмашзавод». 2.13. Монтаж буровых установок Программа

Основные методы строительства буровых. Индустриальный, мелкоблочный и агрегатный методы, их сущность, сравнительная характеристика и условия целесообразного применения. Выбор схемы монтажа и транспортировки соответственно конкретным условием бурения. Особенности монтажа буровых установок при кустовом способе бурения. Нагрузки, действующие на основания блоков, и транспортные средства при перемещениях буровых установок. Основные требования по монтажу и эксплуатации буровых сооружений с учетом безопасности. Пути совершенствования конструкций оснований, методов монтажа и транспортировки буровых установок. Характеристика основных работ при монтаже-демонтаже и перевозке буровых установок. Средства механизации этих работ, их конструктивные схемы, основные параметры и применяемые типы. Краны прицепные грузоподъемностью 50, 100 и 250 кН. Специальные гусеничные и колесные тяжеловозы с пневмогидравлическими домкратами. Автомобили большой грузоподъемности. Автомобильные прицепы и тягачи и другая спецтехника. Основные требования по безопасности работ при эксплуатации. Литература [1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,16,15,19,25,28,30,32,36]

Методические указания При изучении этого раздела необходимо обратить внимание на сущность основных методов монтажа буровых установок – крупноблочный, мелкоблочный и агрегатный – и правильный выбор того или иного метода для конкретных условий. Буровые установки универсальной монтажеспособности. Рассмотреть транспортные средства, применяемые при различных способах монтажа, их особенности, преимущества и недостатки. 25

Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4.

Назовите основные методы монтажа буровых установок и охарактеризуйте их. Особенности монтажа буровых при кустовом бурении. Дайте характеристику транспортных средств, применяемых при транспортировании буровых установок. Средства механизации, применяемые при монтаже и транспортировании буровых установок. 2.14. Оборудование для крепления стволов скважин Программа

Характер и особенности работ по креплению стволов скважин и основные требования, предъявляемые к соответствующему оборудованию. Состав комплекта оборудования и приспособления для цементирования скважин. Конструктивные и кинематические схемы цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин, их основные параметры. Конструкции и конструктивные особенности цементировочных и водяных насосов, цементоподающих и смесительных устройств. Выбор параметров цементировочного оборудования для конкретного назначения. Устройства для контроля и регулирования количества и качества цементного раствора. Основные узлы обвязки скважины при цементировании. Основные требования по установке на буровой цементировочного оборудования и производству работ с учетом техники безопасности. Комплексная механизация цементировочных работ, ее значение и технико-экономическая эффективность. Механизированные цементные склады и современные средства цементировки цемента. Пути дальнейшего усовершенствования цементировочного оборудования и средств механизации этих работ. Литература [11,12,14,19,32,34,36] Методические указания В начале изучения данной темы следует ознакомиться с назначением процесса цементирования, его сущностью и составом оборудования, используемого при этом. 26

При этом следует уяснить, что цементирование применяется для разобщения пластов при креплении скважин, то есть при закачке цементной смеси в затрубное кольцевое пространство (между обсадной колонной и стенкой скважины) достигается изоляция одних пластов от других, например, продуктивных от водонасыщенных и т.д. Также при ознакомлении с комплектов оборудования необходимо представлять себе назначение отдельных его элементов (цементировочных агрегатов, цементосмесительных машин, системы трубопроводов, цементировочных головок, запорной арматуры, измерительных приборов, станции управления, разделительных пробок и других) и их место в общей схеме обвязки. Далее рассматриваются конструктивные и кинематические схемы цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин, применяемых в процессе цементирования скважин, их основные параметры и конструкции основных узлов (насосов, передач, цементосмесительных устройств и т.д.) При этом обращается внимание на конструктивные особенности насосов высокого давления и водоподающих, цементосмесительных устройств, передачу вращения от привода, привод различных механизмов, транспортировку сухого цемента в цементосмесительные устройства, регулирование плотности цементной смеси, назначение емкостей цементировочных агрегатов, технологическую схему приготовления и закачки цементного раствора в скважину. Затем производится ознакомление со схемой расстановки и обвязки оборудования при цементировании скважин. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4.

Расскажите о назначении и сущности процесса цементирования скважин. Состав комплекта оборудования и назначение отдельных элементов. Охарактеризуйте конструктивные и кинематические схемы цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин, их основные параметры. Конструкции основных узлов оборудования для цементирования скважин. 3. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. 2.

