Мобильное оборудование для ремонта скважин

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Агрегаты для ремонта скважин, которые применяются в нефтегазовом комплексе, довольно широко представлены на российском рынке. Более десятка отечественных предприятий выпускают данное мобильное оборудование с диапазоном грузоподъемности от 32 до 125 тонн.

Техника грузоподъемностью 32 тонны выпускается на заводе «Стройнефтемаш» (Ростов-на-Дону) – подъемник УПТА-37/32 базируется на шасси «КрАЗ-260», на Зеленодольском заводе им. Горького (Татарстан) - УРГ-32 на шасси полноприводного КАМАЗа, на башкирском предприятии «Красный пролетарий» (Стерлитамак) – А2-32 на шасси «Урал-4320-1912-30» и А4-32 – на шасси «КрАЗ-260Г».

Хорошим спросом у покупателей пользуются агрегаты грузоподъемностью 40 тонн. На Тюменском заводе «Нефтепроммаш» выпускается модель АПРС-40У на шасси «Урал-4320-1912-30». На этом же шасси базируется установка А5-40М, изготовленная на заводе «Красный пролетарий». Агрегат АПРС-40М, который предлагает Нижегородский машиностроительный завод, базируется на шасси «КрАЗ-260». На шасси автомобилей «КрАЗ» и «Урал» устанавливается АПРС-40 производства Тюменского судостроительного завода. На Кунгурском машиностроительном заводе выпускаются три модификации 40-тонных агрегатов для ремонта скважин, которые базируются на шасси «КрАЗ-260» и «Урал-4320-1912-30».

Две модели 60-тонных установок выпускает Ишимбайский завод «Нефтемаш» (Башкортостан). Модель УПА-60 предназначается для освоения и ремонта нефтяных и газовых скважин. Модель А-50МБ выполняет также бурение на глубину до 1200 м. Оба агрегата устанавливаются на шасси «КрАЗ-65101». На Кунгурском заводе выпускается ремонтная установка АР-60, которая также способна выполнять бурение на глубину до 1500 м. Агрегат базируется на автомобилях «КрАЗ-65101/260». Машиностроительный завод (Санкт-Петербург) тоже производит несколько модификаций подъемных установок для освоения и ремонта скважин грузоподъемностью 60 тонн, которые базируются на шасси «КрАЗ-65101».

Кунгурский завод предлагает ремонтные агрегаты грузоподъемностью 80 тонн, которые базируются на шасси «Урал-Ивеко-5531». Кроме ремонтных операций машина А-60/80И выполняет и буровые работы (глубина бурения до 2000 м).

На Кунгурском предприятие разработан также ремонтно-буровой агрегат АРБ-100, имеющий грузоподъемность 100 тонн. При ремонте машина может использоваться на скважинах глубиной до 5000 м, при бурении глубина достигает 2500 м. Установка базируется на четырехосном тягаче БЗКТ. Волгоградский завод буровой техники выпускает модель Р-125 грузоподъемностью 125 тонн, которая выполняет ремонт скважин глубиной до 6400 м, а ее модификация БР-125 производит как ремонт, так и бурение (глубина скважины до 3000 м). Установка базируется на шасси шестиосного вездехода МЗКТ-79191.

Агрегаты АР-32 и АР-32/40 созданы для проведения текущих ремонтов эксплуатационных скважин.

Транспортная база – автошасси КрАЗ-260Г. Привод устройств – от ходового мотора ЯМЗ-238Л.

Агрегаты различаются высочайшей проходимостью, разрешают стремительно делать установка на скважине. Кабина оператора расположена в конкретной близости от устья скважины и обеспечивает удобство и неплохой обзор рабочего места. Технические характеристики АР-32 и АР-32/40.

Агрегат АР-60 предназначен для освоения, ремонта и бурения нефтяных и газовых скважин.

Транспортная база подъемного блока – автошасси КрАЗ-65101. Привод устройств – от ходового мотора ЯМЗ-238М2.

Агрегат в выполнении для бурения комплектуется полатями верхового рабочего для вертикальной расстановки труб и буровым основанием с канделябром, насосным блоком на прицепе, ротором с интегрированным клиньевым захватом, транспортабельной котельной установкой либо воздушным теплогенератором.

