По Q’доп выбираем буровую установку БУ6500/400ЭР

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		группа
	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

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

 

1.1 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;

Ø 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 К_ок – ывплоыав, К_ок=… [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

ВЫБОР БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

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 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

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.

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

РОТОР

Параметры ротора определяют исходя из конструкции скважины, компоновки бурильной колонны и требований, предъявляемых технологиями бурения и крепления скважины.

К основным параметрам ротора относятся: диаметр проходного отверстия в столе ротора; допускаемая статическая нагрузка на стол;

частота вращения стола ротора; мощность на столе ротора; максимальный момент на столе ротора; передаточное число зубчатой пары; базовое расстояние (расстояние от середины цепного колеса до центра стола ротора)

При Dд = 630 мм

D = 630 + 50 = 680 мм.

Выбираем ротор Р-700.

Частота вращения в зависимости от глубины бурения (L=5370 м),

=0

n = 200 -150•

n = 200 -150•0 = 200

Мощность на столе ротора, кВт

N = 36,8Lк(0,89 + 2 / 3 - )

N = 36,8•5,4•0,89 =176,9кВт

Мp max = 20•1,25=25кН•м

M=4Lк(0,4+0,6• )

M=4•5,4•(0,4+0,6• )=8,6кН•м

ВЕРТЛЮГ

Параметры вертлюга (допускаемая статическая нагрузка на вертлюг; динамическая грузоподъемность основной опоры вертлюга, максимальное давление прокачиваемой жидкости, диаметр проходного отверстия ствола; диаметр отверстия ствола вертлюга) должны отвечать требованиям бурения и промывки скважины и одновременно соответствовать аналогичным параметрам подъемного механизма и буровых насосов.

Вертлюг выбирается по допускаемой статической нагрузке (нагрузке на невращающийся ствол вертлюга при отрыве долота от забоя) на крюк:

При Qкр.доп = 2221кН, Qб.к max = кН, Lб = 5370 м

Выбираем вертлюг УВ-250МА

Для данного вертлюга

Qв = 0,85 • 0,85 • 1275 = 921,2 кН;

pmax = 80 • • 0,1 = 26,7 МПа;

n = 200 об/мин при = 0 (начало бурения), n = 50 об/мин при = 1

(бурение на конечном интервале).

БУРОВОЙ НАСОС

Основные параметры буровых насосов (подачу, давление и полезную мощность) выбирают на основе требований, предъявляемых технологией промывки скважины.

гидравлическая мощность, кВт,

Nг = 340 • 0,736

приводная мощность, кВт,

Nпр = 450 • 0,736

максимальное давление на выходе из насоса, МПа,

p = 80 • 0,1

подача на конечной глубине бурения, л/с,

Q = 32

Буровой насос выбирается по приводной мощности Nпр

Nг = 340 • 0,736 = 581,5кВт

Nпр = 450 • 0,736 = 769,6кВт

p = 80 • • 0,1 = 26,7МПа

Q = 32 =29,18л/с

Выбираем насос УНБТ-950А

ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА

 

 

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		группа
	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

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

 

1.1 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;

Ø 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 К_ок – ывплоыав, К_ок=… [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

ВЫБОР БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

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