Принцип действия верхнего привода

Как работает система верхнего силового привода буровой установки?

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:

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 ↑

Источник

Буровые установки с верхним приводом

Несмотря на то, что система верхнего привода (СВП) разработана в начале 1980-х, в России она начала пользоваться популярностью не так давно. Уверенный спрос на оборудование данного типа появился только около 5 лет назад. Верхний привод буровой установки представляет собой универсальный механизм, существенно облегчающий процесс обслуживания установки обслуживающим персоналом. Он широко применяется для разного вида бурения: с вертикальным, наклонно-направленным или горизонтальным стволом.

Возможности СВП позволяют механизировать многие процессы обслуживания буровой установки и отказаться от большой части ручного труда при наращивании буровой колонны, разработке и расширении ствола скважины, при спуске обсадной колонны. Полная автоматизация процессов позволяет контролировать величину крутящего момента и нагрузку на бур.

Принцип действия СВП

СВП крепится тросом к вышке через блок и благодаря этому может подниматься и опускаться. СВП состоит из вертлюга и одного или нескольких двигателей электрического или гидравлического типа. В верхней части привода находится узел разгрузки резьбы, отвечающий за автоматический вывод резьбовой части бурильной трубы из муфты при наращивании или разборке колонны. Повреждение резьбы при этом абсолютно исключено.

Наращивание/разборка труб производится при помощи манипулятора, который в зависимости от задачи может разворачивать колонну в нужную сторону. Манипулятор снабжен зажимом, который предназначен для фиксации муфты трубы при свинчивании.

Преимущество системы верхнего привода перед традиционными технологиями

Технология СВП позволяет существенно сократить время при наращивании колонны, снижает риск прихвата бурильной фрезы и облегчается проход обсадных труб через труднодоступные места за счет проворачивания. Верхний привод буровой установки можно монтировать практически в любое время, не прекращая при этом бурения. Система берет на себя большую часть ручного труда, неизменно присутствующего в традиционных технологиях. При этом не только облегчается труд

обслуживающего персонала, но и значительно увеличивается безопасность проведения работ.

Источник

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРЕИМУЩЕСТВА ВЕРХНЕГО ПРИВОДА

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРЕИМУЩЕСТВА ВЕРХНЕГО ПРИВОДА

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕРХНЕГО ПРИВОДА

ВЫБОР СИСТЕМЫ ВЕРХНЕГО ПРИВОДА

Список использованных источников

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.

2 НАЗНАЧЕНИЕ И ПРЕИМУЩЕСТВА ВЕРХНЕГО ПРИВОДА

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

Рассмотрим верхний привод фирмы ПромТехИнвест ПВЭГ-225

Привод верхний электрогидравлический ПВЭГ-225 предназначен для оснащения стационарных буровых установок. Используется для основного, наклонно направленного и горизонтального бурения нефтяных и газовых скважин. Грузоподъемность 225 тонн, максимальный крутящий момент 4900 кГм.

Привод состоит из силового вертлюга, двусторонней системы наклона штропов, шарового крана, направляющей балки, трубного манипулятора, а так же электрического и гидравлического контуров обслуживания.

ПВЭГ-225 состоит из подвесной части и наземного электроагрегата.

ПВЭГ-225 предназначен для комплектования буровых установок для работ на нефтяных и газовых скважинах.

1. вращение бурильной колонны, изменение скорости и направления;

2. торможение и остановку вращения бурильной колонны, ее растормаживание;

3. свинчивание, докрепление, раскрепление и развинчивание переводников с бурильной колонной;

4. бесступенчатую «азимутальную» ориентацию и удержание в заданном положении бурильной колонны;

5. создание и изменение крутящего момента;

6. удержание бурильной колонны при отсутствии вращения и при вращении колонны;

7. горизонтальное перемещение вала вертлюга с удержанием его оси соосно бурильной колонне, при одновременных перемещениях ствола вверх или вниз;

8. горизонтальное перемещение элеватора;

9. поворот трубного манипулятора (элеватора) в горизонтальной плоскости с дискретной фиксацией положений;

10. подачу и удаление бурильных труб («свечей») при наращивании бурильной колонны и ее подъеме из скважины;

11. герметизацию внутритрубного пространства при газо-, нефте- и водопроявлениях;

12. прогрев гидравлической жидкости и прокачку силовых гидромагистралей;

13. механизированную подачу-сворачивание шлангов гидравлических магистралей;

14. дистанционное электрогидроуправление гидрооборудованием;

15. работу с геофизическими (телеметрическими) приборами диаметром менее 70 мм.