Изучение конструкции буровых долот и элементов бурильной колонны. Изучение конструктивных особенностей турбобуров. 27

3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

Изучение конструктивных особенностей винтовых забойных двигателей. Изучение конструкций роторов и вертлюгов различных типов. Изучение конструкций оборудования, применяемого при спускоподъемных операциях. Изучение конструкций талевых канатов и схем оснастки талевых систем буровых установок. Изучение конструктивных особенностей лебедок различных типов и их кинематических схем. Изучение конструкций буровых вышек и схем их сборки и подъема. Составление кинематической схемы циркуляционной системы буровой установки. Изучение конструкций буровых насосов. Изучение конструкций оборудования для приготовления и очистки промывочной жидкости. Изучение конструкций превенторов различных типов. Изучение конструкции оборудования пневмосистемы буровой установки. Изучение конструктивно-кинематических схем приводной части буровых установок. 4. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. 2. 3.

Гидравлический расчет турбины турбобура. Определение мощности привода ротора и буровой лебедки. Определение натяжения в ветвях каната талевой системы при заданной оснастке. 4. Определение величины тормозного момента, развиваемого барабаном лебедки. 5. Определение усилия, прикладываемого к тормозной рукоятке ленточного тормоза. 6. Определение вертикальных нагрузок, действующих на буровую вышку. 7. Расчет буровой вышки на ветровую нагрузку. 8. Расчет мощности привода буровых насосов. 9. Определение теоретической подачи буровых насосов. 10. Определение диаметра цилиндровой втулки, поршня и штока бурового насоса. 11. Определение нагрузок, действующих на вышечно-лебедочный блок при транспортировании. 12. Выбор типа буровой установки для конкретных условий. 28

13. Определение крутящего момента, передаваемого шиннопневматической муфтой. 14. Определение количества буровых установок на расчетный год. 5. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНИХ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Каждый студент выполняет три контрольные работы и индивидуальные задания берет из перечня контрольных заданий, приведенных ниже в соответствии с последней цифрой своего личного номера (шифра) в зачетной книжке. Таблица 1 Последняя цифра шифра Номера тем для КР-1 Номера тем для КР-2 Номера тем для КР-3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1 8 25 4 9 13 1 20 25

2 6 22 3 5 25 7 15 21

3 5 24 1 8 25 14 17 22

4 9 13 10 16 23 6 11 18

1 12 19 14 17 22 10 16 23

10 16 23 1 12 19 4 9 13

6 11 18 7 15 21 5 12 19

14 17 22 1 20 25 3 5 24

7 15 21 6 11 18 2 6 22

1 20 25 2 6 22 1 8 25

Контрольные работы выполняются в отдельных тетрадках. Эскизы, сечения, схемы и.т.п. должны выполняться аккуратно с соблюдением требований машиностроительного черчения. Выполненные контрольные работы сдаются на кафедру «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности» на рецензирование. При получении прорецензированной работы студенту надлежит исправить ошибки, исправленные рецензентом, и выполнить все сделанные указания. Исправленную работу студент должен предъявить до сдачи зачета рецензенту. Ответу на каждый вопрос и решению каждой задачи должны предшествовать полностью переписанный текст вопроса и условие задачи. Контрольное задание, выполненное небрежно и без соблюдения всего вышеуказанного, не рассматривается и возвращается обратно. Студенты, не выполнившие контрольного задания, не получившие одобрения рецензента, не допускаются к сдаче зачета, а следовательно, и к сдаче экзамена по курсу. 29

Тематика домашних контрольных работ (№1, 2, 3). Контрольная работа № 1 В первой контрольной работе необходимо изучить и описать заданные механизмы и агрегаты бурового оборудования, пояснить их назначение, принцип действия, конструктивные особенности, а также вопросы, связанные с монтажом и эксплуатацией. Задания для КР-1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

Буровые долота, применяемые для сплошного бурения. Бурильные трубы, применяемые для эксплутационного и глубокого разведочного бурения. Гидравлические забойные двигатели. Электробуры. Оборудование для вращения колонны бурильных труб (ротор и вертлюг). Талевая система буровой установки для бурения до 3000 м. Буровая лебедка буровых установок (для бурения до 3000 м, 5000м или 10000 м). Тормозная система буровых лебедок (ленточный и вспомогательный тормоза). Оборудование, применяемое при спуско-подъемных операциях (элеваторы, штропы, машинные ключи, клиновые захваты). Механизмы для свинчивания и развинчивания бурильных труб (АКБ3М, АКБ-4, ПБК-4, КБГ-2). Состав оборудования циркуляционной системы буровой установки. Оборудование для приготовления промывочной жидкости. Оборудование для очистки промывочной жидкости. Буровые насосы для эксплутационного и глубокого разведочного бурения. Состав и назначение устьевого оборудования скважин. Колонные головки. Превенторы (плашечный, универсальный, вращающийся) Оборудование для управления превенторами. Дизельные силовые агрегаты, применяемые в приводе буровых установок. Электродвигатели, применяемые в приводе буровых установок. Трансмиссии силовых приводов буровых установок. Агрегаты системы пневматического управления буровыми установками. 30

