МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
|||||||||
«Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» |
|||||||||
|
|||||||||
|
«Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» |
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
Калачников Дмитрий Сергеевич |
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
Факультет |
ИНиГ |
курс |
1 |
группа |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
КУРСОВАЯ РАБОТА |
|
|||||||
|
|
|
По дисциплине «Процессы и агрегаты нефтяных и газовых технологий»
На тему Оборудование для бурения и добычи нефти и газа.
Современные технологии в нефтегазовой отрасли
Работа допущена к защите |
|
|
|
|||||||||
|
|
(подпись руководителя) |
|
(дата) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Признать, что работа |
|
|
||||||||||
выполнена и защищена с оценкой |
|
|
||||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
||||||||||
Руководитель |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
(должность) |
|
(подпись) |
|
(и. о., фамилия) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
(дата) |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Архангельск |
||||||||||||
2011 |
ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение |
|
1 Выбор конструкции скважины, буровой установки и оборудования |
|
1.1 Выбор конструкции скважины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.2 Выбор буровой установки
1.3 Выбор бурового оборудования
1.3.1 Талевая система
1.3.2 Буровая лебёдка
1.3.3 Буровая вышка
1.3.4 Ротор
1.3.5 Вертлюг
1.3.6 Буровой насос
1.3.7 Циркуляционная система
1.3.8 Расчет на выбор
2 Анализ конструктивного исполнения и основных параметров вертлюга
2.1 Анализ конструктивного исполнения вертлюга
2.2 Параметры применяемого оборудования
3. Анализ современных технологий применяемых в нефтегазовой промышленности
Вывод
Список используемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
Развиваясь, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов
(атомную и геотермальную энергию, солнечную, гидроэнергию приливов и отливов, ветряную и другие источники). Однако главную роль в обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные ресурсы.
Топливно-энергетический комплекс тесно связан со всей промышленностью и экономикой страны. На его развитие расходуется более 20% денежных средств. На ТЭК приходится 30% основных фондов и 30% стоимости промышленной продукции России. Он использует 10% продукции машиностроительного комплекса, 12% продукции металлургии, потребляет 2/3 труб в стране, дает больше половины экспорта РФ и значительное количество сырья для химической промышленности. Его доля в перевозках составляет треть всех грузов по железным дорогам, половину перевозок морского транспорта и всю транспортировку по
трубопроводам. Таким образом, с топливно-энергетическим комплексом напрямую связано благосостояние всех граждан России. Большое значение в экономике страны играет входящий в ТЭК и являющийся его важнейшей частью нефтяной и газовый сектор. До перестройки нефть и газ были опорой советского руководства. Дешевые энергоносители обеспечивали оттяжку структурной перестройки энергоемкой промышленности СССР. Эта нефть и этот газ привязывали страны восточного блока. Валютные доходы от экспорта газа и нефти позволяли обеспечивать потребительский рынок импортными товарами. С тех пор изменилось многое. Радикально перестраивается внутренняя структура государства. Разворачивается процесс реорганизации российского административного пространства. В то же время нефть и газ по-прежнему остаются важнейшими источниками дохода в валюте для всей страны. Нефтегазовый комплекс за годы реформ значительны упрочил свои позиции в экономике страны. НГК возник и окреп, как и другие структурные подразделения в народном хозяйстве страны, еще в рамках СССР и единого народно-хозяйственного комплекса. После его развала нефтегазовый комплекс получил вполне самостоятельное значение. Что касается общего положения нефтегазового комплекса в российской экономике, то отрасль в гораздо меньшей степени затронул спад производства. Более того. за годы реформ сырьевые отрасли выдвинулись на ведущие позиции в народном хозяйстве страны.
