книги / Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи

В пояснительной записке разрабатываются задачи увязки монтажных работ с другими, в том числе общестроительными работами, определяется порядок поставки оборудования под монтаж и технологического оборудования. Достаточно подробно рассматриваются вопросы организации труда, специализации звеньев монтажников и условия внедрения бригадного подряда, основные положения техники безопасности и пожарной безопас­ ности.

Графическая часть проекта включает: стройгенплан всего комплекса на стадии монтажа оборудования, схему монтажной площадки и ее энергоснабжения, геодезическое обоснование мон­ тажа со схемами заданий на выполнение строительных работ, например, укладку монтажных путей, устройство фундаментов, якорей с точным указанием расположения их на монтажной площадке, отметок по высоте, значения и направления действия нагрузок, а также других данных, необходимых для выполнения работ, включая чертежи конструкции. Основным разделом в графической части проекта монтажа машин обычно являются технологические карты.

Технологические карты монтажа разрабатываются на основе чертежей и инструкций завода-изготовителя с учетом передового опыта производства монтажных работ. Допускаются отклонения от технологии монтажа, рекомендуемой заводом-изготовителем, при условии достаточного технического и экономического обос­ нования.

В технологической карте приводятся наименование, схема общего вида и характеристика монтируемой машины, включая ведомость монтажных элементов, т.е. агрегатов и частей конст­ рукции, в виде которых машина поступает на монтажную пло­ щадку. В ведомости монтажных элементов в табличной форме приводятся наименования элементов, их число, масса единицы и общая масса, габаритные размеры. В графе «Примечание» отме­ чаются особые требования при застропке и стыковке с другими элементами, наличие специальных устройств для застропки (проушин, приливов) или необходимость их установки. Указан­ ная ведомость используется, в частности, для определения числа монтажных операций и их последовательности, а также для со­ ставления ведомостей на монтажное оборудование, приспособле­ ния и материалы.

В ведомость грузоподъемного и технологического оборудова­ ния вносятся все виды грузоподъемного, транспортного и техно­ логического оборудования, которое необходимо для выполнения монтажных работ, например краны, автопогрузчики, компрессо­ ры, сварочные аппараты, горны и другое оборудование, в том

числе комплекты инструментов и приборов для контроля качест­ ва монтажа. В ведомости указываются наименование монтажного оборудования, число единиц, марка, параметры и продолжитель­ ность использования: на весь период монтажа или разово. От­ дельно, примерно по такой же форме, составляется ведомость на приспособления и материалы: такелажные приспособления, ма­ териалы для изготовления выкладок подмостей, смазочные и другие материалы.

В технологической карте подробно излагается пооперацион­ ная последовательность монтажных работ. По каждой операции указываются ее трудоемкость, специальность, квалификация и число рабочих, занятых на этой операции, необходимое оборудо­ вание, инструменты и материалы.

Технология выполнения операций иллюстрируется схемами застропки монтажных элементов, их стыковки и контроля вза­ имного положения. На схемах приводятся допускаемые значения разновысотности, непараллельное™ и другие допускаемые от­ клонения от проектного положения устанавливаемых элементов. Календарная последовательность и сроки выполнения операций устанавливаются в процессе планирования монтажа и в техно­ логической карте приводятся в виде линейных или сетевых графиков.

В составе технологической карты разрабатываются также ос­ новные положения техники безопасности при производстве ра­ бот, определяются содержание и порядок подготовки смонтиро­ ванного объекта к пуску и передаче заказчику. Для монтажа час­ то встречающегося оборудования для бурения скважин и нефте­ газодобычи разрабатываются типовые технологические карты, что значительно облегчает разработку проекта монтажа в целом.

В приложение к проекту вносятся смета на дополнительные работы, не учтенные ценниками, расчеты и рабочие чертежи вре­ менных сооружений и монтажных приспособлений. В зависимо­ сти от сложности объекта проект производства работ разрабаты­ вается на весь объект в целом или на отдельные его части, мон­ таж которых можно выполнять независимо.

Исполнительная документация составляется по результатам монтажных работ, включая изменения, внесенные в процессе их выполнения: схемы фундаментов под оборудование, акты испы­ таний отдельных систем и технологической линии в целом, приемо-сдаточные акты.