По отдельному заказу агрегат поставляется с двухбарабанной лебедкой, комплектом устьевого, скважинного оборудования и инструмента для свабирования скважин, также комплектуется гидроприводным ключом и вертлюгом.

Агрегат А60/80 предназначен для освоения, ремонта и бурения нефтяных, газовых и нагнетательных скважин.

Транспортная база – автошасси БАЗ-69507/06.

Привод устройств – от ходового мотора ЯМЗ-238Н.

Агрегат по просьбе заказчика поставляется с лебедкой в 2-ух барабанном исполнении и комплексом оборудования для свабирования скважин.

Агрегат обустроен торцовыми дисковыми муфтами, позволяющими исключить из комплекта дополнительный компрессор, малогабаритными гидравлическими аутригерами с огромным ходом, действенной регулируемой тормозной системой, зубчатой коробкой привода лебедки, восьмискоростной коробкой.

Агрегат АРБ-100 в зависимости от состава комплекса оборудования применяется для серьезного ремонта скважин, освоения способом свабирования, а также для бурения скважин различного предназначения: поисковых, гидрогеологических, водозаборных, нефтяных и газовых (эксплуатационных).

Агрегат состоит из последующих главных модулей:

– блок-подъемника на высокопроходимом шасси БАЗ-69091;

– насосного модуля на прицепе;

– циркуляционной системы, включающей блоки очистки, хранения и изготовления бурового раствора;

– модуля мобильного бурового основания на полуприцепе;

– энергетического модуля;

– транспортабельной котельной установки.

Агрегат А-50М предназначен для освоения, ремонта и выполнения комплекса работ по ликвидации аварий нефтяных, газовых и нагнетательных скважин.

Все механизмы агрегата, не считая промывочного насоса, смонтированы на авто шасси " Татра" либо КрАЗ —65101 с подогревателем типа ПЖД-44-П. Буровой насос НБ-125 смонтирован на прицепе типа 710 либо СМ-38326.

Привод устройств агрегата на автошасси КрАЗ-65101 – от ходового мотора ЯМЗ-238М2.

Привод подвесного оборудования агрегата и насосного блока осуществляется от мотора кара через коробку скоростей, раздаточную коробку, коробку отбора мощности и раздаточный редуктор. От раздаточного редуктора вращение передается буровому насосу и редуктору масляным насосом, питающим гидромотор привода ротора и гидроцилиндры подъема вышки. На вышке расположены подвески ключа и бурового рукава, соединенного с буровым насосом с помощью манифольда. По мере необходимости к талевому блоку может быть подвешен вертлюг с квадратной штангой. Перегрузка на крюке определяется с помощью индикатора веса, закрепленного на " мертвом" конце талевого каната.

Цепные передачи на подъемный вал барабана лебедки врубаются шинно пневматическими муфтами. Трансмиссионный вал при помощи цепных передач, включаемых шинно-пневматической и зубчатой муф-тами, передает две скорости вращения промежуточному валу бурового ротора. Ввиду того, что раздаточный редуктор агрегата получает от коробки отбора мощности две скорости вращения, гидроротор и буровой насос также имеют две скорости вращения. Подъем и опускание вышки делается при работе кара на первой передаче и при одном включенном маслонасосе.

Агрегат БР-125 предназначен для эксплуатационного и разведочного бурения, ремонта и выполнения комплекса работ по ликвидации аварий нефтяных и газовых скважин.

Транспортная база – шестиосное ведомое шасси МЗКТ-79191 и полуприцеп 4МЗАП-99859.

Привод устройств – от автономных дизель-электростанций.

Агрегат представляет собой комплекс оборудования, устройств и приспособлений, скомпонованных в блоки и модули:

– блок вышечно-лебедочный мобильный, смонтированный на многоприводном шестиосном шасси;

– блок основания мобильный, смонтированный на серийном полуприцепе;

– насосный блок, состоящий из 2-ух модулей;

– циркуляционная система, состоящая из 2-ух блоков хранения, блока чистки, блока дегазатора; энергетического модуля.

Все модули агрегата выполнены с завышенной заводской готовностью, представляют собой цельнометаллические домики со съемной крышей.

