Верхний силовой привод реферат

Обновлено: 05.07.2024

Система верхнего привода (СВП) в последнее время становится наиболее популярным способом бурения нефтяных и газовых скважин. Этой системой оборудуются как импортные, так и отечественные буровые установки. СВП предназначена для быстрой и безаварийной проводки вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин при бурении, совмещая в себе функции вертлюга и ротора.

История СВП началась сравнительно недавно. 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.

К 1996 г. способ бурения верхним приводом стал основным методом бурения морских скважин. Также очевидно, что значительная часть скважин на суше сейчас 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.

Производители СВП достаточно хорошо известны по всему миру. Из наиболее крупных можно назвать транснациональную корпорацию Aker Kvaerner, американскую компанию Canrig Drilling Technology, американскую корпорацию National Oilwell Varco (появилась в результате слияния компаний National Oilwell и Varco Drilling Equipment), итальянскую компанию Drillmec (раньше в составе корпорации Trevi Group производством СВП занималась другая итальянская компания – Soilmec).

Номенклатура СВП, производимых этими компаниями, широка и используется на буровых российских компаний "Черноморнефтегаз", "Роснефть", "Уренгойгазпром", "Газпром", ЛУКОЙЛ, "Сибнефть", "БК-Евразия" и других.

Американская компания TESCO в начале 1990-х первая начала производить и сдавать в аренду системы верхнего привода для наземных буровых установок, хотя в России системы производства TESCO стали распространяться несколькими годами позже конкурирующих.

Проектирование и производство отечественных СВП развивается также значительными темпами.

15 сентября 2002 г. "Объединенные машиностроительные заводы" (ОМЗ) на площадке Уралмашзавода провели презентацию первой отечественной системы верхнего привода СВП-320.

17 мая 2006 г. в присутствии представителя ОАО "Электромеханика" компанией "ПромТехИнвест" были успешно проведены гидравлические испытания верхнего силового привода ПВЭГ-225 и испытания на работоспособность аппарата.

6 июля 2006 г. на "Волгоградском заводе буровой техники" (ВЗБТ) состоялась презентация верхнего привода ИВПЭ-250 грузоподъемностью 250 тонн.

На сегодняшний день ведущим производителем СВП в России является компания "ПромТехИнвест". Производимые ей СВП используются на буровых установках компаний "Сургутнефтегаз", "Татнефть", "Роснефть", "БК-Евразия", а также в Белорусии и Венесуэле.

1. Система верхнего привода

Подвижная часть СВП состоит из вертлюга-редуктора, который на штропах подвешен на траверсе талевого блока.
На крышке вертлюга-редуктора установлены два гидромотора. Выходной вал гидромотора при помощи шлицов соединен с быстроходным валом редуктора.
На одном из гидромоторов установлен гидротормоз для торможения бурильной колонны. К корпусу вертлюга - редукторакрепится рама, через которую передается крутящий момент на направляющее устройство, с него - на вышку.
Трубный манипулятор может разворачивать элеватор в нужную сторону: на мостки, на шурф для наращивания или в любую другую сторону при необходимости.
Трубный зажим служит для захвата и удержания от вращения верхней муфты трубы во время свинчивания (развинчивания) с ней ствола вертлюга.
Междуниппелем и стволом вертлюга навернут ручной шаровой кран для неоперативного перекрытия внутреннего отверстия ствола вертлюга. Для оперативного перекрытия отверстия ствола вертлюга перед отводом установлен внутренний превентор (двойной шаровой кран), который одновременно служит для удержания остатков промывочной жидкости после отвинчивания бурильной колонны.
Вертлюжная головка служит для передачи рабочейжидкости с невращающейся части системы верхнего привода на вращающуюся часть и позволяет не отсоединять гидравлические линии, когда трубный манипулятор вращается с бурильной колонной при бурении, при проработке скважины или позиционировании механизма отклонения штропов элеватора.
Система отклонения штропов предназначена для отвода и подвода элеватора к центру скважины. Система отклонения штроповпредставляет собой штропы, подвешенные на боковых рогах траверсы. К штропам крепятся гидроцилиндры отклонения штропов.
При 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.

Система верхнего привода (СВП) в последнее время становится наиболее популярным способом бурения нефтяных и газовых скважин. Этой системой оборудуются как импортные, так и отечественные буровые установки. Такие установки используются, например, на Каспийском шельфе в Астрахани. Эта система применяется и нашими буровиками во Вьетнаме на месторождении Белый тигр в установке Tamdau, на которой работал один из авторов настоящей статьи.
СВП являются принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающих выполнение целого ряда технологических операций. В принципе верхний привод представляет собой подвижной вращатель с сальником-вертлюгом, оснащенный комплексом средств механизации СПО-силовой вертлюг.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Министерство образования Р.doc

Министерство образования Р.Б.

