Агрегаты для подземного ремонта при безвышечной эксплуатации скважин

 

Для обслуживания скважин при эксплуатации без стационар­ных вышек применяют подъемники, несущие вышку. Нашей промышленностью серийно выпускаются широкий спектр та­ких агрегатов, основные характеристики которых приведены в табл. 10.17 [56, 59, 61, 64, 65, 66].

Представленные агрегаты, как уже говорилось, разделяются на агрегаты для текущего ремонта и капитального. Условно счи­тается, что с грузоподъемности 500 кН агрегаты используются для капитального ремонта. Они оснащаются буровыми ротора­ми, а, также предусмотрена их комплектация насосными уста­новками, которые размещаются на отдельном прицепе. Боль­шинство агрегатов оснащено лебедками с механическим приво­дом, конструкция которых хорошо отработана.

 

Таблица 10.17

Технические характеристики агрегатов для ПРС

Наименование агрегата	Транспортная база	Грузо­подъем­ность, кН	Оснаст­ка	Высота вышки от земли до оси кронблока, м	Мощность приводного двигателя, кВт	Трансмиссия (привод лебедки)
1.АзИНМАШ-37	КрАЗ-225Б		2x3		176-220*	М**
2.АПРС-32 З.АИРС-32-01	КрАЗ-225, КрАЗ -260.260Г		2x3 2x3		176-220	М М
4. АПРС -40У 5. АПРС -40М 6. АПРС -40К 7. УАРС-40	УРАЛ-4320-1912-30 КрАЗ-260Г,6322 КАМАЗ 43181 КЗКТ-7428		3x4 3x4 3x4 2x3			М М М Г***
8. А2-32 9. А2-32К	УРАЛ-4320-1912-30 КАМАЗ-431118		2x3 2x3			М М
10. А4-32	КрАЗ-260Г		2x3	18,2		М
11.А5-40 12. А5-40М	КрАЗ-260Г УРАЛ-4320-1912-30		3x4 2x3			М М
13. АР-32/40 14. АР32/40М	КрАЗ-260Г УРАЛ-4320-1912-30		3x4 3x4			М М
15. СУРС-40 16. СУПР-32	Т-170М.01 Т-170М.01		2x3 2X3			М М
17. УПА-32 18.УПТ-32 19.УПГА-32	КрАЗ-260 Т-130МГ-1 КрАЗ		2X3 2X3 2X3	18,5 18,5		М М
20.УПА60 21.УПГ50	КрАЗ-65101 КрАЗ -250	600 500(с65)	3x4 3x4	18,5 18,5		М Г
22. АР-60	КрА365101, КрАЗ-260Г		3x4			М
23. А50М 24. А-50У	КрАЗ65101 КрА3257		3x4 3x4	22,4 22,4		М М
25. А60/80 26. А60/80И	БАЗ-69507, КрАЗ-260Г		3x4 3x4			М М
27. АРБ - 100	БАЗ-6909, КЗТК8014		4x5			М
28.К-7ОЗМТУ-80ВМ 29. К-703МТУ-80 ВГ 30. Кировец-Хегглунд 31.К-7ОЗМТУ-100ВГ 32. К-703 МТП-127Г	Кировец К-703МТУ -«• -«• Кировец К-703МТУ -«-	800 1000 1270	3X4 3x4 3x4****	18,2 29,5 ---- 29,5		М Г Г Г Г
33. Р-125 34. БР-125	МЗКТ-79191,КЗКТ8014 МЗКТ79191	1250 1250	4x5 4x5	39,8 39,8		М М
35. CARDWELL KB 250А/215-96	Самоходная четырехосное		4x5	29,4		-
36. IRI500	Самоходная четырехосное		4x5	-		-
37. KREMCO	Самоходное 12x8		4x5			-
38. УПТ1-50 39. УПТ1-50Б	Т-130МБГ Т-130МГ-1 (гидрофицированный)		3x4			М
40. КОРО-80	МАЗ 537		4X5			М
41.TD-125CA-A6	Самоходная база 12x8		4x5			М
42. МЕСА 104-225с (США)	Самоходная база 8x4		4x5			М

Примечания:

* Агрегаты могут монтироваться на различных модификациях транспортной базы.

