Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Выбор установки для подземного ремонта скважинСтр 1 из 4Следующая ⇒
Практическая работа № 1 Выбор установки для подземного ремонта скважин
Введение. Выбор необходимого наземного оборудования и инструмента для ремонта скважин производят исходя из категории и разновидности предстоящего подземного ремонта. Для ремонта скважин используют подъемные лебедки, монтируемые на самоходной транспортной базе – автомобиле или тракторе. Лебедка может монтироваться совместно с вышкой, талевой системой и другим оборудованием. В этом случае оборудование в целом называют подъемной установкой, а при более полной комплектации (насосом, ротором, вертлюгом и др.) – комплексом подъемного оборудования. Если на тракторе монтируют только лебедку, такой механизм называют подъемником. В самоходных установках и подъемниках для привода лебедки и других вспомогательных механизмов, как правило, используют двигатель самой транспортной базы. Передача вращения осуществляется от механизма отбора мощности, через трансмиссию и коробку скоростей на барабан лебедки, при вращении которого наматывается или разматывается канат. Выбор установки, комплекса оборудования и инструмента зависит от глубины ремонтируемой скважины, характера и степени сложности работ. Основным критерием для выбора вышки и оборудования является их грузоподъемность.
Цель работы Целью работы является ознакомление с основными узлами подъемного агрегата для ремонта нефтяных и газовых скважин, агрегатов, расчета и выбор агрегата, оборудования и талевой оснастки.
Задание: 1. Произвести расчет веса спускаемой подвески, выбрать подъемник (подъемную установку, комплекс подъемного оборудования) для ремонта скважины в соответствии с полученными расчетными данными. Исходные данные по вариантам изложены в таблице 1 2. Определить максимальную, вертикальную нагрузку, действующую на мачту. 3. Произвести расчет талевой оснастки, выбрать схему оснастки и талевый канат. 4. Графически изобразить схему запасовки канатов талевой системы. 5. Определить максимальную глубину спуска колонны НКТ с учетом выбранной оснастки.
Таблица 1 – исходные данные для расчета заданий
Для уточнения параметров спускаемой трубы и прочих параметров можно воспользоваться: ГОСТ 23786-79 - Трубы бурильные из алюминиевых сплавов ГОСТ Р 50278-92 - Трубы бурильные с приварными замками ГОСТ 633-80 - Трубы стальные НКТ ГОСТ16853-88 - Канаты стальные талевые для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения.
Для определения веса подвесного оборудования можно использовать любые табличные данные, которые отражают значения, соответствующие действительности, Например (ВЗД Д-105 масса-180 кг; долото 3-х шарошечное 125 мм – 7 кг)
Часть 1 - Расчет грузоподъемности и выбор подъемника Для ремонта скважины
Выбор подъемной установки
В процессе ремонтных работ на вышку (мачту) действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Выбор вышки производят по вертикальным нагрузкам, для чего определяют максимальное значение, которое может испытывать вышка в процессе ремонта скважины.
А Б рисунок 1 2. Следующим этапом определяем вес колонны насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину по формуле (2), исходя из веса колонны, можно будет подобрать мачту по грузоподъемности.
(2)
где qнкт – вес 1 м гладкой насосно-компрессорной трубы, Н (приложения, табл. 1.3); L – длинна колонны, м; qм – вес муфтового соединения НКТ, Н; l – средняя длинна трубы, м. При выполнении расчетов веса колонны НКТ вес труб и муфт необходимо перевести в Н, т.к. в таблице 1.3 приложений он дан в килограммах. Для перевода ньютонов в килограммы можно воспользоваться формулой 3
(3) Где, F - вес инструмента в килоньютонах; m - вес инструмента в килограммах. 3. Определяем статическую нагрузку, действующую на крюк, с учетом облегчения веса труб в буровом растворе
(4)
Где, К – коэффициент, учитывающий затяжки и прихват колонны (К = 1, 25…1, 30); Gк – вес колонны, кН; ρ бр , ρ м – плотность соответственно бурового раствора и материала труб, кг/м3. Исходя из максимальной нагрузки на крюке, для производства ремонтных работ в данной скважине в первом приближении выбираем подъемный агрегат оборудованный вышкой–мачтой грузоподъемностью соответствующей расчетной максимальной нагрузке (приводится техническая характеристика установки). В соответствии с выбранной установкой подбираем комплект оборудования талевой системы (приводятся технические характеристики выбранного оборудования).