Монтаж оборудования обычно связан с предварительным вы­ полнением строительных работ; изготовлением фундаментов для стационарных установок и других сооружений. Эти работы - ответственная часть подготовительного этапа, так как качество

42

строительных работ оказывает заметное влияние на безопасные условия труда, качество монтажа и работу машины в процессе эксплуатации.

Строительные подготовительные работы выполняются спе­ циализированным предприятием на основании схем геодезиче­ ского обоснования монтажа, которые разрабатываются проектной или монтажной организацией в составе проекта производства работ. В схемах указываются, в частности, размеры фундаментов и оснований, геометрические оси технологических линий, высот­ ные отметки отдельных элементов. Фиксацию осей и высотных отметок выполняет строительная организация.

Сдача (приемка) строительной части под монтаж производит­ ся в соответствии с нормативно-технической документацией и инструкциями по монтажу отдельных видов оборудования.

К собственно монтажным работам относятся проверка ком­ плектности оборудования и приемка его на монтаж, разборка, очистка и ревизия, сборочные и контрольно-измерительные ра­ боты, установка собранного оборудования в проектное поло­ жение.

Большой объем, в особенности при монтаже крупногабарит­ ного оборудования, составляют такелажные работы - горизон­ тальное, вертикальное и наклонное перемещения монтируемых блоков, осуществляемые на монтажной площадке. К такелажным работам относятся также установка, снятие и перемещение таке­ лажных средств (лебедок, мачт и др.).

Заключительные работы - наладка, испытание и передача смонтированного оборудования заказчику. Сюда относятся также работы, связанные с ликвидацией монтажной площадки: демон­ таж вспомогательных эстакад, складирование или отправка мон­ тажного оборудования, очистка территории.

Проводят монтажно-демонтажные работы специальные мон­ тажные бригады, в состав которых входят опытные монтажники, стропальщики и такелажники в возрасте не моложе 18 лет, про­ шедшие предварительный и периодический медицинские осмотры.

Перед началом работ члены бригады обязаны ознакомиться с технологической картой монтажа или демонтажа, последователь­ ность и содержание которой они должны неукоснительно выпол­ нять в процессе проведения работ. На период монтажно­ демонтажных работ назначается ответственный из числа инже­ нерного или технического персонала, контролирующий ход ра­ бот, соблюдение технологической последовательности выполне­ ния операций, правил охраны труда и техники безопасности, а также следящий за состоянием монтажного оборудования, инст­ румента и спецодежды работающих.

Фундамент - опора, предназначенная для воспри­ ятия, амортизации и передачи на грунт статических и динамиче­ ских нагрузок, которые возникают в системе сооружения в про­ цессе эксплуатации машины.

Фундамент должен удовлетворять следующим основным тре­ бованиям:

1)удельная нагрузка от машины на поверхность фундамен­ та - не выше допустимых пределов;

2)удельная нагрузка на грунт системы машина-фундамент -

не больше допустимой;

3)деформация фундамента под действием нагрузок - допус­ тимая;

4)фундамент должен воспринимать и амортизировать все ди­

намические нагрузки от действия машины, сохраняя свою жест­ кость, устойчивость и прочность; вибрация машины и фундамен­ та - в пределах допустимой.

Применительно к нефтегазовой отрасли фундаменты можно разделить на две основные группы.

1.Для стационарных машин со сложной динамикой, например компрессоров, сооружают достаточно массивные прочные фунда­ менты.

2.Для машин или машинных комплексов полустационарного типа с частым перемещением с места на место, например для буровых установок, сооружают временные фундаменты облег­ ченной конструкции с частичным использованием нормализо­ ванных элементов этих фундаментов на новом месте монтажа. Однако известно, что большинство агрегатов и механизмов буро­ вой установки работают в условиях больших и сложных нагру­ зок, поэтому облегченность сооружаемых фундаментов компен­ сируется мощными стальными основаниями, на которых это обо­ рудование смонтировано, и в виде мелких или крупных блоков транспортируется с места на место.