ГБОУ СПО «Октябрьский нефтяной колледж

РЕФЕРАТ

Выполнил Харисов А.О.

Преподаватель Янцевич О.В.

Система верхнего привода

СВП являются принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающих выполнение целого ряда технологических операций. В принципе верхний привод представляет собой подвижной вращатель с сальником-вертлюгом, оснащенный комплексом средств механизации СПО-силовой вертлюг.

СВП буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. СВП обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

вращение бурильной колонны при бурении, проработке и расширении ствола скважины;

свинчивание, докрепление бурильных труб;

проведение спуско-подъемных операций с бурильными трубами, в том числе наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками

проведение операций по спуску обсадных колонн;

проворачивание бурильной колонны при бурении забойными двигателями;

промывку скважины и проворачивание бурильной колонны при СПО;

расхаживание бурильных колонн и промывку скважины при ликвидации аварий и осложнений.

1. Экономия времени на наращивание труб при бурении.

Наращивание колонны бурильных труб свечой длиной 28 метров позволяет устранить каждые два из трех соединений бурильных труб.

2. 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.

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

4. 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.

5. Повышение безопасности буровой бригады.

Возможность вести наращивание свечой, а не одной трубкой снижает число используемых соединений, что уменьшает вероятность несчастных случаев.

6. Снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну.

Наличие механизированного сдвоенного шарового крана (превентора) позволяет быстро перекрыть внутреннее отверстие в колонне, тем самым предотвратить разлив бурового раствора при отсоединении ствола силового вертлюга от свечи. Вся операция проводится бурильщиком без участия остальных членов буровой бригады.

7. Облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения.

Возможность вести спуск обсадной колонны с вращением и промывкой обсадных труб при добавлении специального переводника для обсадных труб.

8. Повышение качества керна.

Бурение на всю длину свечи без наращивания однотрубками улучшает качество керна, снижает число рейсов.

9. Обеспечение точного крутящего момента при свинчивании и докреплении резьб.

Использование электродвигателя постоянного тока, или переменного с изменяющейся частотой дает возможность получать точный и плавный меняющийся вращательный момент докрепления для каждого соединения, что увеличивает срок службы бурильной свечи.

Функции, выполняемые верхним приводом

захват трубы (колонны труб) для подъема;

захват трубы (колонны труб) для свинчивания (развинчивания);

свинчивание (развинчивание) резьбовых соединений труб;

соединение с напорной магистралью (стволом) для промывки (очистки) скважины;

бурение (бурового снаряда);

Описание конструкции СВП

Подвижная часть СВП состоит из вертлюга-редуктора, который на штропах подвешен на траверсе талевого блока.

На верхней крышке вертлюга-редуктора установлен взрывозащищенный электродвигатель постоянного тока. Один конец вала электродвигателя через эластичную муфту соединен с быстроходным валом редуктора. На другом конце установлен диско-колодочный тормоз. К корпусу вертлюга - редуктора крепится рама, через которую блоком роликов

передается крутящий момент на направляющие и с них - на вышку. Между талевым блоком и вертлюгом - редуктором установлена система разгрузки резьбы, обеспечивающая автоматический вывод резьбовой части ниппеля замка бурильной трубы из муфты при развинчивании и ход ниппеля при свинчивании замка. При этом исключается повреждение резьбы.

Трубный манипулятор под действием зубчатой пары с приводом от гидромотора может разворачивать элеватор в нужную сторону: на мостки, на шурф для наращивания или в любую другую сторону при необходимости.

Трубный зажим служит для захвата и удержания от вращения верхней муфты трубы во время свинчивания (развинчивания) с ней ствола вертлюга.

Между ниппелем и стволом вертлюга навернут ручной шаровой кран для неоперативного перекрытия внутреннего отверстия ствола вертлюга. Для оперативного перекрытия отверстия ствола вертлюга перед отводом установлен внутренний превентор (двойной шаровой кран), который одновременно служит для удержания остатков промывочной жидкости после отвинчивания бурильной колонны.

Вертлюжная головка служит для передачи рабочей жидкости с невращающейся части системы верхнего привода на вращающуюся часть и позволяет не отсоединять гидравлические линии, когда трубный манипулятор вращается с бурильной колонной при бурении, при проработке скважины или позиционировании механизма отклонения штропов элеватора.

Система отклонения штропов предназначена для отвода и подвода элеватора к центру скважины. Система отклонения штропов представляет собой штропы, подвешенные на боковых рогах траверсы. К штропам крепятся гидроцилиндры отклонения штропов.