Таблица 2.1 Характеристика ПВЭГ-225

Грузоподъемность, не менее, т

Максимальный крутящий момент, Нм (кг*м)

Максимальная скорость (частота) вращения выходного вала, рад/сек. (об./мин.)

Масса подвесной части (без направляющей балки), кг

Масса направляющей балки с узлами крепления к мачте, кг

Габаритные размеры основных составных частей, не более, мм: подвесная часть (без направляющей балки)

Габаритные размеры основных составных частей, не более, мм: направляющая балка

Габаритные размеры основных составных частей, не более, мм: наземный гидроагрегат

2.2 Преимущества верхнего привода заключаются в следующем:

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 радиально-поршневых гидромоторов дает возможность получать точный и плавный меняющийся вращательный момент докрепления для каждого соединения, что увеличивает срок службы бурильной свечи.

10. Использование радиально-поршневых гидромоторов позволяет получать большой крутящий момент на валу при небольшой частоте вращения. Аксиально-поршневой насос дает возможность реверсирования и плавного регулирования подачи, также обладает высоким коэффициентом полезного действия.

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;

3 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СВП

Подвижная часть СВП состоит из вертлюга-редуктора, который на штропах подвешен на траверсе талевого блока. На верхней крышке вертлюга-редуктора установлены два радиально- поршневых гидромотора. Один конец вала гидромотра через эластичную муфту соединен с быстроходным валом редуктора. На другом конце установлен гидротормоз. К корпусу вертлюга — редуктора крепится параллелограммный механизм и гидропривод отклонения вертлюга от направляющей балки. Между талевым блоком и вертлюгом-редуктором установлена система разгрузки резьбы — газогидравлический компенсатор подвески, обеспечивающий 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 может разворачивать элеватор в нужную сторону: на мостки, на шурф для наращивания или в любую другую сторону при необходимости. Гидравлический 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.

1 — газогидравлический компенсатор подвески; 2 – гидротормоз; 3 – гидромотор;

4 – вертлюг; 5 — гидравлический захват; 6 – трубный манипулятор;

7 – направляющая балка; 8 – шаровой кран с гидроприводом; 9 – гидропривод отклонения штропов элеватора; 10 – опорно-поворотное устройство;

11 – параллелограммный механизм; 12 — гидропривод отклонения вертлюга от направляющей балки; 13 – ползун; 14 – верхний подвес

Рисунок 3.1– Состав подвесной части ПВЭГ-225

1 – контейнер; 2 — система хранения и механизированной подачи рукавов высокого давления; 3- теплообменник; 4 — гидробак с системой подогрева;

5 — вспомогательный электронасосный агрегат; 6 — основной электронасосный агрегат; 7 — системы электроавтоматики и управления

Рисунок 3.2 – Состав электрогидроагрегата

4 ЗАРУБЕЖНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ СИСТЕМ ВЕРХНЕГО ПРИВОДА

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) и др.

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

4.1 Модели Верхнего Привода TESCO

Корпорация TESCO – мировой лидер по разработке базирующихся на инновационных технологиях решений для высокотехнологичных отраслей энергетической промышленности.

Электрический верхний привод с полным набором функций для применения на небольших А-образных мачтах буровых установок. Верхний привод EMI является наиболее компактным из предлагаемой TESCO серии электрических верхних приводов.

Предназначен для использования на небольших А-образных мачтах и мачтах с открытой передней гранью. Верхний привод EMI обеспечивает характеристики и функции трубного манипулятора, необходимые для бурения и капремонта скважин.

Верхний привод EMI работает на одном синхронном двигателе на постоянных магнитах и с жидкостным охлаждением (КаманРА44). Этот двигатель весит всего 180 кг, развивает мощность 450 л.с. и обеспечивает новый уровень надежности, долговечности и удельной мощности. Система EMI работает с использованием автономной системы электропривода / системы охлаждения. Система привода не нарушает электроснабжение буровой установки и сконструирована для продолжительной эксплуатации в жестких условия.

Таблица 4.1СВП TESCO EMI 400

Грузоподъемность, не менее

Максимальный крутящий момент, Нм (кг*м)

Максимальная скорость (частота) вращения выходного вала, рад/сек. (об./мин.)

Выходная мощность привода, кВт (л.с.)

Масса изделия общая, не более, кг

Габаритные размеры основных составных частей, не более, мм: подвесная часть (без направляющей балки)

4.2 Модели Верхнего Привода Canrig Drilling Technology

Компания Canrig Drilling Technology является одним из лидирующих мировых поставщиков систем бурения верхнего привода для добычи нефти и газа. Компания производит, продает и обслуживает полный диапазон портативных и стационарных систем верхнего привода для большинства буровых вышек, расположенных на суше и на море.

