Изготавливают колонные головки для оборудования скважин и с большим числом обсадных колонн: трех-, четырех- и пятиколонных. Принципиальные и конструктивные схемы таких колонных головок аналогичны.
Однофланцевая колонная головка (Ндп. нижняя колонная головка; двухрядная колонная головка): Устьевая колонная головка с одним верхним присоединительным стволовым фланцем, устанавливаемая на обсадной колонне.
Двухфланцевая колонная головка (Ндп. промежуточная колонная головка; однорядная колонная головка): Устьевая колонная головка с двумя соосными присоединительными стволовыми фланцами, устанавливаемая на фланец устьевого оборудования.
Клиньевая колонная головка: Устьевая колонная головка, в которой обвязываемая колонна закрепляется на клиньевом трубодержателе.
Резьбовая колонная головка: Устьевая колонная головка, в которой обвязываемая колонна закрепляется на резьбовом трубодержателе.
Способы монтажа и транспортировки буровых установок.
Существует три метода монтажа буровых установок: обычный (индивидуальный), мелкоблочный и крупноблочный.
Обычный метод монтажа буровых установок заключается в индивидуальном монтаже оборудования и строительстве сооружений установки с применением фундаментов однократного использования. В этом случае строят бетонные или деревянные фундаменты отдельно под каждый агрегат установки. На рис.135 показаны конструкции наиболее распространенных фундаментов однократного использования. При повторном монтаже буровую установку разбирают на агрегаты и узлы и перевозят на универсальном транспорте на новую точку бурения, где вновь строят фундаменты, сооружения и монтируют оборудование.
Обычный метод монтажа буровых установок связан с большим комплексом трудоемких работ (строительных, плотничных, слесарных, подсобно-вспомогательных и др.), выполняемых на месте монтажа, что вызывает удлинение срока монтажа буровых установок. Поэтому этот метод в настоящее время применяется очень редко, только при монтаже буровых установок большой грузоподъемности.
Мелкоблочный метод монтажа буровых установок заключается в том, что агрегаты и узлы установки монтируют не на бетонных или деревянных фундаментах, а на металлических основаниях. Металлическое основание со смонтированным на нем каким-либо узлом установки составляет мелкий блок (рис.136). Количество мелких блоков буровой установки определяется конструкцией установки, условиями разработки месторождения и географическими условиями, обычно буровая установка расчленяется на 15-20 мелких блоков. Габаритные размеры и вес мелких блоков позволяют перевозить их на универсальном транспорте или волоком, а в труднодоступных районах - на вертолетах.
Этот метод монтажа буровых установок широко применяют в разведочном бурении, а в некоторых районах и в эксплуатационном бурении, когда местные условия не позволяют перевозить установки крупными блоками.
Крупноблочный метод монтажа буровых установок заключается в перевозке агрегатов и узлов установки крупными блоками на специальном транспорте (тяжеловозах), установке блоков на фундаменты и соединении коммуникаций между ними. При этом буровую установку расчленяют на два-три блока весом по 60-120 т. Крупный блок состоит из металлического основания, перевозимого на специальных транспортных средствах, и смонтированных на нем агрегатов и узлов буровой установки, кинематически связанных между собой (рис.137). При перевозке таких блоков почти не нарушаются кинематические связи узлов установки и коммуникаций и не демонтируются укрытия, что позволяет исключить трудоемкие работы, выполняемые при обычном методе монтажа, такие как строительные, плотничные, слесарные и ряд подсобно - вспомогательных. Применение крупных блоков позволяет сократить сроки монтажа буровых установок до минимума. Крупноблочный метод монтажа буровых установок широко применяется в эксплуатационном бурении.
Каждому типу буровой установки соответствуют своя кинематическая и монтажная схемы, в которые входят различные агрегаты. Однако при конструктивном различии установок в их комплексе встречаются агрегаты, необходимые в любой из компоновок. Это вышки. Талевые системы, грузоподъемные лебедки, роторы, вертлюги, приводные механизмы (шестеренчатые или цепные редукторы, клиноременные передачи), двигатели и насосы для перекачки промывочных жидкостей. Они различаются техническими характеристиками, конструктивным исполнением, габаритными размерами и массами. Но все они должны быть кинематически связаны определенной монтажной схемой, определяющей местоположение каждого агрегата относительно друг друга.