Коммуникации (трубопроводные и кабельные) смонтированы в металлических контейнерах, которые во время работы агрегата выполняют функции трапов. Разъемы в местах соединений контейнеров между собой и с модулями (блоками) выполнены быстроразъемными соединениями.

Методика расчёта

1. Определить максимальную, вертикальную нагрузку, действующую на вышку, по формуле

(1.1)

где P_кр – максимальная нагрузка, действующая на крюк, кН;

Р_хк, Р_нк – натяжение соответственно ходового и неподвижного концов талевого каната, кН;

Р_тс – вес талевой системы, кН.

2. Определить вес колонны насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину

(1.2)

где q_нкт – вес 1 м гладкой насосно-компрессорной трубы, Н (приложения, табл. 1.3);

L – длинна колонны, м;

q_м– 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.

3. Определить статическую нагрузку, действующую на крюк, с учетом облегчения веса труб в буровом растворе

(1.3)

где К – коэффициент, учитывающий затяжки и прихват колонны (К = 1, 25…1, 30);

G_к – 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

(1.4)

где q_кб – вес кронблока КБЭР;

q_тб – вес талевого блока;

q_кр – вес крюка.

5. Число рабочих струн оснастки талевой системы определяем по формуле

(1.5)

где Р_I_тк – 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.

Число шкивов
К.п.д. талевой системы	0, 95	0, 94	0, 92	0, 90	0, 88	0, 87	0, 85	0, 84	0, 82	0, 81

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

(1.6)

где β – коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шкивов и каната о шкивы (равен 1, 03–1, 04, принимаем 1, 03);

P_I_тк – 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´ = G_кр / L, (1.7)

где L длина колонны НКТ, м;

G_кр –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

(1.8)

где Р_об – вес поднимаемого оборудования (например, якоря и отсекателя Р_об = 8, 0 кН).

9. Определить натяжение неподвижного конца талевого каната по формуле

(1.9)

10. Подставляя полученные цифровые значения в формулу (1.1), получим:

Принимаем Р_ma_x (округляя до целого числа) и делаем заключение (соответствует или нет выбранная предварительно установка заданным условиям).

Пример решения

Задание 1. Выбрать оборудование, вышку и оснастку талевой системы для производства работ в скважине, осваиваемой методом вызова фонтанного притока при следующих данных:

· проектная глубина скважины – 2850 м;

· диаметр эксплуатационной колонны, в которых будут производиться работы – 146 мм;

· интервал продуктивного горизонта – 2607–2630 м;

· диаметр НКТ 73 мм; толщина стенки – 5, 5 мм;

· длина спускаемой колонны НКТ – 2600 м;

· плотность бурового раствора – 1260 кг/м³.

Решение

1. Определим максимальную, вертикальную нагрузку, действующую на вышку, по формуле 1.1

где P_кр – максимальная нагрузка, действующая на крюк, кН;

Р_хк, Р_нк – натяжение соответственно ходового и неподвижного концов талевого каната, кН;

Р_тс – вес талевой системы, кН.

2. Определим вес колонны насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину по формуле 1.2

где q_нкт – вес 1 м гладкой насосно-компрессорной трубы, Н (приложения, табл. 3);

L – длинна колонны, м;

q_м– вес муфтового соединения НКТ, Н;

l – средняя длина трубы, м.

При выполнении расчетов вес труб и муфт необходимо перевести в Н, т.к. в таблице 3 приложений он дан в килограммах.

Вес одного метра НКТ 73 при толщине стенки равной 5, 5 мм равен 9, 2 кг, тогда q_нкт в Ньютонах будет равен

q_нкт = 9, 2 х 9, 81 = 90, 252 Н,

q_м– вес муфтового соединения НКТ 2, 5 кг, будет равен в Ньютонах

q_м= 2, 5 х 9, 81 = 24, 525 Н, тогда

3. Определим статическую нагрузку, действующую на крюк, с учетом облегчения веса труб в буровом растворе

где К – коэффициент, учитывающий затяжки и прихват колонны (К = 1, 25–30);

G_к – 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

Исходя из максимальной нагрузки на крюке, которая составляет 264, 8 кН, для производства ремонтных работ в данной скважине в первом приближении выбираем подъемный агрегат типа А-50М, смонтированный на автомобиле КрА3–257 и оборудованной вышкой–мачтой грузоподъемностью 65 т.