** Трансмиссия механическая.

*** Трансмиссия гидравлическая.

**** С разделенным талевым блоком.

 

В тоже время появляются агрегаты с гидравлическими дебедками, и еще больше агрегатов оснащаются тартальными гидравлическими лебед­ками, с усилием на канате около 20 кН и скоростью спуско-подъема до 12 м/с Для поддержания конкурентно способных параметров новые механические лебедки делаются с числом ско­ростей 5 и более. Тормоза лебедок, обычно ленточные, но име­ются и дисковые, как, например, на агрегате К-703 МТП-127Г. Мачты на агрегатах как правило, используются секционные для сокращения габаритов и снижения центра тяжести при транспортировке. Подъем мачты и выдвижение секций осуществляется от лебедки пли гпдроцилиндрами. В тоже время применяются и цель­ные мачты, например в aгрегатах АР32/40. Для всех вышек необ­ходимо до начала работы установить растяжки, что является тру­доемкой работой, занимающей много времени. Для агрегатов под­земного текущего ремонта стараются сократить количество рас­тяжек устанавливаемых на земле, а крепить их к агрегату, что зна­чительно облегчает и ускоряет монтажно-демонтжные работы.

Как уже творилось, агрегаты разделяют на агрегаты подзем­ного ремонта и агрегаты капитального ремонта. Рассмотрим их подробнее.

Структурная схема агрегата текущею ремонта включает в себя: самоходную базу агрегат, с приколом оборудования агрегата (в основном от ходового двигателя), трансмиссию к исполнительным механизмам, лебедку, мачту, оснащенную таленой сис­темой и крюком, систему для установки оборудования в рабочее и транспортное положение, пульт управления и кош рол я, набор инструментов и механизмов для спуско-подъемных работ. В ка­честве примера рассмотрим агрегат Азинмаш-37А |13] рис. 10.37. Агрегат Азинмаш-37А по своей схеме аналогичен агрегату А-50У. Отличие его заключается в отсутствии второго (тартального) барабана. Агрегат не имеет промывочного насоса и поэтому менее универсален.

Он смонтирован на автомобиле высокий проходимости КрА3-214В (пли КРАЗ-255Б), оснащен двухсекционной выш­кой высотой 18 м.

В отличие от агрегата А-50, в котором рабочее место маши­ниста расположено в зоне устья скважин, машинист агрегата Азинмаш-37 работает в кабине, размешенной за кабиной вндителя, Это с одной стороны, улучшает условия труда, а с другой, сокращает обзорность, увеличивает вибрацию и шум, воздей­ствующие на работника.

 

Рис. 10.37. Кинематическая схема агрегата Азинмаш-37А;

1 — коробка отбора мощности; 2 — коробка скоростей; 3 — конический редуктор, 4 — приводной вал, 5 — вал барабана лебедки, 6— кронблок; 7 — талевый блок; 8 — трубный ключ; 9 — привод лебедки выдвижения вышки; 10— двигатель автомобиля

 

Агрегат Азинмаш-43А также предназначен для проведения спуско-подъемных операций. Его основное отличие от агрегата Азинмаш-37 заключается в том, что он смонтирован на тракторе Т-100МБГС с увеличенной длиной опорной поверхности гусе­ниц. Все узлы агрегата приводятся в действие от ходового двига­теля. Технические характеристики агрегатов типа АзИНМаш представлены в табл. 10.18.

 

Таблица 10.18

Технические характеристики агрегатов типа АзИНМаш

Агрегат	Грузопо­дъем­ность	Мощ­ность двигателя	Емкость барабана	Высота вышки	Скорость подъема крюка, при включенной скорости м/с
Длина, м	Диаметр, м	I	II	III	IV
Азинмлш-37				15,5	18,0	0,34	0,72	1,45	—
Азинмаш-43Л				15,5	18,0	0,22	0,36	0,61	1,0

 