Поэтому при монтаже каждой установки приходится выделять отдельно монтаж:
1. Каждого агрегата, входящего в комплекс любой буровой установки;
2. Узлов и систем управления агрегатами, входящими в комплекс установки;
3. Технологических трубопроводов для перекачки промывочной жидкости, топлива, сжатого воздуха и отопления;
4. Приводных механизмов;
5. Вспомогательного оборудования, необходимого для приготовления и очистки промывочной жидкости, обогрева буровой установки, сохранения запасов горюче-смазочных материалов и т.д.
В связи с этим для монтажа буровой установки необходимо осуществить следующие работы:
1. Планировочно - разбивочные и подготовительные;
2. Строительство фундаментов и оснований под буровую вышку, буровое, силовое и вспомогательное оборудование;
3. Монтаж буровой вышки;
4. Строительство привышечных соединений;
5. Монтаж бурового, механического и силового оборудования;
6. Монтаж электрооборудования;
Перечисленные этапы работ выполняют специалисты соответствующих бригад (подготовительной, строительной, специализированной или комплексной вышкомонтажной) в последовательности, определяемой методом монтажа, который применен при сооружении данной буровой.
Транспорт относительно небольшого по массе и габаритам оборудования (средних насосов, компрессоров, станков) выполняется стандартными транспортными средствами. С внедрением крупного блочного монтажа, например, буровых установок, с перенесением основного объема монтажных работ на заводы изготовители, перед транспортировками возникли серьезные инженерные задачи транспорта и погрузочно-разгрузочных работ.
Для перевозки по железной дороге крупногабаритных и массивных блоков для нефтяной и газовой промышленности применяют нормальные четырехосные платформы грузоподъемностью 60-70 т. Длина железнодорожной платформы 13 м, ширина 2.77-2.87 м высота головки рельсов 1.3 м. Для такелажа блоков с платформы на автотранспорт имеются мощные железнодорожные краны.
Транспорт массивных блоков по автомобильным дорогам с покрытиями всех категорий выполняется на автомобильных прицепах - трейлерах большой грузоподъемности. Прицепы снабжены гидро- или пневмотормозами. Подвеска колес балансирная, что обеспечивает независимое их положение и равномерное распределение нагрузки.
Для транспорта массивных грузов по бездорожью в разных погодных условиях применяют гусеничные тяжеловозы, тележки, прицепы и лыжи. Неровности местности могут вызвать значительные перкосы грузовой платформы и нарушение точности монтажа транспортируемого объекта, что, очевидно, весьма нежелательно, так как вызывает необходимость проверки качества сборки на месте установки объекта (проверка соосности агрегатов, надежности крепления, регулировки). Здесь целесообразно использовать опору платформы на три точки так же, как при транспорте крупных блоков буровых установок.
Следует учитывать, что наименьший по расстоянию путь не всегда кротчайший по времени (очевидно, что препятствие проще обойти чем преодолеть). На ровных участках местности ширина трассы для транспорта блоков буровых установок должна составлять 16 метров. При боковых уклонах трассу расширяют до 40 м. для прохода страхующих с боков тракторов.
На предприятиях нефтяной и газовой промышленности все шире используется самолеты и вертолеты для транспорта и монтажа массивного оборудования. Воздушные тяжеловозы- самолеты АН-24, вертолеты МИ-6 полностью вошли в практику транспортных и монтажных работ. Создан вертолет грузоподъемностью 40 т.
Специфические особенности воздушного транспорта оказывают влияние и на конструкцию оборудования. Так для разведочного бурения скважин на трудноосваиваемых в транспортном соотношении площадях, разработан вариант мелкоблочной буровой установки Бу-75БрМ для перевозки воздушным транспортом.
Применение воздушного транспорта оборудования весьма эффективно, особенно в труднопроходимых и малодоступных районах (тайга, болота, горы). Кроме того практика бурения в Западной Сибири показала, что в некоторых случаях вертолетный транспорт экономически более выгоден по сравнению с перевозкой тракторами, учитывая необходимость строительства хотя бы примитивных дорог. Следует также учитывать , что воздушный транспорт более оперативен, позволяет избежать сезонности работ и увеличить коэффициент оборачиваемости оборудования на 35-40 %. Однако есть и воздушном способе транспортировке свои особенности (крепление грузов, подготовка взлетно-посадочных полос и площадок, сортировка и размещение грузов).