4. Рассчитать вес талевой системы (4)
где qкб – вес кронблока КБЭР; qтб – вес талевого блока; qкр – вес крюка.
5. Число рабочих струн оснастки талевой системы определяем по формуле
(5)
где РItk– наибольшее тяговое усилие на набегающем конце талевого каната на I скорости (берётся характеристики выбранной установки); η тс – к. п. д. талевой системы.
К. П. Д. талевой системы зависит от числа шкивов, кронблока и талевого блока.
Согласно расчету принимаем оснастку в соответствии с оснасткой выбранной установки. Количество струн принимаем равным в соответствии с талевой оснасткой выбранной установки (при оснастке 2х3 – n = 4; при оснастке 3х4 – n = 6 и т.д.).
6. Определить допустимую глубину спуска колонны НКТ с учетом выбранной оснастки
(6) где β – коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шкивов и каната о шкивы (равен 1, 03–1, 04, принимаем 1, 03); PIтк – максимальное натяжения каната, Н (берется из характеристики выбранной установки); n – число струн талевой оснастки (число струн талевой оснастки без ходового и неподвижного концов, рис. 1.1); q´ – вес 1 м НКТ с учетом веса муфт, Н
q´ = Gкр / L (7) где L длина колонны НКТ, м; Gкр –вес колонны насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину, рассчитанный по формуле (1.2). По результатам расчёта и выбранной оснастке необходимо сделать вывод, можно ли проводить работы в скважине с насосно-компрессорными трубами, которые заданы (по условию задания) на проектную глубину.
7. Определить натяжение ходового и неподвижного концов, а также натяжение рабочих струн талевого каната. При подъеме колонны труб наибольшее натяжение возникает в ходовом конце талевого каната, наименьшее – в неподвижном. Схема распределения усилий в струнах талевого каната приведена на рис. 1.1.
8. При подъеме колонны натяжение ходового конца талевого каната определяют по формуле
(8)
где Роб – вес поднимаемого оборудования (например, якоря и отсекателя Роб = 8, 0 кН).
9. Определить натяжение неподвижного конца талевого каната по формуле (9)
10. Подставляя полученные цифровые значения в формулу (1), получим:
Принимаем Рmax (округляя до целого числа) переводим и делаем заключение (соответствует или нет выбранная предварительно установка заданным условиям). Пример расчета Выбрать оборудование, вышку и оснастку талевой системы для производства работ в скважине, при следующих данных (в нашем случае планируется осваивать скважину после бурения ): 1. спускаем в скважину СБТ-73, толщина стенки - 9мм; 2. длина спуска инструмента - 2750м; 3. плотность бурового раствора -1160 кг/м3. 4. плотность металла труб - 7840 кг/м3 Решение 1. Определим максимальную, вертикальную нагрузку, действующую на вышку, для этого необходимо рассчитать все неизвестные компоненты уравнения. Для начала, определим вес колонны, спускаемых в скважину, по формуле 2. При выполнении расчетов веса труб и муфт необходимо перевести в Ньютоны. Вес одного метра СБТ-73 при толщине стенки равной 9мм равен 14, 2кг, тогда qнкт в Ньютонах будет равен qнкт = 14, 2 х 9, 81 = 139, 302Н, qм- вес муфтового соединения НКТ 4, 7 кг, будет равен в Ньютонах qм = 2, 5 х 9, 81 = 46, 107Н, тогда Среднюю длину тубы выбираем в соответствии с гостом - 11.5м (в зависимости от типа трубы обучающемуся разрешается выбирать длину трубы, в зависимости от предлагаемого изготавливаемого диапазона путем вычисления среднего арифметического значения.) Gкр = 139.302∙ 2750+46.107∙ (2750/11.5) = 394106Н = 394.106кН Переводим полученное значение в тонны, 1тонна = 9.81кН Gкр = 394.106/9.81 = 40.18 тонны, т.е вес подвески из СТБ-73 составляет 40.18 тонн
2. Определим статическую нагрузку, действующую на крюк, с учетом облегчения веса труб спущенных в скважину. В данном случае считается, что скважина полностью заполнена жидкость заданной плотность до устья.
где К – коэффициент, учитывающий затяжки и прихват колонны (К = 1, 25–30); Gк – вес колонны, кН; ρ бр , ρ м – плотность соответственно бурового раствора и материала труб, кг/м3. Тогда, приняв К = 1, 3 определим статическую нагрузку, действующую на крюк Т.е в случае затяжки инструмента, свыше собственного веса на 30%, максимальный вес на крюке будет составлять при переводе - 44.5 тонны.