22. Типы буровых вышек для глубокого бурения. 23. Способы монтажа и транспортирования буровых установок. 24. Транспортные средства, применяемые при монтаже буровых установок. 25. Оборудование для цементирования скважин. Контрольная работа № 2 В этой работе необходимо дать чертежи или кинематические схемы указанных узлов или агрегатов буровой установки и пояснить принцип действия, привести их техническую характеристику. Задания для КР-2 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

Типы замковых соединений бурильных труб Принципиальная схема турбобура и электробура. Принципиальные схемы роторов Р-560, Р-700 и вертлюгов УВ-250, УВ-320 МА. Кинематическая схема буровой лебедки (ЛБУ-37-1100 Д-1,ЛБУ1200К, ЛБУ-1100М1). Схема работы комплексов механизмов для механизации АСП-3. Схема циркуляционной установки БУ 3000ЭУК. Схемы устройств для приготовления промывочной жидкости (ФСМ, глиномешалки, гидросмесители, блоки приготовления раствора). Схемы устройств для очистки промывочной жидкости (вибросита, песко-илиотделители, дегазатор, центрифуга). Схема поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия (УНБ-600). Схема обвязки устья при бурении. Схема плашечного превентора. Схема универсального превентора. Схема системы управления устьевым оборудованием. Схема блока очистки буровой установки. Схема пневмоуправления буровой установки БУ2900/175 ДЭП. Схема размещения оборудования БУ3900/225 ЭК-БМ при кустовом бурении. Модуль компрессоров в системе пневмоуправления буровой установки БУ2900/175. Кинематическая схема БУ3000 ЭУК. Кинематическая схема БУ 3200/200 ЭК-БМ Кинематическая схема БУ 8000/500 ДЭР. Кинематическая схема БУ3900/225 ЭК-БМ 31

22. 23. 24. 25.

Схема трехпоршневого насоса одностороннего действия НБТ-950. Кинематическая схема ЦА-320М при цементировании скважин Схема пневматических клиньев ротора Схема талевого блока и кронблока. Контрольная работа № 3

В этой работе необходимо произвести расчет на прочность и долговечность указанных узлов и деталей бурового оборудования. Литература: [1,2,3,8,10,32] Задания для КР-3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

Рассчитать удельную нагрузку на подпятники турбобура 3ТСШ-195. Определить натяжение в струнах талевой системы при оснастке 5×6 и нагрузке на крюке 2МН. Выбрать и рассчитать талевый канат при натяжении ходового конца каната 250 кН. Рассчитать на прочность ствол крюка при нагрузке 1,3 МН. Рассчитать пластинчатый крюк на прочность в опасных сечениях при нагрузке 2 МН. Рассчитать ствол вертлюга УВ-250 на прочность в опасных сечениях. Рассчитать штроп вертлюга при максимальной нагрузке 1,6 МН. Определить количество рядов талевого каната, наматываемого на барабан лебедки ЛБУ 1200 (диаметр каната 32 мм, количество нерабочих витков в первом ряду 10, оснастка 5×6, высота подъема крюка 25 м). Рассчитать на прочность подъемный вал лебедки ЛБУ 1100. Рассчитать на прочность подъемный барабан лебедки установки БУ3000 ЭУК. Определить усилие торможения, прикладываемого к тормозной рукоятке при нагрузке на крюке 1,2 МН. Рассчитать на прочность быстроходный вал ротора Р-560. Рассчитать и выбрать подшипники быстроходного вала ротора Р-560. Рассчитать подшипники стола ротора на прочность при нагрузке 2,5 МН. Рассчитать на прочность и устойчивость шток бурового насоса (на примере УНБ-600). Определение максимальной геометрической высоты всасывания бурового насоса (на примере УНБ-600). 32

