Курсовая с практикой на тему Организация технической эксплуатации вертлюгов буровых установок

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6

1.1 Назначение, требование, состав, схемы и параметры 6

1.2 Анализ существующих конструкций вертлюга 11

1.3 Эксплуатация вертлюгов 15

2 РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 19

2.1 Расчет ствола вертлюга на прочность 19

2.2 Расчет штропа вертлюга на прочность 25

2.3 Расчет пальца штропа вертлюга на прочность 28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 31

Введение:

Бурение скважин охватывает широкий круг вопросов, всесторонне осветить которые по принципу последовательного рассмотрения каждого технологического процесса и операции, основ проектирования и принципов реализации их на производстве сложно. Следует остановиться на основных способах бурения.

Бурение скважин — это процесс сооружения направленной горной выработки большой длины и малого (по сравнению с длиной) диаметра. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем.

Нефть и газ добывают, пользуясь скважинами. Основные процессы их строительства — бурение и крепление. Необходимо осуществлять качественное строительство скважин во все возрастающих объемах при кратном снижении сроков их проводки с целью обеспечить народное хозяйство страны нефтью и газом во все возрастающих количествах при снижении трудо- и энергоемкости и капитальных затрат.

Бурение скважин — единственный источник результативной разведки и приращения запасов нефти и газа.

Весь цикл строительства скважин до сдачи их в эксплуатацию включает следующие основные последовательные звенья:

1) строительство наземных сооружений;

2) углубление ствола скважины, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видов работ — собственно углубления и промывки скважины;

3) разобщение пластов, состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединенными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;

4) освоение скважин. Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока флюида и др.) называют закончиванием скважин.

В развитии нефтегазодобывающей промышленности Советского Союза большое значение имело турбинное бурение. Первые конструкции турбобуров были разработаны в 1923—1925 гг. и применялись на нефтяных промыслах Азербайджана и Грозного. В 1934 г. была создана качественно новая конструкция турбобура без редуцирующих устройств и с большим числом ступеней турбины. Дальнейшее совершенствование турбобуров способствовало широкому распространению турбинного бурения в нашей стране. К концу 50-х годов опытное бурение советскими турбобурами было осуществлено на месторождениях во Франции, ФРГ, США, Италии, а несколько позже в Мексике.

В улучшении показателей бурения важную роль играли совершенствование породоразрушающего инструмента, повышение прочности бурильных и обсадных труб, создание оборудования для приготовления и очистки промывочного раствора, противовыбросового оборудования скважин, забойных винтовых двигателей и др.

Отечественные буровые установки приобретаются многими зарубежными странами и успешно конкурируют с буровыми установками известных капиталистических фирм, и одним из них является вертлюг.

Вертлюг соединительным звеном между талевой системой и буровым инструментом. Вертлюг должен удерживать подвешенную к нему колонну бурильных труб и амортизировать при ее резких движениях, попросту говоря сглаживать ее рывки при спускоподъемных операциях.

И поэтому он является ответственным буровым оборудованием в плане надежности. Вертлюг дожжен обеспечивать бесперебойную работу бурильного инструмента, а также безопасность обслуживающего персонала.

Заключение:

Так как вертлюг является, одним из важнейших компонентов буровой установки, который отвечает за выполнение принципиальных функций в процессе бурения, таких как подвод в буровую колонну жидкости, а также обеспечение долоту беспрепятственного вращения. От вертлюга, от его надежности и долговечности, будет зависеть вся работа буровой установки. Если он низкого качества, то о безотказной работе речи уже идти не будет и, наоборот, если данный элемент является продуктом высококлассного производства от надежного производителя, то буровая установка будет работать долго и эффективно.

Высокие требования надежности реализованы в следующих конструкторских решениях:

— в качестве основной опоры применен упорный подшипник с коническими роликами, позволяющий увеличить ресурс работы вертлюга до капитального ремонта;

— отвод из высоколегированной стали обладает повышенной стойкостью к воздействию промывочной жидкости при высоких давлениях;

— конструкция нижней части корпуса вертлюга гарантирует надежную герметизацию масляной ванны;

— быстроразъемное уплотнение включает в себя трубу, рабочая поверхность которой в месте контакта с манжетами упрочнена плазменным напылением;

— долговечность манжет увеличена за счет попеременного их включения во вращение, либо одновременного включения со скоростью вращения в 2 раза меньше, чем скорости вращения ствола вертлюга.