Техническая характеристика подъемника приведена в табл. 4 приложений, а оборудование для талевой системы – в табл. 5, 6, 7, 8.

4. Вес талевой системы будет равен

где q_кб – вес кронблока КБЭР-50 (равен 7, 64 кН);

q_тб – вес талевого блока БГЭ-50 (равен 5, 17 кН);

q_кр – вес крюка КрЭ-50 (равен 2, 69 кН)

= 7, 64 + 5, 17 + 2, 69 = 15, 5 кН.

5. Число рабочих струн оснастки талевой системы определим по формуле

где Р_I_тк – наибольшее тяговое усилие на набегающем конце талевого каната на I скорости, для подъемника А–50М Р_I_тк = 100 кН (см. табл. 4);

η _тс – к. п. д. талевой системы, равный 0, 85.

К. п. д. талевой системы зависит от числа шкивов, кронблока и талевого блока.

Число шкивов
К.п.д. талевой системы	0, 95	0, 94	0, 92	0, 90	0, 88	0, 87	0, 85	0, 84	0, 82	0, 81

n = 242, 63/100·0, 85=2, 854

Согласно расчету 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 колонны НКТ с учетом выбранной оснастки

где β – коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шкивов и каната о шкивы (равен 1, 03 – 1, 04, принимаем 1, 03);

P_Imax – наибольшее тяговое усилие на набегающем конце талевого каната на I скорости;

n – количество рабочих струн талевой оснастки;

q´ – вес 1 м НКТ с учетом веса муфт, Н

q´ = G_кр / L,

где L длина колонны НКТ, м; G_кр – вес колонны насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину, рассчитанный по формуле (2)

7. Вес колонны насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину

q´ = G_кр / L = 242, 63 / 2600 = 0, 093319 кН = 93, 319 Н

Таким образом, при выбранной нами оснастке 3× 4 можно проводить работы в скважине с насосно-компрессорными трубами диаметром 73 мм до глубины 5805, 21 м, что более чем в двое превышает проектную глубину скважины, составляющую 2850 метров.

8. Определим натяжение ходового и неподвижного концов, а также натяжение рабочих струн талевого каната.

Схема распределения усилий в струнах талевого каната приведена на рис. 1. При подъеме колонны натяжение ходового конца талевого каната определяем по формуле

где Р_об – вес поднимаемого оборудования (якоря и отсекателя Р_об = 8, 0 кН).

9. Определим натяжение неподвижного конца талевого каната по формуле

Подставляя полученные цифровые значения в формулу (1.1), получим:

Принимаем Р_ma_x = 343 кН.

Рис. 1.1. Схема распределения усилий в струнах талевого каната

Агрегат А–50М (рис. 1.2) предназначен для освоения и ремонта нефтяных, газовых и нагнетательных скважин с проведением спускоподъемных операций с насосно-компрессорными и бурильными трубами, промывки песчаных пробок, глушения скважин, циркуляции промывочного раствора при бурении, фрезеровании и разбуривания цементных стаканов для проведения ловильных и других работ по ликвидации аварий в скважинах. Все механизмы агрегата, кроме промывочного насоса, смонтированы на шасси КрАЗ-250 с подогревателем ПЖД-44-П. Промывочный насос 9МГр смонтирован на двухосном прицепе.

В качестве привода насосного оборудования используется ходовой двигатель в агрегате А-50У шасси КрАЗ-257, а в А-50М шасси КрАЗ-250.

Рис. 1.2. Агрегат А-50М: 1 – компрессор; 2 – трасмиссия;

3 – гидродомкрат подъема; 4 – талевая система;

5 – двухбарабанная лебедка; 6 – вышка; 7 – система управления;

8 – ротор

На основании проведенного расчета, предварительно выбранный, агрегат А-50М с вышкой-мачтой телескопической конструкции, номинальная грузоподъемная сила которой равна 650 кН (приложения, табл. 4) имеет более чем двукратный запас. Следовательно, необходимо выбрать для производства работ другой агрегат, например АзИНмаш–37А, АПРС-32 или АПРС-40, грузоподъёмность которых составляет соответственно 32 и 40 тонн.

Часть II

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