Структурная схема агрегата капитального ремонта представ­ляет собой самоходную базу агрегата, с приводом оборудова­ния от ходового двигателя или специального силового агрега­та, трансмиссию к исполнительным механизмам (число кото­рых значительно больше, чем у агрегата текущего ремонта), лебедку подъемника, мачту, оснащенную талевой системой и крюком, ротор, компрессор, насос, лебедку для свабирования, систему для установки оборудования в рабочее и транспортное положения, пульт управления и контроля, инструмент и меха­низмы для спуско-подъемных работ. Инструменты для капи­тального ремонта разнообразны по виду и размерам и хранятся на базах капитального ремонта. На скважину транспортируется только тот инструмент, который необходим для частных работ на данной скважине (печати, ловильный инструмент, фрезы, бу­ровой инструмент и пр.).

Агрегат А-50У (рис. 10.38) предназначен для освоения и ре­монта нефтяных и газовых скважин. Он выполняет следующие операции: спуск и подъем насосно-компрессорных и бурильных труб, свабирование и тартание, разбуривание цементной пробки в трубах диаметром 141 — 168 мм.

Агрегат смонтирован на шасси автомобиля КрАЗ-257, в каче­стве привода используется ходовой двигатель мощностью 210 л.с. На агрегате смонтирована телескопическая двухсекционная мач­та высотой 22,4 м, которая выдвигается при помощи лебедки. В рабочем положении мачта устанавливается под углом 6° к вер­тикали и расчаливается шестью канатами.

Особенностью агрегата является использование двух барабан­ной лебедки с буровым и тартальным барабанами, что позволяет повысить производительность труда при проведении подземно­го ремонта. Кроме того, агрегат оборудован гидроприводным ротором, предназначенным для выполнения буровых работ.

Рис. 10.38. Конструкция агрегата А-50У

 

Про­мывочный насос 9МГР монтируют отдельно (на прицепе).

При работе агрегата на скважине необходимо иметь стацио­нарные стеллажи для укладки труб и штанг.

Общий вид и кинематическая схема агрегата приведены на рис. 10.38 и 10.39.

Управление лебедкой агрегата — пневматическое. Рабочее место машиниста находится у устья скважины. Характеристики агрегата А-50У приведены в табл. 10.19.

Рис. 10.39. Кинематическая схема агрегата А-50У:

1 — вал коробки отбора мощности; II, IV, VI — карданный вал; III — вал конического редуктора; V — вал со звездочкой; VII — трансмиссионный вал лебедки; VIII — барабанный вал; IX — вал передачи к механическому приводу ротора; 1 — коробка отбора мощности; 2, 3 — зубчатые колеса коробки отбора мощности; 4, 5 — зубчатые колеса конического редукто­ра; 6— промывочный насос; 7— подъемный барабан лебедки; 5 —лебед­ка; 9 — ротор; 10 — конический редуктор; 11 — компрессор; 12 — раздаточная коробка автомашины; 13, 14 — зубчатые колеса раздаточ­ной коробки

Таблица 10.19

Технические характеристики агрегата А-50У

 

Включенная скорость	Частота вращения барабана, об/мин	Скорость каната, м/с	Скорость перемещения талевого блока, м/с	Грузоподъемная сила на крюке, тс
		1,1	0,18
		1.9	0,30
	153,0	4,2	0,70	12,6
	263,0	7,8	1,20	7,5

Примечаеие. Максимальная сила натяжения каната в кН: талевого —100; тартапьного — 73, при четырехструнной оснастке талевой системы 2x3 имеет гру­зоподъемность 28 т. Система управления агрегата — электропневматическая.

 

В комплект поставки агрегата входят механизмы для свинчи­вания-развинчивания насосно-компрессорных труб с гидравли­ческим приводом. Как уже говорилось ранее, дополнительные агрегаты для промывки, а в некоторых случаях и роторы, транс­портируются и устанавливаются на отдельных транспортных средствах и поэтому здесь рассматриваться не будут.

В России в 1995 г. Волгоградским заводом Буровой техники по документации, разработанной ОАО «ВНИИнефтемаш» был изготовлен агрегат для бурения и ремонта скважин БР-125, вышечно-лебедочный блок которого смонтирован на специальном шестиосном шасси высокой маневренности и проходимости МЗКТ-79191.