Площадь и форма верхней плоскости фундамента определя­ ются размерами и формой машины. Для прочности краев фунда­ мента верхняя его плоскость должна быть на 100 - 200 мм больше с каждой стороны станины машины. Поверхность фун­ дамента, на которую распределяется сила тяжести машины, сле­ дует проверить на смятие по формуле

Рф — Рдоп>

где рф - давление на верхнюю плоскость фундамента, МПа; Q* -

44

сила тяжести машины, H; F$ - площадь поверхности фундамен­ та, находящаяся под действием силы тяжести машины, м2; рдоп - допускаемое давление, МПа; для сосны, вдоль волокон, рдо„ = = 6,0 - 9,0 МПа; для дуба, вдоль волокон, рдоп = 8,0 - 10,0 МПа; для бутовой кладки на цементном растворе и для бетона рдоп = = 15,0 МПа.

Высота фундамента Я = + Л2 (рис. 2.1). Высота подземной части фундамента Aj определяется глубиной залегания прочных нетронутых грунтов, подпочвенных вод и глубиной их промерза­ ния. Минимальная глубина заложения во многом зависит от на­ значения фундамента. Если монтаж машины носит временный характер, например, для блоков и агрегатов буровых установок, снабженных жесткими стальными основаниями, то глубину за­ ложения фундамента принимают минимальной, т.е. ограничива­ ются расчисткой площадки и снятием растительного слоя до не­ тронутых грунтов.

Как показала практика строительства, можно сооружать фун­ даменты для простых машин и на насыпных грунтах определен­ ного качества.

Для стационарных машин подошва фундамента должна быть ниже расчетной глубины промерзания для любых по качеству грунтов, кроме скальных, крупноблочных и крупногравелистых, для которых этот фактор, так же как и уровень грунтовых вод,

можно не принимать во внимание. В основном это требование связано с опасностью выпучивания грунта при замерзании, если уровень грунтовых вод находится в зоне, подверженной дейст­ вию отрицательных температур. Для машин с небольшими дина­ мическими нагрузками глубина заложения фундамента иногда определяется длиной фундаментных болтов и расстоянием от их нижнего конца до подошвы фундамента. Это расстояние прини­ мается не менее 150 мм.

Для стационарных машин со сложными нагрузками, напри­ мер, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), компрессоры и дру­ гие, подошву фундамента следует размещать на прочных матери­ ковых грунтах. Выбору размеров подошвы фундамента и глуби­ ны его заложения должно предшествовать инженерно-геологи­ ческое исследование грунтов и расчет.

Высота надземной части фундамента Аг определяется техноло­ гическими параметрами установки. Так, для установки центро­ бежного насоса при подсоединении трубопроводов будет доста­ точен фундамент высотой 0,5-0,7 м. Высота фундаментов буро­ вых установок определяется (с учетом высоты основания блоков) условиями циркуляции бурового раствора и размещением пре­ венторов под полом буровой. Во всех случаях суммарная высота фундамента должна быть минимально необходимой, так как с увеличением высоты растет опрокидывающий момент, возни­ кающий в сооружении во время работы машины.

Площадь подошвы фундамента определяется из условия обеспечения устойчивости грунта, на который все сооружение опирается (рис. 2.2).

Ввиду большой сжимаемости грунтов основной опасностью при эксплуатации сооружения «машина - фундамент» являются смещения фундамента от просадки грунта, которые могут при­ вести к потере горизонтальности, трещинам и разрушению фун­ дамента. Осадку сложных фундаментов проверяют специальным расчетом. Однако нарушение устойчивости грунта представляет реальную опасность в основном для длинных фундаментов, что характерно главным образом для различных зданий.

При центральном положении нагрузки N давление р распре­ деляется по всей площади F опоры равномерно

При размещении нагрузки с эксцентриситетом е давление у краев фундамента определяется формулой

N . М

N

Рис. 2.2. Распределение давления на грунт

где М - момент силы относительно центра тяжести подошвы фундамента,

М - Ne-,

W - момент сопротивления сечения фундамента по подошве

a, b - соответственно ширина и длина фундамента.

При е > Ь/6 указанные формулы не применимы, поэтому не­ которые авторы рекомендуют пользоваться эмпирическими фор­

мулами:
при « s i		+
при	Ртах	N
		а(Ь - 2е) *

где / - глубина заложения фундамента.