Сегодня оборудование компании Canrig работает на всех основных мировых нефтегазовых месторождениях. Компания постоянно превосходит ожидания своих клиентов, обеспечивая их безупречной продукцией и незамедлительным сервисом, что выдвинуло Canrig на передовой фронт индустрии систем бурения верхнего привода.

Таблица 4.2 СВП Canrig Drilling Technology 4017H

Canrig Drilling Technology

Грузоподъемность, не менее, т

Таблица 4.3 СВП Canrig Drilling Technology 6027E

Canrig Drilling Technology

Грузоподъемность, не менее, т

Максимальный крутящий момент, Нм (кг*м)

Максимальная скорость (частота) вращения выходного вала, рад/сек. (об./мин.)

Масса изделия общая, не более, кг

4.3 Модели Верхнего Привода National Oilwell Varco

Американская компания National Oilwell Varco – мировой лидер в разработке, производстве и продаже оборудования и комплектующих для применения в сфере бурения скважин и производства нефти и газа, технического обеспечения и надзора, а также услуги по организации цепи поставок для крупных организаций нефтегазовой индустрии.

Таблица 4.4 СВП National Oilwell Varco • IDS-350P

Грузоподъемность, не менее, т

Максимальный крутящий момент, Нм (кг*м)

Максимальная скорость (частота) вращения выходного вала, рад/сек. (об./мин.)

Выходная мощность привода, кВт (л.с.)

Исполнение для условий эксплуатации при: температура окружающего воздуха, °С

4.5 Рынок систем верхнего привода в России

На сегодняшний день, в России серийно СВП производит только одно отечественное предприятие – это ЗАО «ПромТехИнвест», г. Санкт-Петербург. Из зарубежных производителей на внутреннем рынке, в основном, присутствуют три компании – Canrig, National Oilwell Varco и Tesco. Помимо упомянутых, на российском рынке действует еще одна иностранная компания – Aker Kvaerner. Норвежцы поставляют СВП для разработки месторождений как на суше, так и на шельфе (например, на самоподъемной морской установке «Мурманская» в Карском море).

В целом, производство СВП в России зародилось сравнительно недавно, в начале 2000-х годов. В 2002 году компания «Объединенные машиностроительные заводы» на площадке «Уралмашзавода» продемонстрировала первый опытный образце СВП отечественного производства – СВП-320.

Таблица 4.5 Система верхнего привода: ЗАО «Уралмаш — Буровое оборудование»

Передаточное отношение редуктора

Крутящий момент для вращения бурильной колонны, кНм

Максимальная частота вращения при крутящем моменте 41 кНм, об/мин

Максимальная частота вращения, об/мин

Диапазон регулирования частоты вращения, %

Крутящий момент раскрепления, кНм

Максимальное давление нагнетания прокачиваемой жидкости (бурового раствора), МПа

Условный проход ствола, мм

Рабочее давление шаровых кранов (внутренних провенторов), МПа

Диаметры бурильных труб, мм

регулируемый, постоянного тока, с ручным управлением, с дистанционным управлением, во взрывозащищенном исполнении

Номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин

Максимальная частота вращения электродвигателя, об/мин

Мощность электродвигателя, кВт

1.5.2 Модели верхнего привода «ПромТехИнвест»

Промышленный выпуск СВП на предприятии «ПромТехИнвест», по результатам успешных испытаний в ОАО «Сургутнефтегаз», начался в 2003 году.

Привод силовой верхний с наземным гидроагрегатом ПВГ-1600 разработан ЗАО «ПромТехИнвест» совместно с ОАО «Электромеханика», предназначен для мобильных и стационарных буровых установок.

ПВГ-1600 состоит из верхнего силового привода ВСП-1600, наземного гидроагрегата НГА-1600, системы электрогидроуправления ЭГУ-1600, комплекта гидравлических рукавов и трубопроводов, комплекта одиночного ЗИП.

Грузоподъемность, не менее, т

Максимальный крутящий момент, Нм (кг*м)

Максимальная скорость (частота) вращения выходного вала, рад/сек. (об./мин.)

Выходная мощность привода, кВт (л.с.)

Масса изделия общая, не более, кг

Масса подвесной части (без направляющей балки), кг

Масса направляющей балки с узлами крепления к мачте, кг

Габаритные размеры основных составных частей, не более, мм: подвесная часть (без направляющей балки)

Габаритные размеры основных составных частей, не более, мм: направляющая балка

Габаритные размеры основных составных частей, не более, мм: наземный гидроагрегат

Перемещение вертлюга в поперечном направлении, не менее, мм

Отклонение элеватора от вертикального положения штропов, не менее, мм

Исполнение для условий эксплуатации при: температура окружающего воздуха, °С

Исполнение для условий эксплуатации при: воздействие атмосферных осадков

Исполнение для условий эксплуатации при: неразрушающая температура хранения, до, °С

5 ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ

Наиболее известные зарубежные производители систем верхнего привода (Varco, Tesco, Canrig, National Oilwell, Bentec и др.) предлагают СВП как в гидравлическом, так и в электрическом (постоянного и переменного тока) исполнении. При этом электрические версии ВСП могут питаться как от источника электроэнергии буровой площадки, так и от автономного дизель-генератора.