Вы шечно-лебедочный блок агрегата БР-125 включает в себя глескопическую мачту с цилиндрами подъема и выдвижения, лебедку с замкнутым ленточным тормозом и вспомогательным гидротормозом, дизельэлектростанцию мощностью 100 КВт, домкраты для установки блока, систему подготовки, осушки и хранения воздуха, систему укрытий и обогрева, вспомогатель­ное и пультовое оборудование.

Блок рабочей площадки является также мобильным и уста­новлен на серийном полуприцепе. В состав блока входят: плат­форма с опорами, ротор, гидроключ, гидрораскрепитель свечей, укрытия, наклонный трап, приемные мосты и стеллажи.

Остальное оборудование агрегата БР-125 (блок насосный, энер­гетический, циркуляционная система) изготовлено в модульном исполнении в повышенной заводской готовности. Модули пред­ставляют собой цельнометаллические домики со съемной крышей.

Очевидно, что широкое применение мобильных транспорт­ных средств для буровых установок грузоподъемностью 180— 200 тс и выше, оснащенных традиционными приводами, огра­ничено весовыми и габаритными характеристиками.

Применение мобильных средств для буровых установок боль­шой грузоподъемности могло бы получить широкое распростра­нение с внедрением объемного гидропривода.

Системы объемного гидропривода для привода лебедки, ро­тора и буровых насосов используются в буровых установках не­большой грузоподъемности. Однако в последнее время все боль­шее количество зарубежных компаний и фирм нефтяного ма­шиностроения делают успешные попытки применения этих си­стем в установках большой грузоподъемности для бурения глу­боких скважин как на суше, так и на море. Необходимо отме­тить, что некоторые зарубежные фирмы рекомендуют использо­вать такие установки даже в районах с возможностью питания силового блока от сети переменного тока.

Основное преимущество такой системы привода в отличие от дизельэлектрического и электрического с питанием от сети — исключение регулируемого электропривода постоянного тока: электродвигателя, тиристорного преобразователя, дизель-гене­ратора, так как меры по взрывозащите перечисленных машин требуют значительных затрат и не обеспечивают 100%-ой гаран­тии. Кроме того, следует отметить, что электрический и дизель-электрический приводы имеют в несколько раз большие массу и габариты, чем электрогидравлический или дизельгидравлический.

Таким образом, внедрение объемного гидропривода в буро­вых установках позволяет:

— упростить кинематическую схему установки, улучшить динамические характеристики привода;

— существенно снизить массу и габариты установки;

— улучшить условия труда обслуживания персонала.

В 2000 г. ООО «ВНИИнефтемаш—НПО» приступило к раз­работке основных технических решений по созданию высокомеханизированной мобильной установки ВМБУ-150/3500 грузо­подъемностью 150 тс для бурения скважин на глубину до 3500 м в условиях Западной Сибири. В соответствии с исходными тех­ническими требованиями заказчика упомянутая буровая уста­новка должна обладать следующими параметрами:

1. Глубина бурения, м.........................................................................3500

2. Грузоподъемность установки, кН (тс).................................1500 (150)

3. Скорость подъема свечи, м/с......................................................0—1,0

4. Буровое оборудование

4.1. Мачта телескопическая: высота от оси кронблока

до рабочей площадки в рабочем положении, м............................20

4.2. Лебедка с гидроприводом ЛГ-20 с усилием, тс......................20

4.3. Ротор с гидроприводом:

грузоподъемностью, не менее, тс.................................................. 150

с условным проходом, мм..............................................................560

4.4. Пневматический клиньевой захват для труб 0, мм......60—324

4.5. Манипулятор с гидроприводом:

наибольший момент, кНм (тм).............................................400 (40)

4.6. Ключ буровой гидравлический КБГ для бурильных

и обсадных труб в диапазоне, мм...........................................60—508

4.7. Рабочая площадка: подроторный просвет, м.........................5,5

4.8. Вспомогательная лебедка с гидроприводом:

грузоподъемность, тн.......................................................................2,5

4.9. Мощность привода буровой установки, кВт (л.с):

