Система верхнего привода буровых установок

ХарактеристикаЗначение1ПроизводительПромТехИнвест2НаименованиеПВГ-16003ТипВСП4Грузоподъемность, не менее, короткая тонна1325Грузоподъемность, не менее, т1206ПриводГидравлический7Максимальный крутящий момент, Нм (кг*м)15700 (1600)8Максимальная скорость (частота) вращения выходного вала, рад/сек.

Система верхнего привода буровых установок

Отчет по практике

Геодезия и Геология

Другие отчеты по практике по предмету

Геодезия и Геология

Сдать работу со 100% гаранией
и бурении скважин на нефть и газ силовой вертлюг выполняет функции крюка, вертлюга, ротора, механических ключей. При его пользовании не нужна бурильная ведущая труба и шурф под нее, а также намного облегчается труд помощника бурильщика, поскольку элеватор механически подается в необходимую позицию. Вместо наращиваний одиночками можно наращивать бурильную колонну трёхтрубными свечами.

Главная особенность СВП - возможность монтировать его в любое время проводки скважины, практически не прерывая бурения.

Основной недостаток существующих конструкций силовых вертлюгов - высокая стоимость.

 

Рисунок 1 - Схема конструкции СВП

 

2.3 Преимущества и недостатки электрических и гидравлических приводов

 

Наиболее известные зарубежные производители систем верхнего привода (Varco, Tesco, Canrig, National Oilwell, Bentec и др.) предлагают СВП как в гидравлическом, так и в электрическом (постоянного и переменного тока) исполнении. При этом электрические версии ВСП могут питаться как от источника электроэнергии буровой площадки, так и от автономного дизель-генератора.

Основные преимущества СВП с электрическим приводом:

малая удельная масса подвесной части и, следовательно, минимальный износ талевого каната;

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

компактность подвесной части;

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

реверсивность;

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

свобода компоновки подвесной части.

Основными недостатками СВП с электрическим приводом являются:

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

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

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

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

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

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

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

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

Дополнительными преимущества СВП с гидроприводом являются:

расширение скоростного (силового) диапазона при меньшей входной мощности за счет применения гидромоторов с переменным рабочим объемом (привод оснащен системой клапанов, позволяющих изменять рабочий объем гидромотора в два раза). Это позволяет получить несколько ступеней на внешней характеристике и, в отличие от СВП с электроприводом, в диапазоне оборотов выходного вала от 50 до 200 об/мин работать на режиме, близком к режиму постоянной мощности.

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

достоинством гидроприводных СВП является возможность сделать выбор в пользу применения безредукторного привода на основе использования высокомоментных гидромоторов, что легло в основу создания семейства СВП отечественного производства.

 

 

Рисунок 2 - СВП с электрическим приводом

 

 

2.4 Историческая справка

 

Весь прошлый век нефтяники и газовики работали квадратом и ротором. Бурильная колонна с квадратом, несмотря на все его минусы, до сих пор обычное явление на буровой.

В 1983 г. на смену классическому способу вращения буровой колонны при помощью Келли-штанги пришли буровые машины (DDM - Derrick Drilling Machine). Первая установка под названием DDM 650 DC была выпущена компанией Aker Kvaerner в 1984 г. Она имела электрический привод постоянного тока и грузоподъемность 650 т и предназначалась для морских буровых платформ. Дальнейшее развитие этой системы привело к появлению гидравлического верхнего привода на установке DDM HY 500/650, выпущенной в 1987 году. Вследствие необходимости увеличения крутящего момента в 1989 г. были разработаны двухприводные установки: DDM 500/650 EL и DDM 650 HY. В 1993 году на рынке появилась 2-х приводная установка DDM 650 EL "Frontier", обладающая мощностью 2100 л.с. и крутящим моментом 8800 Нм. По неофициальным данным один из покупателей использовал "Frontier" для бурения скважины глубиной 12000 м.

К 1996 г. способ бурения верхним приводом стал основным методом бурения морских скважин. Значительная часть скважин на суше сейчас также бурится с применением СВП. Для продвижения СВП на новые рынки по всему миру компанией Maritime Hydraulics был разработан портативный СВП. Для малогабаритных скважин ("slim-hole") разработан портативный СВП, обеспечивающий высокоскоростное (600 об./мин.) бурение.

Метод верхнего привода, первоначально разработанный американскими специалистами, изменил жизнь буровой бригады, во многом облегчая ее работу. Верхний привод позволяет провернуть бурильную колонну в нужном направлении, в каком бы положении она не находилась. Кроме того, процесс бурения верхним приводом исключает необходимость использования дополнительных манипуляций и дополнительных инструментов при буровых работах. СВП предназначена для быстрой и безаварийной проводки вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин при бурении, совмещая в себе функции вертлюга и ротора. Система верхнего привода в последнее время становится наиболее популярным способом бурения нефтяных и газовых скважин. Применение СВП предусмотрено новыми правилами безопасности в нефтяной промышленности при условии, что длина горизонтального участка составляет более 300 метров. СВП обеспечивает безаварийное быстрое бурение вертикальных и горизонтальных скважин. СВП оснащается комплексом устройств для выполнения спускоподъемных операций.

Система Верхнего Привода обеспечивает:

Вращение бурильной колонны при бурении, спуско-подъемных операциях, проработке и расширке ствола скважины методом "сверху-вниз" и "снизу-вверх";

Свинчивание, закрепление, раскрепление и развинчивание бурильных колонн. Закрепление трубных соединений с контролируемым оператором моментом

Проведение спуско-подъемных операций;

Проведение операций по спуску обсадных колонн;

Наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками;

Проворачивание бурильной колонны при бурении забойным двигателем;

Промывку скважин;

Расхаживание с промывкой бурильных колонн при ликвидации аварий и осложнениях.

Подачу свечей бурильных труб к гребенке полатей верхового;

Проводить необходимые работы на шурфе.

Дистанционное управление системой выдвижения, задвижкой и элеватором;

Полностью реверсируемая работа.

Основные преимущества СВП:

сокращение объема и времени вспомогательных операций (например, наращивание труб при бурении);

расширение ствола скважины при спуске и подъеме инструмента;

повышение точности проводки скважин при направленном бурении;

снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну;

облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения и промывки;

повышение безопасности буровой бригады;

сокращение сроков бурения и, в целом, строительства скважин.

 

Рисунок 2 - Первая установка под названием DDM 650 DC

 

 

3. Эксплуатационные преимущества СВП

 

Экономия времени на наращивание труб при бурении. Наращивание колонны бурильных труб свечой длиной 28 метров позволяет устранить каждые два из трех соединений бурильных труб.

Уменьшение вероятности прихватов бурильного инструмента. Силовой вертлюг позволяет в любой необходимый момент времени при спуске или подъеме инструмента элеватором в течение 2...3 минут соединить с бурильной колонной и восстановить циркуляцию бурового раствора и вращение бурильной колонны, тем самым предотвратить прихват инструмента.

Расширение (проработка) ствола скважины не только при спуске, но и при подъеме инструмента.

Повышение точности проводки скважин при направленном бурении. При использовании отклонителя с гидравлическим забойным двигателем для измерения угла скважины свечу можно удерживать в заданном положение по всей длине свечи, что приводит к лучшей ориентации колонны и меньшему числу контрольных съемок.

Бурение

Похожие работы

< 1 2 3 4 5 > >>