17. Рассчитать корпус плашечного превентора ППГ180×350. 18. Рассчитать гидроцилиндр плашечного превентора ППГ230×350. 19. Определение вертикальной нагрузки, действующей на вышку ВМ-41 при нагрузке на крюке 1,5 МН. 20. Определить коэффициент запаса прочность вышки ВМ-41 при действующей вертикальной нагрузке 1,8 МН. 21. Определение объема воздухосборника буровой установки и диаметра основного воздухопровода. 22. Рассчитать внутреннюю трубу вертлюга на прочность при максимальном давлении, развиваемом буровым насосом 20 МПа. Материал изготовления трубы – сталь 40СХ, предел прочность которой 75 кгс/мм2. 23. Рассчитать пружину крюка грузоподъемностью 1300 кН, если диаметр прутка 36мм, средний диаметр пружины 226 мм, рабочий ход пружины 145 мм, материал прутка – сталь 50С. 24. Рассчитать мощность привода ротора при роторном бурении на глубину до 3000м. 25. Рассчитать мощность, необходимую для привода буровой лебедки с максимальным натяжением ходовой струны каната 250 кН. 6. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Тематика курсовых проектов должна отвечать не только учебным целям курса «Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин», но должна быть реальной и увязываться к требованиями производства и технического прогресса. Примерными темами курсовых проектов могут быть следующие: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Оборудование устья скважины (колонная головка, плашечный превентор, управление, обвязка). Ротор со встроенным клиновым захватом установки для вращательного бурения. Вертлюг установки для вращательного бурения скважин. Талевая система: кронблок, талевый блок, крюкоблок установки для бурения скважин. Вышка башенного типа установки для бурения скважин. Вышка мачтового типа установки для бурения скважин. Лебедка установки для вращательного бурения скважин. Ленточный тормоз лебедки для бурения скважин. Стационарный пневматический ключ для свинчивания и развинчивания бурильных труб. 33

10. Устройства для захвата труб для подъема (элеваторы корпусные, створчатые, автоматические и т.п.). 11. Буровой насос установки для вращательного бурения скважин. 12. Гидроциклонный агрегат для очистки промывочной жидкости установки для бурения турбинным или роторным способом бурения скважин. 13. Шиннопневматическая муфта подъемного вала буровой лебедки. 14. Система и узлы пневматического управления установкой. 15. Турбобур односекционный, трехсекционный шпиндельный для бурения скважин. 16. Винтовой забойный двигатель для бурения скважин. 17. Цементировочный агрегат для цементирования скважин. 18. Цементосмесительный агрегат для приготовления раствора при цементировании скважин. 19. Монтаж буровых установок для кустового бурения в условиях Западной Сибири. 20. Компоновка блоков буровых (эшелонная, этажная) при кустовом бурении. 21. Устройства для очистки бурового раствора (вибросита, центрифуги, дегазаторы). 22. Механизм перемещения и выравнивания буровой установки. 23. Устройства для свинчивания-развинчивания труб (ключи механические для свинчивания-развинчивания обсадных и бурильных труб). 24. Устройства для удержания труб на устье скважины (клиновые пневмозахваты, ручные клинья, спайдеры). Кроме примерной тематики, для курсового проектирования могут быть рекомендованы и другие актуальные темы для некоторых нефтепромысловых районов. Задание на курсовое проектирование должно включать тему, целевое назначение проекта, основные данные для проектирования, содержание расчетно-пояснительной записки, объем графических работ. Работа по курсовому проектированию складывается из составления расчетно-пояснительной записки и выполнения графической части проекта, осуществляемой на листах чертежной бумаги. Курсовой проект составляет 4 листа графического материала и 25-30 листов рукописного текста расчетно-пояснительной записки или 18-25 листов машинописного текста. Графический материал и расчетно-пояснительная записка должны полностью соответствовать теме проекта. При выполнении курсового проекта необходимо руководствоваться методическими указаниями по курсовому проектированию. 34

7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1.

Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчет и конструирование бурового оборудования. Учеб. пособие для вузов.- М.: Недра, 1985.- 452 с. 2. Аваков В.А. Расчёт бурового оборудования.- М.: Недра, 1973 3. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. М.: Недра, 1988.- 452 с. 4 Авербух Б.А., Калашников Н.В., Кершенбаум Я.М., Протасов В.Н. Ремонт и монтаж бурового и нефтепромыслового оборудования. Учебное пособие. – М.: Недра, 1976.- 368 с. 5. Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода. М.: Недра, 1981.- 528 с. 6. Кирсанов А.Н., Зиненко В.П., Кардаш В.Г. Буровые машины и механизмы. Учебное пособие для вузов. М.: Недра. 1981 7. Султанов Б.З., Шаммасов Н.Х. Забойные буровые машины и инструменты. Уч. пособие для вузов. М.: Недра, 1976, 239 с. 8. Шульга В.Г., Бухаленко Е.И. Устьевое оборудование нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1978, 235 с. 9. Ильский А.Л. Оборудование для бурения нефтяных скважин. М.: Машиностроение, 1980 10.Северинчик Н.А. Машины и оборудование для бурения скважин. М.: Недра, 1986.- 368 с. 11.Буровое оборудование/Малкин И.Б., Мороз Е.П., Архангельский В.А. и др. в 2-х кн. М.:Недра, 2000. 12.Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование./под. ред Гусмана А.М., Порожского К.П. Екатеринбург: УГГГА, 2002. 592 с. 13. Колчерин В.Г., Колесников И.В., Копылов В.С., Баренбойм Ю.Л. Новое поколение буровых установок Волгоградского завода в Западной Сибири. Сургут: ГУП ХМАО, Сургутская типография, 2000 г. – 320 с. 14. Трубы нефтяного сортамента. Справочное руководство под ред. Сараяна А.Е. М.: Недра, 1987.- 488 с. 15.Денисов П.Г. Сооружение буровых. М.: Недра, 1989.- 397 с. 16.Скрыпник С.Г. Сооружение буровых на суше. М.: Недра. 1991.- 360 с. 17.Гульянц Г.М. Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию, - М.: Недра, 1989 – 384 с. 18.Палашкин Е.А. Справочник механика по глубокому бурению. – М.: Недра, 1981 – 510 с. 19.Гноевых А.Н., Лобкин А.Н., Абубакиров В.Ф., Скрыпник С.Г. Справочник монтажника буровых установок. – М.: Недра, 1997 – 487 с. 20.Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели. Справочное пособие: М.:ОАО «Издательство «Недра», 1999. – 342 с. 35

21. Николич А.С.Поршневые буровые насосы,-М.,Недра,1973. 22.Верзилин О.И. Современные буровые насосы,М.,Машиностроение,1971 23.Гульянц Г.М. Противовыбросовое оборудование, стойкое к сероводороду. Справочное пособие.-Недра,1983. 24.Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы. –М.: Недра, 1989. 25. Караев М.А. Гидравлика буровых насосов. - М.: Недра, 1975. 26. Гусман М.Т. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. – М.: Недра, 1976. 27. Куцын П.В.,Бадалов О.Н., Гаджиев Б.А. Механизация работ при строительстве нефтяных и газовых скважин. Справочник рабочего. – Недра, 1989. 28. Масленников К.И. Породоразрушающий инструмент. Справочник. – Недра, 1991. 29. Раабен А.А., Шевалдин П.Е., Макустов Н.Х. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования. – М.: Недра, 1989. 30. Антонов А.А. Пневматические фрикционные муфты в нефтяной промышленности. – М.: Недра, 1973. 31. Элияшевский И.В., Орсуляк Я.М., Сторонский М.Н. Типовые задачи и расчеты в бурении. – М.: Недра, 1974. – 504 с. 32. Гусман М.Т., Любимов Б.Г., Никитин Г.М. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. – М., 1976. 33. Трубы нефтяного сортамента: международный транслятор-справочник/ Под ред. Вяхирева Р.И., Кершенбаума В.Я. – М, 1997. 34. Воевода А.Н., Карапетян К.В., Коломацкий В.Н. Монтаж оборудования при кустовом бурении скважин. – М.: Недра, 1987, 207 с. 35. Абубакиров В.Ф., Буримов Ю.Г., Гноевых Л.Н., Межлумов А.О., Близнюков В.Ю. Буровое оборудование: справочник в 2-х томах. – М.: ОАО «Недра», 2003.

Подписано к печати Заказ № Формат 60х84 1/16 Отпечатано на RISO GR 3750

Бум.писч. №1 Уч. - изд. л. 2 Усл. печ. л. 2 Тираж 200 экз.

Издательство “Нефтегазовый университет” Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Тюменский государственный нефтегазовый университет” 625000, г.Тюмень, ул.Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства “Нефтегазовый университет”, 625000, Тюмень, ул.Володарского, 38

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА Кафедра «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности»

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА СУШЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ и контрольные задания по дисциплине «Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин» для студентов заочного обучения специальности 170200 (МОП)

Председатель РИС _________(Перевощиков С.И.)

Подписи авторов и контактные телефоны:

Проректор __________________ "___" __________________200_г. Рассмотрено на заседании кафедры МОН и ГП протокол № ____от ______200_г. Зав.кафедрой МОН и ГП ______________В.Н. Сызранцев Рассмотрено на заседании методической комиссии института нефти и газа Протокол № __от _______200_г. Подпись _____________________ (председателя методсовета)

Тюмень 2003