Для случаев достаточно простых, которые могут встретиться в практике эксплуатации оборудования, следует лишь обеспечить

максимальное совпадение по вертикали центра тяжести сооруже­ ния с центром опоры на грунт, соответственно увеличивая раз­ меры подошвы фундамента (допустимый эксцентриситет 5 %) и проверяя расчетную нагрузку на допустимое давление на грунт.

Допустимое давление на грунт (в МПа) при глубине заложе­ ния подошвы фундамента 2 м от поверхности земли:

Скала................................................................................................................	0,8-5,0
Гравий..............................................................................................................	0,3-0,8
Глина:	0,25-0,5
сухая.............................................................................................................
влажная........................................................................................................	0,15-0,2
мокрая..........................................................................................................	0,1
Песок:	0,25-0,35
средний и крупный плотный...................................................................
мелкий сухой...............................................................................................	0,15-0,3
мокрый плотный.........................................................................................	0,1-0,15
наносный......................................................................................................	0,05
Растительный слой.........................................................................................	0,025-0,05

Для сложных машин, при работе которых возникают значи­ тельные инерционные усилия, например, в машинах с возвратно­ поступательным движением основных деталей (поршневые ма­ шины), кроме предварительного расчета на статические нагрузки, выполняют расчет фундамента на динамическую нагрузку, т.е. на его устойчивость. Динамические нагрузки значительно возраста­ ют, если машина и ее привод размещены на отдельных фунда­ ментах и соединены цепной или ременной передачей.

Для значительной части простых, по кинематике тихоходных машин размеры фундамента можно выбирать без расчета, при­ нимая его массу в 3-4 раза больше массы машины.

Конфигурация фундамента связана с формой станины маши­ ны и ее привода, расположением дополнительных устройств и коммуникаций, а также со способом крепления фундаментных болтов.

На рис. 2.3 представлен железобетонный тоннельный фунда­ мент для крупной стационарной машины со сложной кинемати­ кой. Подошва фундамента значительно развита для уменьшения давления на грунт. Фундамент установлен в котловане свободно.

Высокая прочность фундамента обеспечивается стальной ар­ матурой, закладываемой при его сооружении.

Тоннель предназначен для установки анкерных плит, крепя­ щих фундаментные болты, которые располагают в фундаменте свободно (без заделки в бетон). Такая конструкция обеспечивает наиболее благоприятные условия работы болтов, возможность контроля их состояния в эксплуатации и при необходимости за­ мену без особых затруднений. Тоннель используется иногда для прокладки коммуникаций и дополнительных устройств.

Рис. 2.3. Железобетонный тоннельный фундамент для крупной стационарной машины

В массивных бетонных или бутобетонных фундаментах ан­ керные болты заделывают в бетон наглухо (рис. 2.4) или уста­ навливают свободно (рис. 2.5). Очевидно, глухая заделка фунда­ ментных болтов затрудняет ремонт в случае обрыва болта, что

Установочный

Рис. 2.4. Вариант установки фундаментных болтов наглухо (с заделкой в бе­ тон)

Рис. 2.5. Вариант установки фундаментных болтов свободно (без заделки в бетон)

можно частично избежать, если к верхней части болта приварить камеру из трубы (см. рис. 2.4). Эта часть болта доступна для ос­ мотра и возможен ее ремонт.

Устанавливая анкерные плиты под нижнюю головку фунда­ ментных болтов, равномерно распределяют усилия затяжки бол­ тов (оно может быть очень большим) на значительную площадь бетонного массива.

Длину заделки фундаментного болта в бетон фундамента /о можно определить из условий равнопрочности на разрыв и сцеп­ ление болта с бетоном (рис. 2.6, а):

ndp

~ а Р*ст = n d l0aa

где dp - внутренний диаметр резьбы болта; d - диаметр болта. Отсюда, принимая d9 « d, получим

/ _ °р«ст<^

‘о — :-----•

4®сц

Принимая допускаемое напряжение на разрыв болта [араст] =

=80 МПа и сцепление с бетоном оец = 0,5 МПа, получим /0 =

=40 d.

so