Действительно, отрасли ТЭК дают не менее 50% валютных поступлений в Россию, позволяют поддерживать курс рубля. Высоки доходы в бюджет страны от акцизов на нефть и нефтепродукты. Необходимо отметить также, что большинство отраслей перерабатывающей промышленности оказались убыточными вследствие избыточной энергоемкости, в несколько раз превышающей мировые стандарты, сформировавшиеся под влиянием топливно-энергетического кризиса 70х-80х годов. В этой ситуации упадка производства, неплатежей, социальной напряженности и безработицы относительно стабильный и экспортно-ориентированный нефтегазовый комплекс становится поистине жизненно важным элементом в структуре экономики нашей страны, той отраслью, которая способна стать опорой более высокотехнологичных и наукоемких современных производств. Однако до сих пор перерабатывающие отрасли страны находятся в глубоком кризисе. Велика роль нефтегазового сектора и в политике. Регулирование поставок нефти в страны ближнего зарубежья является, по сути дела, важным аргументом в
диалоге с новыми государствами. Таким образом, нефтегазовая отрасль - это богатство России. Энергодобывающая промышленность РФ тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства, имеет огромное значение для российской экономики. Спрос на нефть и газ достаточно стабилен, хотя и подвержен кризисам и снижениям цен, что в российских налоговых условиях даже может поставить экспортные операции на грань ликвидности. Поэтому в успешном развитии нашей нефтегазодобывающей промышленности заинтересованы практически все развитые государства мира и в первую очередь мы сами.
1 ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ, БУРОВОЙ УСТАНОВКИ И ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор конструкции скважины
Скважина – вертикально или наклонная горная выработка круглого сечения небольшого диаметра (75 – 350мм) глубиной от 100 – 150 до 5000 – 8000м и более. Элементы скважины:
- забой – дно;
- Устье – выход на поверхность;
Ствол (стенки) – боковая поверхность.
Конструкция скважины определяется числом спускаемых обсадных колонн, глубиной их спуска, диаметрами применяемых труб, долот, которыми ведется бурение под каждую колонну.
Рисунок 1 – Конструкция скважины
. Направление диаметром 473 мм спускается на глубину lн = 24 м.
2. Кондуктор диаметром 406 мм спускается на глубину lк = 316 м.
3. Первая промежуточная колонна диаметром 273 мм (толщина стенки труб b = 10,2 мм, q = 0,66 Кн/м) спускается на глубину lпр1 = 2240 м.
4. Вторая промежуточная колонна диаметром 194 мм (толщина стенки труб b = 9,5 мм, q = 0,55 Кн/м) спускается на глубину lпр2 = 3122 м.
5.Эксплуатационная колонна диаметром 168 мм
(b = 8,9 мм, q = 0,35 Кн/м) спускается на глубину lэ = 5520 м.
1.2. ВЫБОР БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
Выбор буровой установки производится по главному параметру – допускаемой нагрузке на крюк.
Допускаемая нагрузка на крюк - это вертикальная статическая нагрузка на крюк, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины независимо от вида и продолжительности выполнения операций. Допускаемая нагрузка на крюк, кН:
Q’доп = Ko.k.Qo.k max; |
(1) |
Q’’доп = Kб.k.Qб.k max, |
(2) |
где Кок – ывплоыав , Кок=… [1]
Вес в воздухе обсадных колонн кондуктора:
Qк = lкqк |
(2) |
где впыпвы
вапвап
Qк = кН.
Вес в воздухе первой промежуточной колонны
Qпр1 = lпр1qпр1
второй промежуточной колонны
Qпр2 = lпр2qпр2
эксплуатационной колонны
Qэ = lэqэ
Вес бурильной колонны
Qб.к max = (L-lубт)qб.т+lУБТqУБТ
Qпр1=2240*0,66=1478,4кН
Qпр2= 3122 * 0,55=1717,1кН
Qк=316*0,93=293,88кН
Qэ=5520*0,35=1932кН
QБ.Т = 5370*0,22=1181,4кН
QУ.Б.Т = 150*0,63=94,5кН
Qб.к max = (5520-150)*0,22+150*0,63=1275,9кН
Допускаемая нагрузка:
для обсадных колонн Q’доп = 1,15 • 1932 = 2221,8кН;
для бурильной колонны Q’’доп = 1,7 • 1275,9 = 2169,03кН;
Q’доп > Q’’доп
По Q’доп выбираем буровую установку БУ6500/400ЭР
1.3. Выбор бурового оборудования
1.3.1. Выбор талелой системы
В состав талевой системы входят: крюкоблок (или талевый блок при работе с АСП), кронблок, талевый канат, механизм крепления неподвижного конца талевого каната.