Фрагмент текста работы:

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение, требование, состав, схемы и параметры

Вертлюг предназначен для подвода бурового раствора во вращающуюся бурильную колонну. В процессе бурения вертлюг подвешивается к автоматическому элеватору либо к крюку талевого механизма и посредством гибкого шланга соединяется со стояком напорного трубопровода буровых насосов. При этом ведущая труба бурильной колонны соединяется с помощью левой резьбы с вращающимся стволом вертлюга, снабженным проходным отверстием для бурового раствора. Во время спускоподъемных операций вертлюг с ведущей трубой и гибким шлангом отводится в шурф и отсоединяется от талевого блока. При бурении забойными двигателями вертлюг используется для периодических проворачиваний бурильной колонны ротором с целью предотвращения прихватов.

В процессе эксплуатации вертлюг испытывает статические осевые нагрузки от действия сил тяжести, сил трения и гидравлических усилий, а также динамические нагрузки, создаваемые продольными колебаниями долота и пульсацией промывочной жидкости. Детали вертлюга, контактирующие с раствором, подвергаются абразивному износу.

К вертлюгам предъявляются следующие основные требования:

-поперечные габариты не должны препятствовать его свободному перемещению вдоль вышки при наращивании бурильной колонны и операциях;

-быстроизнашиваемые узлы и детали должны быть удобными для быстрой замены в промысловых условиях;

-подвод и распределение масла должны обеспечить эффективную смазку и охлаждение трущихся деталей вертлюга;

-устройство для соединения с талевым блоком должно быть надежным и удобным для быстрого отвода и выноса вертлюга из шурфа.

Кроме перечисленных выше функций, вертлюги также используются при промывке скважины и доливе в нее раствора во время подъема бурильных колонн с обратным клапаном. В легких передвижных установках с устройством для принудительной подачи долота нагрузка на долото передается также через вертлюг.

Вертлюг — промежуточное звено, отделяющее вращающуюся и поступательно движущуюся бурильную колонну от перемещающихся только поступательно частей талевой системы и бурового рукава. Он состоит из корпуса с подвеской, воспринимающей нагрузки от веса бурильной колонны и передающей их на крюк подъемной системы. В корпусе вертлюга монтируются пята (подшипник качения), обеспечивающая свободное вращение подвешенной к стволу вертлюга бурильной колонны, а также уплотнительное устройство высокого давления, обеспечивающее ввод бурового раствора внутрь бурильной колонны.

Конструкции вертлюгов должны удовлетворять следующим требованиям:

-обеспечение прочности нагруженных деталей, исключающей возможность разрушения или пластических деформаций при действии максимальной нагрузки;

-долговечность и безотказность работы в процессе бурения скважины;

-герметичность уплотнения зазора между вращающимся стволом и неподвижным подводом, предотвращение утечки бурового раствора;

-герметичность зазоров между корпусом и вращающимся стволом вертлюга, предотвращение утечки масла из корпуса и его загрязнение извне в процессе работы, транспортировок и хранения.

Параметрами вертлюга являются:

-условный диапазон глубин бурения скважин, для которого предназначен данный типоразмер вертлюга;

-наибольшая статическая нагрузка на невращающийся ствол;

-длительная динамическая нагрузка на вращающийся ствол;

-наибольшее давление бурового раствора, при котором длительное время сохраняется герметичность уплотняющего устройства высокого давления;

-наибольшая допустимая частота вращения ствола;

-диаметр канала ствола для прохода бурового раствора;

-масса и габариты.

Вертлюги также характеризуются присоединительными размерами: диаметром штропа в сечении перегиба и размерами замковой резьбы ствола и соединительного патрубка бурового рукава.

Детали вертлюгов можно подразделить на две группы: невращающиеся, связанные с корпусом вертлюга, крюком и буровым рукавом; вращающиеся, связанные со стволом вертлюга и бурильной колонной.

На рис. 1 показано схематическое устройство вертлюга для бурения глубоких скважин. Основная вращающаяся деталь вертлюга — полый ствол, воспринимающий вес колонны. Ствол, смонтированный в корпусе на радиальных и упорных или радиально-упорных подшипниках качения, снабжен фланцем, передающим вес колонны через главный опорный подшипник на корпус и далее на штроп. Опоры ствола вертлюга фиксируют его положение в корпусе, препятствуя осевым вертикальным и радиальным перемещениям и обеспечивая его устойчивое положение при вращении. Вес корпуса вертлюга, толчки и удары от колонны снизу вверх воспринимаются вспомогательной осевой опорой, устанавливаемой обычно над главной.