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

Верхний силовой привод буровой установки представлен в виде принципиально нового вида механизмов для буровых установок, которые могут обеспечивать целый ряд сложных технологических операций.

Вертлюг гидравлический, силовой

Буровые установки с верхним приводом – это, по сути, подвижная разновидность вращателя, которая снабжена сальником-вертлюгом. В настоящее время силовые приводы буровых установок получили повсеместное распространение в общемировой практике.

1 Какой принцип работы верхнего силового привода?

Силовой привод буровой установки благодаря своей расширенной сфере применения способен выполнять целый ряд первоочередных функций и технологических операций.

Устройство в первую очередь способствует непрерывному вращению бурильной колонны в ходе процесса бурения скважин. Кроме того система может быть применима при проведении проработок и расширении диаметра ствола скважины.

Силовые приводы буровых установок могут быть привлечены для осуществления свинчивания и закрепления труб, которые применяются во время бурения скважины.

Силовой привод буровой установки может быть применен во время проведения спускоподъемных манипуляций с участием бурильных труб.

Электрический или дизельный привод агрегата способен оказывать значительную помощь при проведении наращивания бурильной колонны цельно скроенными трубами.

Стоит отметить, что электрический или дизельный приводы могут существенно упростить операции направленные на проведение спуска колон обсадного типа.

Помимо прочего, система может помочь повернуть бурильную колонну при проведении работ с применением забойного двигателя. Эта система может способствовать осуществлению быстрой промывке скважины и рассаживанию колонн.

Парк буровых установок, снабженных верхним приводом

Система, представленная в виде верхнего силового привода буровой установки, а точнее ее подвижная часть состоит из так называемого бурового вертлюга и бурильного редуктора, которые с помощью штроп прикрепляется к траверсу талевого блока.

Эта система значительно улучшает бурение во всех видах пород. Также бурение может осуществляется в особо экстремальных условиях крайнего севера.

Крышка, под которой находится система вертлюга-редуктора, оснащена двумя гидромоторами. Бурение происходит таким образом, что выходной вал, входящий в конструкцию гидровала прямиком соединяется с корпусом редукторного вала.

Система спроектирована таким образом, что на одном из гидромоторов устанавливается гидротормоз, который специально предназначен для осуществления торможения бурильной колонны.

С боку к корпусу вертлюга прикрепляется рама. Посредством рамы система передает крутящий момент к направляющему устройству. Трубный манипулятор способен развернуть элеватор в нужном направлении.

Это могут быть мостки, шурф, предназначенный для наращивания, или любая другая сторона. Система верхнего силового привода буровой установки оснащена трубным зажимом, который нужен для проведения захвата и предотвращения вращения верхней муфты трубы при развинчивании вертлюга.

Агрегат сконструирован таким образом, что между стволом вертлюга и ниппелем помещен шаровой кран с ручной регулировкой. Он включен в систему для того, чтобы осуществлять оперативное перекрытие внутреннего отверстия, находящегося в середине ствола вертлюга.

Этому способствует так называемый внутренний превентор. Благодаря ему удерживаются остатки промывочной жидкости, которая накапливается после прокрутки бурильной колонны.

Такая деталь, как вертлюжная головка внесена в конструкцию агрегата для того, чтобы проводить непрерывную подачу рабочей жидкости из неподвижной области системы верхнего силового привода к ее вращающей составляющей.

Система верхнего силового привода буровой установки, SAM-450

Система штропов выполняет отвод и подвод элеватора к середине скважины. Она представлена виде штропов, которые прикрепляются к боковым рогам траверсов. С противоположной стороны к штропам прикрепляются гидроцилиндры, обеспечивающие их отклонение в ту или иную сторону.

Главной особенностью верхнего силового привода буровой установки является возможность, благодаря которой можно производить монтаж установки на любом из проводящихся этапов проводки скважины, при этом, не прекращая параллельно протекающего процесса бурения.
к меню ↑

2 Какие существуют модели верхнего силового привода?

Силовые приводы буровой установки классифицируются с ориентировкой на способы питания, они могут быть:

Питающимися от сети постоянного тока;
Питающимися от сети переменного тока;
Гидравлическими;
Электрическими.

Кроме того, представленные агрегаты разделяются на несколько классов с поправкой на способы их применения. Системы могут быть:

Морскими;
Сухопутными;
Стационарными;
Мобильными.

Современные системы обладают значительно уменьшенными габаритными размерами. Это, в первую очередь, обусловлено применением двух компактных электродвигателей в конструкции агрегата.

Кроме того, эти двигатели сейчас в большинстве устройств работают используя переменный ток. Это приводит к качественному улучшению таких характеристик как скорость и крутящий момент.