Исходя из рассчитанной нагрузки на крюке, которая составляет 436.5 кН, для производства ремонтных работ в данной скважине в первом приближении выбираем подъемный агрегат типа УПА - 60, грузоподъемностью 60т. Техническая характеристика подъемника приведена в приложений. 4. Определяем вес талевой системы, по формуле, значения параметров берем в таблице 5
где qкб – вес кронблока КБЭР-50 (равен 7, 64 кН); qтб – вес талевого блока БГЭ-50 (равен 5, 17 кН); qкр – вес крюка КрЭ-50 (равен 2, 69 кН)
Получаем Ртс = 7, 64 + 5, 17 + 2, 69 = 15, 5 кН, или 15.8т.
5. Число рабочих струн оснастки талевой системы определим по формуле где РIтm - наибольшее тяговое усилие на набегающем конце талевого каната на I скорости, для подъемника А - 50М РIтm = 100 кН (см. тех характеристики агрегата); η тс - к. п. д. талевой системы, равный 0, 85.
К. п. д. талевой системы зависит от числа шкивов, кронблока и талевого блока.
n = 242, 63/100·0, 85 = 2, 854 т.е 3 струны, согласно расчета и выбранному агрегату принимаем оснастку 3× 4 с креплением неподвижного конца талевого каната диаметром 25 мм к серьге в основании вышки (число рабочих струн – n = 6).
6. Определим допустимую глубину спуска инструмента с учетом выбранной оснастки где β – коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шкивов и каната о шкивы (равен 1, 03 - 1, 04, принимаем 1, 03); PImm - наибольшее тяговое усилие на набегающем конце талевого каната на 1 скорости; n - количество рабочих струн талевой оснастки; q´ - вес 1 м СБТ-73 с учетом веса муфт, Н q´ = Gкр / L, где L длина колонны СБТ, м; Gкр - вес инструмента, спускаемый в скважину, рассчитанный по формуле (2) q´ = Gкр / L = 394 / 2750= 0, 14327 кН = 143.27Н или 14.5кг Рассчитываем глубину спуска инструмента
Таким образом, при выбранной нами оснастке 3× 4 можно проводить работы в скважине с СБТ- 73 мм до глубины 4517м, что является достаточным.
7. Определяем натяжение ходового и неподвижного концов, а также натяжение рабочих струн талевого каната. При подъеме колонны натяжение ходового конца талевого каната определяем по формуле
где Роб – вес поднимаемого оборудования (в нашем случае висит перо, потому принимаем вес равный нулю).
8. Определим натяжение неподвижного конца талевого каната по формуле
Подставляя полученные цифровые значения в формулу (1.1), получим:
Принимаем Рmax = 620 кН. В итоге получаем, что нам необходим подъемный агрегат с грузоподъемность порядка 63 тонн, с талевой оснасткой 3х4. Следующим этапом необходимо рассчитать и выбрать талевый канат, основное требование, предъявляемое к стальным канатам, это обеспечение расчетного разрывного усилия. Зная натяжение определяем необходимое разрывное усилие, с учетом запаса прочности. Считаем по формуле Рр= К∙ Рхк =4*80.66=322, 64кн где К - запас прочности 3-5 Исходя их полученных значений, выбираем талевый канат, который имеет разрывное усилие Рр = 322, 6 4кн в соответствии с таблицей 8 Таблица 2
Приложение 2 УПРБ-125 на базе БАЗ
Установка подъёмная для ремонта и бурения скважин УПРБ-125 предназначена для: – бурения ротором и забойными двигателями скважин глубиной 2700 м (при массе колонны 24 кг/м); – капитальных ремонтов, освоения и восстановления нефтяных и газовых скважин, глубиной до 5400 м. (НКТ I4 кг/м).