Схемы работы комплексов механизмов для механизации АСП-3
Схема работы механизмов АСП-3 показана на рисунке . При спуске труб порядок работы механизмов следующий:
1. Талевый блок находится в крайнем нижнем положении. Клинья удерживают колонну труб. Ключ АКБ находится в исходном положении. Механизм захвата освобождает свечу, находящуюся над центром скважины.
2. Талевый блок поднимается по свече, которая вверху удерживается центратором. Ключ АКБ свинчивает свечу с колонной труб. Клинья удерживают колонну. Механизм расстановки свечей перемещает захват от центра скважины.
3. Талевый блок продолжает подниматься и начинает поднимать центратор. Ключ АКБ заканчивает свинчивать свечу с колонной труб. Клинья продолжают удерживать колонну. Механизм расстановки продолжает движение.
4. Талевый блок находится в крайнем верхнем положении. Элеватор удерживает колонну труб. Клинья подняты. Центратор в верхнем положении. Ключ АКБ находится в верхнем положении. Механизм расстановки подводит захват к очередной свече, установленной на подсвечнике.
5. Талевый блок опускает колонну. Клинья подняты. Центратор опускается. Ключ АКБ в исходном положении. Механизм расстановки начинает перемещать свечу к центру скважины.
6. Талевый блок опускает колонну. Клинья подняты. Ключ АКБ находится в исходном положении. Механизм расстановки начинает перемещать свечу к центру скважины.
7. Талевый блок находится в крайнем нижнем положении. Клинья удерживают колонну. Ключ АКБ находится в исходном положении. Механизм расстановки начинает перемещать свечу к центру скважины.
При подъеме труб механизмы работают в обратной последовательности.
Модуль компрессоров в системе пневмоуправления буровой установки БУ-2900/175.
Пневматическая система буровой установки снабжается воздухом модулем компрессоров производительностью 3-5м3 при давлении 8-10 кгс/см2. На буровой установке БУ-2900/175 применяется два модуля компрессоров, один из которых является резервным. В дизельных буровых установках, привод одного компрессора осуществляется от главного привода, второго от электродвигателя, а в установках с электроприводом привод обоих компрессоров осуществляется от индивидуальных электродвигателей.
В модуле компрессоров устанавливаются поршневые, двухступенчатые компрессоры простого действия типа К-5М (с дизельным приводом) и КСЭ-5М (с электрическим приводом) с давлением воздуха 0,8 МПа.
Компрессор К-5М V-образный, простого действия , 2-х ступенчатый, четырехцилиндровый с воздушным охлаждением. Он состоит из картера 2, блоков цилиндров первой 13 и второй 9 ступеней давления, установленных на картере V-образно, и коленчатого вала 3. Коленчатый вал смонтирован на двух конических подшипниках, расположенных в торцевых крышках 5 и 6 картера. На одном конце коленчатого вала насажен маховик 4, соединенный с муфтой привода, а на другом - клиноременный шкив 7 привода вентилятора. На мотылевых шейках коленчатого вала, развернутых друг к другу на 1800, смонтированы нижние разъемные головки шатунов первой 15 и второй 8 ступеней. В верхние неразъемные головки шатунов посажены полые поршневые пальцы плавающей конструкции. Нижние разъемные головки шатунов имеют баббитовую заливку, а верхние - бронзовые втулки. Снизу в нижние головки шатунов ввинчены трубчатые черпаки 16, которые при вращении коленчатого вала захватывают масло из картера и разбрызгивают его на все трущиеся поверхности компрессора.
Сверху на блоках цилиндров установлены клапанные головки 11, которые закрыты клапанными крышками 12. Клапанные головки представляют собой чугунную плиту с прорезями для всасывающих и нагнетательных пластинчатых, самодействующих клапанов. Все клапаны имеют идентичную конструкцию и отличаются размерами и числом прорезей. Внутренняя полость каждой клапанной крышки разделена на две части: в одной установлен всасывающий клапан, а в другой - нагнетательный.