К основным параметрам талевой системы относятся: допускаемая нагрузка на крюк, кН; допускаемая нагрузка на кронблок, кН; число канатных шкивов; диаметр шкива по дну желоба; диаметр оси шкива; ход пружины крюка, мм; максимальное натяжение неподвижного конца каната, диаметр обоймы и число витков каната на обойме механизма крепления неподвижной ветви талевого каната.
Выбор каната
Талевый канат выбирается по разрывному усилию каната в целом:
Rк = Pх.к махKк
Rк = 229,8 2=459,6кН
Выбираем канат
Выбор кратности оснастки
= (Kк )/ )
=12
Выбор талевого блока (для работы с АСП)
Q’доп = 2221,8кН
Выбираем талевый блок УТБА-5-320
Выбор кронблока
Кронблок выбирается по допускаемой нагрузке на кронблок:
Qкр. доп =Qкр.доп+P +Pн.к+G
Qкр. доп = 2221+229,8+166,6+120=2737,4кН
Выбираем кронблок УКБА 6-400
Механизм крепления неподвижной ветви каната
Максимально допустимое натяжение каната рассчитывается по формуле
Нагрузка на датчик
Pдат 0,295
Pдат 0,295 =49,16кН
Шкивы кронблока и талевого блока расточены под канат диаметром 35 мм.
Диаметр шкива
Dш = (32...42)35 = 1120... 1470 мм, выбираем 1285 мм.
Наружный диаметр шкива
Dн.ш = (1,08...1,12)1285 = 1387,80... 1439,20, выбираем Dн.ш = 1400 мм.
Ориентировочно
dоси = (0,21...0,26)1285 = 269,85...334,10 мм, принимаем dоси = 280 мм.
Диаметр барабана механизма крепления неподвижной ветви каната, ММ
Dм.к = (21...23)35 = 735...805, принимаем Dм.к = 735 мм.
1.3.2. Буровая лебёдка
К основным параметрам буровой лебедки относятся: максимальное натяжение ходовой ветви талевого каната, мощность на входе в лебедку, мощность на барабане лебедки, диаметр талевого каната, геометрические размеры барабана (диаметр и длина барабана), момент на барабане лебедки.
Буровая лебедка выбирается по максимальному натяжению ходового конца каната
Мощность на входе в лебёдку рассчитываем по формуле, кВт
принимаем = 1100кВт
Мощность на барабане лебедки, кВт
Геометрические размеры барабана лебедки:
Dб = (20...25)35 = 700 ...980 мм, принимаем Dб = 685 мм;
Lб = (l,4...1,9)685 = 959...1301,5 мм, принимаем Lб = 1373 мм;
D6.р = 0,685 + 0,95 • 0,035 • 5 = 0,85.
Наибольший статический момент
Мб.max = 0,85/2 = 97,7 кН•м.
Выбираем буровую лебёдку ЛБУ37-1100
1.3.3.Буровая вышка
К основным параметрам буровой вышки относятся:
- допускаемая нагрузка на крюке (несущая способность вышки), кН;
- полезная высота вышки, м;
- полная высота вышки, м;
- емкость магазина и подсвечника, ;
- высота расположения балконов, м.
По допускаемой нагрузке на крюке Qкр.доп = 2221 кН из технической характеристики буровых вышек выбираем вышку УМ45/320-ПР вышка мачтовая, П-образная, полезная высота 45 м, допускаемая нагрузка на крюке 3200 кН:
Полезная высота вышки
Нп = 27 + 8 + 1,285/2 + 4 + 0,5 + 1,0 + 2,7 + 2,0 45,84, принимаем Нп = 45 м.
Конструктивно принимаем hкоз = 4,6 м; h0 = 2,9 м.
Полная высота
Н = 45,0 + 4,6 + 2,9 = 52,5 м, принимаем Н = 53,3 м.
Высота расположения пола балкона
Hб = 27 • 0,999 + 1,7 - 1,5 • 27,17 м.
Площадь подсвечника при dб.т = 89 мм, dзам = 95 мм
Fп = 1,2 • (1,05 • 0,009) = 2,26