Рис. 1. Установка подъемная для ремонта и бурения скважин УПРБ-125 на базе БАЗ
Технические характеристики
Полуприцепа
Установка подъемная передвижная УПР-100 предназначена для бурения ротором и забойными двигателями скважин глубиной 2500 м (при массе колонны 24 кг/м), капитальных ремонтов, освоения и восстановления нефтяных и газовых скважин, глубиной до 5000 м. (НКТ 14кг/м) и обеспечивает: – переезд от скважины к скважине; – монтаж и демонтаж на скважине; – спускоподъемные операции с насосно-компрессорными и бурильными трубами, устанавливаемыми вертикально свечами и насосными штангами; – ловильные и другие виды работ, ликвидация скважин; – разбуривание песчаных пробок, цементных стаканов; – фрезерование металлических предметов; – освоение скважин после бурения и т. д.; – зарезки вторых стволов и бурения скважин. Климатическое исполнение «У», категория размещения 1 по ГОСТ 15150 при температуре окружающего воздуха от минус 40º С до плюс 40º С. Установка предназначена для внутренних поставок и на экспорт, для применения в умеренном и холодном макроклиматических районах по ГОСТ 16350. Установка соответствует Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности ПБ 08-624-03 для агрегатов грузоподъёмностью свыше 40 тс.
Рис. 2. Установка подъемная передвижная УПР-100 на шасси БАЗ, полуприцепа Технические характеристики
Технические характеристики
2.4 Подъемный агрегат для ремонта скважин
Для выполнения буровых, производственных и ремонтных работ на нефтяных и газовых скважинах предназначена сервисная подъемная установка УПА 60/80. В качестве мобильной базы используется шасси КрАЗ; установка может передвигаться своим ходом по трассам общего и ведомственного назначения. Отличается повышенной грузоподъемностью, инновационными техническими решениями, безопасностью и эффективностью. Технические характеристики представлены ниже
Технические характеристики
Рисунок 4 подъемный агрегат УПА 60/80 внешний вид
Общие требования к оформлению отчета.
Отчет выполняется на листе формата А4; шрифт размером 12, отступ 1.5
В структуре отчета должны быть следующие пункты.
1. Титульный лист, на котором указывается название работы, преподаватель, название практической работы и студенты или группа студентов выполнившие работу. 2. Исходные данные для выполнения расчетов, а так же теоретическую, расчетную часть, показывающую каким образом выполняется расчет. 3. Представленные расчетные данные своего варианта. 4. Рекомендации по выбору подъемного агрегата для выполнения ремонтных работ.
Допускается использовать как отечественные, так и зарубежные аналоги подъемных агрегатов при обосновании применения установки.
Контрольные вопросы
1. Назначение и разновидности оттяжек, способы их крепления? 2. Принцип работы лебедки подъемного агрегата? 3. Каким образом осуществляется центровка подъемного агрегата на устье? 4. Каким образом крепится мертвый конец талевого каната? 5. Какие бывают разновидности запасовки талевого каната?
Практическая работа № 1 Выбор установки для подземного ремонта скважин
Введение. Выбор необходимого наземного оборудования и инструмента для ремонта скважин производят исходя из категории и разновидности предстоящего подземного ремонта. Для ремонта скважин используют подъемные лебедки, монтируемые на самоходной транспортной базе – автомобиле или тракторе. Лебедка может монтироваться совместно с вышкой, талевой системой и другим оборудованием. В этом случае оборудование в целом называют подъемной установкой, а при более полной комплектации (насосом, ротором, вертлюгом и др.) – комплексом подъемного оборудования. Если на тракторе монтируют только лебедку, такой механизм называют подъемником. В самоходных установках и подъемниках для привода лебедки и других вспомогательных механизмов, как правило, используют двигатель самой транспортной базы. Передача вращения осуществляется от механизма отбора мощности, через трансмиссию и коробку скоростей на барабан лебедки, при вращении которого наматывается или разматывается канат. Выбор установки, комплекса оборудования и инструмента зависит от глубины ремонтируемой скважины, характера и степени сложности работ. Основным критерием для выбора вышки и оборудования является их грузоподъемность.
Цель работы Целью работы является ознакомление с основными узлами подъемного агрегата для ремонта нефтяных и газовых скважин, агрегатов, расчета и выбор агрегата, оборудования и талевой оснастки.
Задание: 1. Произвести расчет веса спускаемой подвески, выбрать подъемник (подъемную установку, комплекс подъемного оборудования) для ремонта скважины в соответствии с полученными расчетными данными. Исходные данные по вариантам изложены в таблице 1 2. Определить максимальную, вертикальную нагрузку, действующую на мачту. 3. Произвести расчет талевой оснастки, выбрать схему оснастки и талевый канат. 4. Графически изобразить схему запасовки канатов талевой системы. 5. Определить максимальную глубину спуска колонны НКТ с учетом выбранной оснастки.
Таблица 1 – исходные данные для расчета заданий
Для уточнения параметров спускаемой трубы и прочих параметров можно воспользоваться: |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-04; Просмотров: 3319; Нарушение авторского права страницы