5.1 Основные преимущества СВП с электрическим приводом:

─ малая удельная масса подвесной части и, следовательно, минимальный износ талевого каната;

─ высокая удельная мощность привода NУД (отношение выходной мощности к массе подвесной части) составляет 66 кВт/т;

─ компактность подвесной части;

─ бесступенчатое (частотное) регулирование скорости вращения вала вертлюга от 0 до 180 об/мин;

─ автоматичность изменения момента от минимального до номинального значений при постоянной заданной скорости вращения выходного вала;

─ свобода компоновки подвесной части.

Основными недостаткамиСВПс электрическимприводом являются:

несоответствие максимума мощности СВП скоростным режимам работы отечественного бурового инструмента (пик мощности смещен относительно рабочих скоростей порядка 60-100 об/мин в сторону 200…250 об/мин),

─ cущественное недоиспользование мощности привода (50-72%) в диапазоне частот 60-100 об/мин; низкий коэффициент использования мощности;

─ отсутствие саморегулирования скорости вращения выходного вала в зависимости от нагрузки на рабочем инструменте, и, как следствие, снижение производительности привода;

─ отсутствие самоторможения привода и возможность генерации тока при возникновении эффекта «пружины» в случае прихвата бурильной колонны и ее обратном вращении, разрушающего электронную систему управления СВП;

─ большие тепловые потери в электродвигателе, в особенности при максимальных моментах, требующие наличия собственной системы охлаждения, что усложняет и удорожает конструкцию СВП;

─ несоответствие электрических параметров СВП параметрам отечественной электрической сети, что приводит к необходимости использования автономной системы электропривода (дополнительный модуль дизель–генератора, дополнительный модуль частотного управления электродвигателем);

─ дополнительные затраты на дизельное топливо и транспортные расходы при использовании дизель-генераторов. При годовой нагрузке СВП порядка 4000 моточасов расход топлива только одной дизель-генераторной установки с указанным выше коэффициентом использования мощности составит более 120 т;

─ необходимость применения многоступенчатых механических редукторов в приводе электродвигателей для снижения частоты вращения выходного вала, что приводит к снижению надежности, усложнению и повышению стоимости конструкции СВП.

5.2 Основные преимущества и недостатки СВП с гидрообъемным приводом аналогичны преимуществам и недостаткам ВСП с электроприводом.

Дополнительными преимущества и недостатки СВП с гидроприводомявляются: расширение скоростного (силового) диапазона при меньшей входной мощности за счет применения гидромоторов с переменным рабочим объемом (привод оснащен системой клапанов, позволяющих изменять рабочий объем гидромотора в два раза). Это позволяет получить несколько ступеней на внешней характеристике и, в отличие от СВП с электроприводом, в диапазоне оборотов выходного вала от 50 до 200 об/мин работать на режиме, близком к режиму постоянной мощности.

В гидравлическом приводе имеется возможность путем дросселирования жидкости гасить эффект «пружины» в случае прихвата колонны и ее обратном вращении.

Недостатки гидравлического привода

– низкая надежность узлов и агрегатов, небольшой межремонтный период;

– высокая стоимость деталей и узлов;

– недостаточный крутящий момент при отвороте рабочего переводника, а также для вращения бурильной колонны при глубине более 3000 м;

– потеря времени на прокачку и прогрев гидравлики в зимнее время, завоздушивание гидросистемы;

– перегрев рабочей жидкости в летнее время;

– низкая частота вращения ствола вертлюга;

– невозможность работы (отворота бурильной колонны) при отключении энергии, отказе гидромотора.

ВЫБОР СИСТЕМЫ ВЕРХНЕГО ПРИВОДА

Верхний привод выбирается:

— по максимальной нагрузке на верхний привод, кН;

максимальная нагрузка равна допускаемой нагрузке на крюке:

— по максимальному давлению прокачиваемой жидкости (раствора) в стволе, МПа;

максимальное давление равно максимальному давлению которое создает насос:

;

МПа.

По данным параметрам подбираем верхний привод ПВЭГ-225 ЗАО «ПромТехИнвест» .

Таблица 4 – технические характеристики ПВЭГ-225

Источник