двигатель автомобиля.......................................................365 (500)

электродвигатель..............................................................315 (430)

Напряжение питания электродвигателя, В..................................380

4.10. Привод лебедки, ротора, манипулятора, вспомогательной

лебедки, ключа бурового.............................................. Гидравлический с

бесступенчатым- регулированием

скоростиот нуля до максимума

4.11. Длина свечи, м..............................................................9,5—13,0

4.12. Оснастка талевой системы....................................................4x5

4.13. Диаметр каната, Ø, мм............................................................28

5. Транспортная база

5.1. Буровой установки: автошасси..................................К.ЗКТ-8014

5.2. Рабочей площадки: прицеп.............................................ЧМЗАП

6. Транспортные габариты, мм Подъемной Рабочей

установки площадки

длина до........................................... 18000.......................20000

ширина до........................................3200.........................3200

высота до..........................................4500.........................4500

 

Подъемной Рабочей

7. Масса в транспортном мм установки площадки

положении, кг до............................ 60000.......................60000

 

Мобильная часть высокомеханизированной буровой установки ВМБУ-150/3500 включает в себя подъемную установку, смонти­рованную на автошасси КЗКТ-8014, и рабочую площадку, смон­тированную на прицепе ЧМЗАП.

В состав подъемной установки входят: телескопическая мач­та, цилиндры подъема мачты, домкраты для установки шасси, электродвигатель мощностью 315 кВт, гидропривод лебедки и ротора, буровая лебедка и вспомогательная лебедка. В качестве резервного может быть использован двигатель автомобиля мощ­ностью 365 кВт.

Применение электродвигателя, наряду с дизельным двигате­лем шасси автомобиля, позволяет во время проводки скважины выбирать тип привода исполнительных механизмов буровой ус­тановки в зависимости от местных условий, наличия или сто­имости того или иного вида энергии в конкретном районе про­ведения буровых работ.

В состав рабочей площадки входят: платформа на опорах, манипулятор, ротор, гидроключ, укрытие, наклонные трапы, приемный мост и стеллажи, кабина для операторов лебедки и манипулятора.

В настоящее время производством установок подъемных (агрегатов) для освоения и ремонта нефтяных и газовых сква­жин в России занимаются 11 машиностроительных заводов на грузоподъемность от 32—40 до 125 тс.

Заводами-изготовителями представлена информация о выпус­каемых ими типах по грузоподъемности подъемных установок (агрегатов), краткая их техническая характеристика, и указаны их конструктивные особенности.

Производством установок подъемных (агрегатов) на грузо­подъемность 32—40 тс занимаются 6 машиностроительных за­водов (Муромский машиностроительный завод, Тюменский су­достроительный завод, Нижегородский машиностроительный завод, машиностроительный завод «Красный Пролетарий», Елабужский станкоинструментальный завод, Кунгурский машино­строительный завод).

Из анализа информации, представленной заводами-изго­товителями, можно сделать вывод, что установки подъемные (агрегаты) грузоподъемностью 32—40 тс по своему конструк­тивному исполнению идентичны и изготавливаются в основ­ном по конструкторской документации, разработанной еще и конце 70-х годов. Отличительной особенностью установок подъемных (агрегатов) в отличие от ранее изготавливаемых яв­ляется значительное расширение монтажных баз. В качестве мон­тажных баз установок подъемных (агрегатов) в настоящее время используются автошасси автомобилей Урал-4320, КрАЗ-260Г, КрАЗ-6322, КамАЗ, трактор болотоходный типа Т-170М1Б.01.

Установки подъемные (агрегаты) для ремонта скважин грузоподъ­емностью 32—40 тс, выпускаемые в настоящее время вышеуказан­ными заводами, не в полном объеме соответствуют современным требованиям, предъявляемым к их конструктивному оформлению и техническому оснащению, предусмотренными «Правилами бе­зопасности в нефтяной и газовой промышленности» РД 08-200-98.

Одними заводами учтены частично требования, предъявляе­мые к установкам подъемным (агрегатам), такие как наличие светильников во взрывобезопасном исполнении, устройства для перепуска талевого каната, указателя угла наклона установки, ограничителя грузоподъемности и т.д., но установки не оснаще­ны дистанционным управлением системы подъема мачты, рабо­чей площадкой, площадкой верхового рабочего и т.д. (Тюменс­кий судостроительный завод, завод «Красный Пролетарий», Елабужский станкоинструментальный завод).

Другими заводами-изготовителями (Муроммаш, Кунгурский машзавод, Нижегородский машзавод) наряду с вышеуказанным оснащением дополнительно установки оборудуются звуковой и визуальной сигнализацией выдвижения и посадки верхней секции мачты, рабочими площадками с укрытием, площадками верхнего рабочего с укрытием и т.д.

Однако, ни одним из заводов-изготовителей не выполнены требования к конструктивному оформлению и техническому оснащению установок подъемных (агрегатов) в полном объеме, как это предусмотрено «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности» РД 08-200-98.

Суммарно всеми вышеуказанными заводами в 2001 г. была изготовлена 281 установка подъемная (агрегат) грузоподъемнос­тью 32—40 тс.

Установки реализовывались как на внутреннем рынке Рос­сии, так и поставлялись в ближнее зарубежье. В 2002 г. заводами намечалось изготовить более 400 установок.

Установки подъемные для освоения и ремонта скважин гру­зоподъемностью 50—60 тс (включая 60/80) изготавливаются на 4-х машиностроительных заводах (ОАО «Ишимбайский машзавод», ОАО «Нефтемаш» — г. Ишимбай, ОАО «Машзавод» — г. Санкт-Петербург, ОАО «Кунгурский машзавод»).

В качестве монтажной базы используются автошасси автомо­билей КрАЗ-65101, КрАЗ-260Г, КрАЗ-65053 и БАЗ-695071.

По своему конструктивному оформлению и техническому оснащению указанные установки, выпускаемые в настоящее вре­мя, практически соответствуют требованиям, предъявляемым к ним «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промыш­ленности» РД 08-200-98.

В 2001 г. были изготовлены суммарно всеми вышеуказанны­ми заводами 342 установки подъемные, которые были реализо­ваны как на внутреннем рынке России, так и в странах ближне­го зарубежья. В 2002 г. заводами планируется изготовить 426 установок.

Установки подъемные для освоения и ремонта скважин гру­зоподъемностью 80—100 тс в России изготавливаются 2-мя ма­шиностроительными заводами (ОАО «Кунгурский машзавод», ОАО «Спецмаш»).

В качестве монтажных баз используются автошасси автомо­билей БАЗ-69096, КЗКТ 8014, а также шасси трактора «Кировец» типа К703.

По своему конструктивному оформлению и технической ос­нащенности ука­занные установки соответствуют требованиям, предъявляемым к ним «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности» РД 08-200-98.

В 2001 г. были изготовлены суммарно 33 установки, в т.ч. 28 ед. типа АРБ 100 на автошасси БАЗ-69096 и КЗКТ 8014 (ОАО «Кун­гурский машзавод»).

В 2002 г. заводами намечается изготовить 14 установок, в т.ч. по ОАО «Спецммаш» на шасси трактора «Кировец» 10 устано­вок типа К-703 МТУ-80 ВГ и 1 установку типа К-703 МТУ-100.

Установки подъемные для освоения и ремонта скважин гру­зоподъемностью 125—127 тс изготавливаются 3-мя машиностро­ительными заводами (ООО «Волгоградский завод буровой тех­ники», ОАО «Спецмаш», ОАО «Кунгурский машзавод»).

В качестве монтажных баз указанных установок используют­ся шасси МЗКТ-79191, КЗКТ-8х8 (ООО «Волгоградский завод буровой техники»), трактор «Кировец» (ОАО «Спецмаш»). ОАО «Кунгурский машзавод» разработана и с 2001 г. проходит про­мышленные испытания мобильная буровая установка типа МБУ 125 на шасси БАЗ 69099.

Установки по своему конструктивному оформлению и техни­ческой оснащенности соответствуют требованиям, предъявляе­мым к ним «Правилами безопасности в нефтяной и газовой про­мышленности» РД 08-200-98.