При движении поршня первой ступени вниз в цилиндре образуется разряжение, под действием которого пластины (ленты) всасывающих клапанов прогибаются вниз, открывая прорези для прохода воздуха в цилиндр первой ступени.
При движении поршня вверх воздух в цилиндре первой ступени сжимается до давления 1,7-2,4 кгс/см2, поднимает пластины нагнетательного клапана и поступает в нагнетательную полость клапанной крышки, а затем по трубопроводу - в холодильник. При сжатии в цилиндре первой ступени воздух нагревается до температуры 150-1650С, а в холодильнике охлаждается до температуры 40-600С.
Из холодильника воздух по трубопроводу поступает через всасывающую полость клапанной крышки и всасывающий клапан в цилиндр второй ступени, где сжимается до рабочего давления, а затем через нагнетательный клапан и нагнетательную полость клапанной крышки нагнетается в трубопровод, по которому поступает в воздухосборник. В воздухосборнике воздух охлаждается.
Холодильник и блоки цилиндров обдуваются вентилятором 1. Приводом вентилятора является клиновой ремень от шкива 7, установленного на конце коленчатого вала.
Расчет на прочность ствол крюка при нагрузке 1,3 мН
Ствол крюка. Материалом ствола, как правило, являются легированные стали (34ХН1М, 40ХН и др.) с пределом текучести не ниже 600 МПа.
Дано: нагрузка на крюке-1.3 мн. Выбираем крюк У5-130-2 пластинчатый трехрогий с максимальной грузоподъемностью 160 т.
внутренний диам-р резьбы-0.1525м.
наружный диаметр резьбы-0.156м.
шаг резьбы- 0.006м.
число витков резьбы- 16.
радиус вилки - 147мм.
диаметр отверстия - 147 мм.
толщина вилки- 60мм.
Верхний конец ствола резьбовой конструкции. Опасные сечения I - I, II - II, III - III.(см. рис.)
Ствол в резьбовой части рассчитывается на растяжение с учетом коэффициента концентрации напряжения.
у = k * = k * [у],
где у - напряжение в опасном сечении нарезанной части ствола [МПа]; F - площадь поперечного сечения ствола по внутреннему диаметру резьбы, м2; d1 - внутренний диаметр резьбы, м; k - коэффициент концентрации напряжений.
[у] = 600 / 3 = 200 МПа. Qmax = 1.3 МПа. d1 = 0.1525 м.
у = k * = k * = 71,172 МПа [у] = 200 МПа.
Резьба рассчитывается на изгиб, срез и смятие. Определяем изгибающий момент действующий на виток резьбы, рассматриваемой, как защемлённая консольная балка, на которую действует сосредоточенная сила. Расчет на изгиб витков резьбы осуществляется по формуле:
у = ,
где d0 - наружный диаметр резьбы; б - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилия по виткам, условно принимаемый равным 0,4; в - коэффициент, зависящий от профиля резьбы в = 0,65; s - шаг резьбы; z - число витков резьбы, z = 16.
у = = = 146,173МПа
На срез витки рассчитывают:
ф = [ф]
ф = = 106,273 МПа < [ф] = 200 МПа.
ф = = 108,712 МПа < [ф] = 200 МПа.
Расчет на смятие:
=
= = 239,5 МПа.
Вилка ствола. Сечение II - II работает на растяжение.
,
где R - радиус вилки R = 147мм, d - диаметр отверстия d = 147 мм. С - толщина вилки, С = 60мм.
= = 73,696 МПа < = 200 МПа.
Сечение III - III проверяется по формуле Ляме.
где Pu - интенсивность давления.
Pu = ,
где d - диаметр отверстия d = 147мм. l - ширина вилки ствола,
Pu = = 17,687 кН*м.
= 29,478 МПа.
мах = 29,478 МПа [ ] = 200 МПа
Вывод: Условие прочности соблюдено.
Список используемой литературы
1. Баграмов Р. А. «Буровые машины и комплексы»
2. Ильский А. Л., Миронов Ю. В. «Расчет и конструирование бурового оборудования».
3. Ефимченко С.И., Прыгаев А.К. Расчет и конструирование машин и оборудования. (Стр. 556).
Страницы: 1, 2