Двигатель переменного тока, применяемый в современных системах верхнего силового привода буровой установки, не нуждается в наличии коммуникационных систем и щеток.

Система верхнего силового привода буровой установки Svp-2

Это позволяет отказаться от сложной и небезопасной системы охлаждения. Крутящий момент создается благодаря работе двигателей переменного тока с силой в 350 лошадиных сил.

Каждый из них равняется моменту, который создается одним отдельно взятым электродвигателем с мощностью равной 1200 лошадиным силам.

Представленные двигатели способны создать крутящий момент с максимально номинальным переходом от остановки к полному разгону.

Исходя из этого, крутящий момент при скорости равной 110 моментам в минуту до скорости в 220 оборотов, составляет 47 300 кг/м. Конструкция была спроектирована таким образом, что два обычных двигателя, работающих на переменном токе стали важнейшей деталью всей буровой системы.

Двигатели в обычном режиме способны работать от сети с переменным напряжением в 600 и 480 вольт, которое может быть выработано буровой установкой.

Кроме того, нужное напряжение может возникать в результате преобразования постоянного тока равного 50 вольтам, и передаваться от линий высоковольтных передач.

Эти особенности позволяют использовать оборудование в рамках любой электрической системы. В современных агрегатах уменьшился вес направляющей балки.

Это заметно ускорило процесс установки каркаса без обязательной раннее модификации несущей мачты. Система теперь может устанавливаться на мачтах с высотой в 44 метра, при этом зазор не будет превышать 3,6 метров.

В новых модификациях передача крутящего момента производится не на корпус мачты, а по направляющей к распорной балке, прямиком на несущую раму и нижнее основание.

Система верхнего силового привода буровой установки, бурильная

Средняя грузоподъемность современных систем может достигать 400 тонн, и ее эксплуатация производится на малых и средних типах буровых установок.

В результате значительного упрощения всей конструкции был значительно снижен уровень затрат, связанный с ремонтом и обслуживанием агрегата.

Благодаря включению второстепенной интегрированной встроенной гидравлической системы значительно упростились все этапы монтажных работ.

Наращивание дополнительных инструментов осуществляется с участием двигателей работающих на переменном токе. Одной из самых уникальных характеристик агрегата является наличие прерывистого момента, который с высокой степенью эффективности обеспечивает безопасную работу двигателя.

Это особенно важно при свинчивании и развенчивании дополнительных буровых элементов. Такое конструктивное решение позволяет обойтись без применения трубного ключа или трубного манипулятора.

Все это существенно упрощает конструкцию агрегата, значительно снижает его вес и стоимость. Простая конструкция зажима устроена таким образом, что при захвате верхнего и среднего замка буровик приводит во вращение всю колонну.

Это необходимо для того, чтобы по требованию свинчивать и развинчивать несущие соединения. Устройство оборудовано двумя встроенными клапанами предохранительного типа.

Верхний может управляться дистанционным путем, и гарантирует высокую степень безопасности в случае несанкционированного выброса рабочей жидкости.

Клапан соединен с вращающейся силовой головкой, благодаря которой возможно проведение работ со свечами и механизмами наклонных штроб.

Система верхнего силового привода буровой установки, буровая вышка

Наклонные штробы входят в состав двухстороннего гидравлического механизма, который благодаря включению наклонных штроб обеспечивает отвод движущихся элементов на расстояние в более чем 60 сантиметров.

Наличие гидравлической компенсаторной системы делает возможным появление компенсаторной амортизации в тот момент, когда свечи соединяются с переходником.

При этом производится плавная посадка труб и разъединение шпильки от муфты во время развинчивания. Простая и неприхотливая охладительная система применятся для того, чтобы избежать включения обслуживающего контура, насоса и промежуточного охладителя.

Процесс монтажа агрегата, в среднем, продолжается не более восьми часов. При этом часть соединительных работ может быть проведена до того, как вся установка прибудет к месту ее дальнейшей работы.

Кабель шланга на обвязке прикрепляется к мачте, на высоте в тридцать метров. Для того чтобы обеспечить подсоединение к обслуживающему контуру, заранее формируется узел из быстросъемных соединительных элементов.

Для этих целей также может быть использована специальная распределительная коробка. Главная консоль, с которой осуществляется управление, находится на панели бурильщика.

Подача силовых кабелей производится из отдельного помещения. Наличие буквенно-цифрового монохромного дисплея, встроенного в панель управления заметно облегчает наблюдение за всеми показаниями приборов контрольно-измерительной группы.

На него выводятся данные касательно текущего режима обслуживания, времени проводимых работ, числа оборотов в секунду и прочее.
к меню ↑

Читайте также: