Модернизация буровой установки БУ5006/320–ЭК–БМ Дипломная работа (Казахстан, 2019 год)
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
4
1
Общие сведения о буровых установках
5
2
Требования предъявляемые к буровым установкам
6
3
Общие сведения о вышках
8
4
Устройство вышек
11
5
Выбор параметров вышки
12
6
Диагностика технического состояния оборудования
14
7
Патентная проработка
15
8
Дефектоскопия. Замена метода дефектоскопии
18
9
Уменьшение металлоемкости вышки
19
10
Применение антикоррозионного покрытия
20
11
Расчет несущей способности вышки
21
12
Безопасность проекта
29
12.1 Травмобезопасность
30
13
Экономическая часть
31
Заключение
34
Список использованных источников
35
3
ВВЕДЕНИЕ
Мировая история развития бурения начала свой отсчет еще до начала
нашей эры. Первые скважины, созданные человеком, были сооружены больше
двух тысячелетий назад в Китае - около 600 года до н.э. Целью их создания
было получение солевых растворов из глубоких слоев почвы. Удивительно, но
эти скважины уходили до 900 метров вглубь, а их диаметр составлял 12-15
сантиметров.
Нередко при производстве таких скважин обнаруживали нефтяные и
газовые месторождения. Исторические материалы сообщают даже о прецеденте
использования обнаруженного природного газа для выпаривания соли около
221-263 годов нашей эры в Сычуане.
История развития бурения
Точных сведений о технике бурения не сохранилось, но по косвенным
признакам - изображениям на барельефах, вышивках и картинах — самым
первым методом бурения, который как раз и применяли китайские рабочие, был
ударно-канатный способ. Роль долота выполняли штанги из бамбука, которые
поднимались и опускались при помощи канатов из индийского тростника.
Знаковым годом для истории бурового дела стал и 1126 год, когда
впервые во Франции, в местечке Артуа, была пробурена скважина на воду.
Именно это событие определило последующее наименование всех скважин с
напорной водой - нам они известны как артезианские.
Однако одна из важнейших тенденций, которая сказалась на всей
последующей истории бурения и развития технологий, представляла собой
активное развитие нефтедобывающей промышленности. При попытке найти
солевые растворы в Кентукки буровая бригада случайно наткнулась на
месторождение нефти, что и послужило точкой отсчета для нового вида бурения
- с целью получения нефти.
Первый проект нефтяной скважины был предложен американцем
Дрейком в 1859 году, тогда же и была сооружена первая скважина такого типа в
штате Пенсильвания. Месторождение было обнаружено спустя 2 месяца после
начала работ всего в 20 метрах от поверхности земли. А уже в 1899 а первом
разрабатываемом в Казахстане месторождении Карашунгул был получен
первый нефтяной фонтан, с которого и началась история казахстанской нефти.
С начала 60-х годов XX века началась новая веха в истории бурового дела,
когда научные изыскания в области глубинного строения планеты потребовали
проведения сверхглубокого бурения.
В каких направлениях будет развиваться буровое дело в Казахстане и в
мире в ближайшие десятилетия покажет время. Бесспорным остается тот факт,
что с каждым днем технологии совершенствуются, и скорость их развития
непрерывно растет.
4
1 Общие сведения о буровых установках
Буровая установка — это комплекс буровых машин, механизмов и
оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с
помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение
технологических операций. Современные буровые установки
подразделяются на следующие составные части:
1. Буровое оборудование (талевый механизм, насосы, лебедка,
вертлюг, ротор, привод, топливо-масло установка, дизель-электрические
станции, пневмосистема);
2. Буровые сооружения
(вышка, основания, сборно-разборные
каркасы, панельные укрытия);
3. Оборудование для механизации трудоемких работ (регулятор
подачи долота, механизмы для автоматизации спуско
- подъемных
операций, пневматический клиновой захват для труб, автоматический
буровой ключ, вспомогательная лебедка, пневмораскрепитель, краны
для ремонтных работ, пульт контроля процессов бурения, посты
управления);
4. Оборудование для приготовления, очистки и регенерации про-
мывочного раствора
(блок приготовления, вибросита, песко- и
глиноотделители, подпорные насосы, емкости для химических реагентов,
воды и промывочного раствора);
5. Манифольд
(нагнетательная линия в блочном исполнении,
дроссельно-запорные устройства, буровой рукав);
6. Устройства для обогрева блоков буровой установки
(тепло-
генераторы, отопительные радиаторы и коммуникации для разводки
теплоносителя).
5
2 Требования предъявляемые к буровым установкам
Требования предъявляемые к буровым установкам, определяются
условиями бурения и показателями, характеризующими уровень их
технического совершенства. Из числа факторов, определяющих условия
бурения, в первую очередь следует учитывать: природно-климатические
и геологические; отдаленность от ремонтных баз и источников энергии;
частоту перемещения на новые точки бурения; загазованность
окружающей среды, загрязненность рабочих мест промывочным
раствором; необходимость обеспечения бесперебойного процесса
бурения для устранения возможных осложнений в стволе скважины;
высокую абразивность и коррозионную активность промывочного
раствора; стесненность рабочих мест и др.
Требования к буровым установкам разделяются на технические,
эксплуатационные, технологические, экономические, социальные и
специальные.
Технические требования заключаются в том, чтобы конструкция
буровой установки отвечала новейшим достижениям науки и техники, а
ее параметры соответствовали мировым стандартам и требованиям
современной технологии бурения. Машины и оборудование, входящие в
состав буровой установки,должны иметь высокий коэффициент
полезного действия (к. п. д.), достаточную прочность, надежность и
долговечность.
Эксплуатационные требования исходят из того, что в процессе
эксплуатации
работоспособность
буровой
установки
будет
поддерживаться проведением технического обслуживания и ремонтов. С
этой целью необходимо обеспечить высокую ремонтопригодность
буровой установки, т. е. доступность ее агрегатов для технического
обслуживания и ремонта, возможность контроля технического
состояния и замены быстроизнашивающихся узлов и деталей.
Технологические требования связаны с материальными и тру-
довыми затратами на изготовление буровых установок. К ним
относятся:
1. Простота конструкции машин, достигаемая максимальным уп-
рощением их структурной схемы;
2. Простота форм деталей, рациональный выбор материала и
способа получения заготовок с целью экономии материала;
3. Оптимальные точность изготовления и шероховатость поверх-
ности, уменьшение размеров обрабатываемых поверхностей;
4. Правильный выбор допусков и посадок, обеспечивающий вза-
имодействие деталей, взаимозаменяемость, соблюдение их размера для
устранения подгоночных работ при сборке;
5. Максимальное использование стандартных и унифицированных
узлов и деталей;
6. Уменьшение номенклатуры режущего и крепежного инстру-
ментов, используемых при механической обработке и сборке.
6
Экономические требования связаны с необходимостью обес-
печения минимальных производственных и эксплуатационных расходов,
определяющих эффективность буровой установки. В сфере
производства
экономические
требования
удовлетворяются
технологичностью конструкций, позволяющей при заданном объеме
выпуска и конкретных производственных возможностях изготовить
машину при наибольшей производительности труда и наименьшей
себестоимости. Важное экономическое требование— экономия
машин и
хоборудования. К а эксплуатационным й экономическим и показателям и
относятся х производительность м механического и бурения и я спуско-й
подъемных ь операций, йвремя, и затрачиваемое е на н подготовительно-й
ремонтные тработы.
К исоциальным ттребованиям аотносятся тбезопасность тработы, а
легкость ыуправления и аобеспечение юнормальных тусловий ятруда ядля ю
обслуживающего е персонала. о Социальные ю требования ь должны я
работы ибуровиков
яотносятся к у тяжелым и е опасным. я Требования х безопасности к у
конструкции и бурового м оборудования я регламентируются м ГОСТ
12.2.041—79.
в
работы мбуровых и
установок. юКомпоновочные асхемы и агабариты обуровых ьмашин и явсей х
обслуживания, а я
площади, йчто тособенно иважно ыдля м
работы в вморе и она мпересеченной вместности иМассы ебуровых емашин й
должны ясоответствовать цгрузоподъемности тпромысловых хкранов и и
транспортных йсредств. иБуровая хустановка адолжна тразбираться ьна ь
Электрооборудование
да
взрывобезопасное еисполнение.
7
сведения о ивышках
я
над бустьем йскважины, епредназначенное я
спускоподъемных х
бурильных йтруб.
Фе
вышек:
- авыполнение кспускоподъемных аопераций
(аСПО) с йбурильными и о
обсадными хтрубами;
- хподдержание йнеобходимой еосевой кнагрузки яна идолото ыпутем ь
процессе ебурения;
- и размещение я комплектов ибурильных и и УБТ, ьизвлеченных миз я
скважины;
- яразмещение ыталевой есистемы и асредств ымеханизации бСПО (хАСП, а
его еэвакуации;
вспомогательного юоборудования.
и
К
вышек:
- япо ыназначению: рразличают евышки едля йагрегатов вкапитального ь
ремонта хскважин, одля епередвижных (имобильных) хбуровых вустановок, едля ь
буровых яустановок;
свою хочередь м
делятся ина А-яобразные, П - ообразные, 4-юхопорные и с яоткрытой ыпередней и
гранью. еБашенные авышки хмогут ибыть мферменного (юноги в бвиде ысварных к
ферм с вжесткими яили игибкими ярешетками) яили йпилонного
(оноги миз ятруб с
большого йдиаметра) отипов. В йпоследнее йвремя ивыпускаются, в иосновном, а
мачтовые й буровые й вышки, е обладающие в более т высокой а
башенные.
От
конструкции авышки.
я
конструктивное хисполнение е
транспортабельность и х
вышкам ярегламентируются хГОСТ 12.2.041 -79
следующем:
- нконструкция и екрепление хвышки к еоснованию ьили афундаменту й
должны йобеспечить йнадежность и хбезопасность ьее еэксплуатации ипри ы
отсутствии яоттяжек;
- в еконструкции авышки едолжны обыть хпредусмотрены окронблочная, м
верхняя ирабочая и апереходные иплощадки с амаршевыми млестницами и а
до йкронблока;
люлькой х
СПО;
- якозлы ыдля йзамены акронблока и ммонтажный мролик ана ьверхнем е
массы йкронблока;
- йгеометрические иформы ывышки и ыее оотдельных оэлементов адолжны я
обладать еминимальными ьаэродинамическими усопротивлениями с хцелью а
нагрузок.
В ановых мправилах мбезопасности юэксплуатации явышек ипредусмотрено ы
площадки
8
Уралмаш-
й
API, моснащены у
эвакуатором.
образные
т
Р
вышки ямачтовые
х
Р
опорная.
9
е
Таблица 1 - юТехнические йхарактеристики ивышек яОАО “ыУралмаш - ы
буровое аоборудование”
образные
П-х
4-х аопорные
й
Показатели
образн.
у
ы
е
м
ВМР
х
ВМ45
й
ВУ45
ВМА45х
ВМП45
ВУ45
45х200
ю
х320*
й
х400
200
х320
х500
мДопускаемая янагрузка я
2006/
2006/
3200/
3200/
4006/
5006/
нагрузка тпри в
2400
2400
3840
3840
4800
6000
испытании , ыкН
я
Рабочая авысота, м
45
45
45
45
45
45
и Расстояние и между е
10,3
10,3
10,3
2,6х10,
11х8
11х8
ногами, м
3
еДиаметр и мтолщина е
140х8
140х8
140х14
-
-
-
трубы, ьмм
а
П
мм
-
-
-
200х20
250х25
250х
0х17
0х16
250х1
6
е
Число тсекций
8
8
8
8
12
12
а
Соединение асекций
о
Пальцевое
и
Ф
болтах
а
Длина ксекций, м
11940
11940
11940
11900-
12895-
12865
12750
9925
-9925
а
ноги,
1640х
1640х2
1640х
1800х
1840х
1840х
а
мм
2440
440
2440
3000
2340
2340
ь
Размеры, имм:
H
44800
44800
44800
44800
44800
44800
е
H
1
6200
7200
8200
8200
8200
10200
н
H
2
3550
4750
5300
2400
8300
10300
а
H
3
4600
4600
4600
4100
5000
5000
и
H
4
16750
17250
17750
17350
20000
20000
й
H
5
-
-
-
-
1600
1900
й
H
6
-
-
-
-
4136
4950
A
10300
10300
10300
10300
8000
8000
B
620
650
630
250
11000
11000
и
В
1
9880
9635
4450
5250
-
-
ы
Масса кг: ысекции
максимальная) йвышки
3795
3483
4475
5250
6400
6400
36290
30766
41050
69450
63000
63000
а
а
Система йподъема ю
помощью тполиспаста
вышки
10
вышек
еОсновными хсоставляющими ммачты яявляются лноги аиз 3-5 мсекций, я
открытого апрокатного и
профиля. тНоги овышки яизготавливаются с ятреугольным, ячетырехугольным е
изгибу и вкручению м
имеют ювышки с 4-ехугольным есечением йног, ьно йони аобладают абольшей и
материалоемкостью.
о
Секции иног тстыкуются омежду йсобой ифланцевыми цсоединениями яили я
полухомутами. йВерхние асекции осоединены с йподкронблочной мрамой м
проушинами, ы нижние й секции й ног 5 соединены к шарнирно с в опорой,
хцентрирующей хвышку аотносительно иоси яротора. иПодкосы с упомощью е
проушин ысоединяются с еногами ивышки и абашмаками , яустановленными ина а
основании явышки.
йБалкон йдля авторого йпомощника ибурильщика и тмагазин лдля всвечей и
его х
Внутри
о
манифольда ебуровых инасосов, еплощадку едля й
обслуживания обурового ырукава и тлестницы етуннельного йтипа. хДо тбалкона и
одной йиз
е
ног.
х
подготовленной ь
стрелы
барабаном мбуровой й
лебедки аили ятрактора - яподъемника. хБуровые тустановки туниверсальной я
монтажеспособности иимеют аспециальный юподъемный имеханизм в авиде П -х
образной врамы с йдвумя хподкосами и яполиспастом. оПри иподъеме ывышки с а
помощью аэтого амеханизма лиспользуется ибуровая хлебедка, еприводимая уот е
крепится к
пх
при яэксплуатации.
иПри йподъеме ибурильной ысвечи биз аскважины аее енижний еконец ь
устанавливают ана вподсвечник, а яверхний ыконец езаводят в имагазин и исвеча й
упирается ына япалец, еизготовленный еиз мтолстостенной ытрубы и химеющей й
головку.
11
параметров ьвышки
к
Грузоподъемность явышки яопределяется йпо йтипу явыбранной обуровой я
талевого
а
механизма.
следующих йсоображений:
нижней м
рамы:
Hh
h
h
h;
1
2
3
4
(1)
й
где
h
1
а
свечи,
ю
муфты взамка ятрубы , ыудерживаемой й
свечи,
h
1,2..
,5
1
м;
h
2
может я
быть ьпринята 18, 25, 27 и 36 м;
h
3
а
с
талевого аблока, h 7
8
м;
h
юзапас явысоты ммежду екронблоком и мкрайней аверхней мточкой о
4
талевого иблока адля мпредотвращения юзатаскивания аего ина мкронблок, ы
равным 7м.
я
от вопоры и
вышки ядо йверхней иплощадки яподкронблочной 5рамы. яОна осовпадает с и
полу юбуровой.
расположения хбалкона:
Hl
c oh;
b
с в
п
(2)
ы
г
вертикали, α= 2°«4°;
h
0,5м
h
п
авысота йподсвечника,;
ь
расстояние иот хверхнего аконца ы
пола илюльки, м.
расположения ябалкона:
Hl
c oh;
b
с в
п
(3)
ц
г
свечи, м;
вертикали, α= 2°«4°;
h
0,5м
h
п
и
высота ыподсвечника,;
м
расстояние яот аверхнего мконца х
пола алюльки, м.
4. юТехнический ь уровень ьбуровых хвышек ь можно я оценить я по с
удельной хмассой:
M
mуд выш
(4)
G
H
выш
12
и
где
M
выш
мм
кг;
G
выш
гы
кг.
тБуровые ывышки впри орасчетах иоцениваются хдвумя ипредельными ы
состояниями:
- ыпо ипотере тнесущей испособности апри мнагрузках, ввызывающих а
вышки;
- япо адеформации, ипри удостижении юкоторой явышка остановится и
устойчивость.
иРасчет ивышки мпри йэтом ирекомендуют йвести опо инаиболее иопасным е
сочетаниям тнагрузок в юрабочем и онерабочем всостояниях. йРасчетными ы
сочетаниями мявляются:
а) хдля врабочего хсостояния - ипри оспуске уобсадной кколонны, якогда е
нагрузка ена акрюке еравна йдопускаемой, аза япальцем мустановлен ыполный н
комплект ьбурильных мтруб, а мскоростной енапор иветра ыдостиг онаибольшего я
Па);
бурильных мтруб
й
палец, екрюк иразгружен, ескоростной янапор иветра мравен q=700 х
Па.
оДля мрешения язадачи мрекомендуется хвоспользоваться русловием ь
прочности:
NnKCF
K m
i i
H
(5)
N n
гдеи
i
ск
действующих м
постоянных, юэксплуатационных и лветровых янагрузок с аучетом иперегрузок, н
характеризуемых икоэффициентами оni , апринимаемыми оравными 1,1..1,2 в в
состояния;
Кц
коэффициент ысостояния;
вышки;
принимается в
хпределах m=0,75-0,95 в взависимости мот йвида ьэлемента и иместа иего х
расположения в овышке.
13
оборудования
хДиагностика - яотрасль енауки, йизучающая и иустанавливающая опризнаки ц
состояния ксистемы, а итакже иметоды, йпринципы и мсредства, йпри мпомощи м
системы ябез мее я
прогнозирование оресурса есистемы.
иТехническая йдиагностика емашин йпредставляет исистему еметодов и й
машины ибез е
ее хразборки. иПри ыпомощи етехнической адиагностики яможно мопределять я
производить кпоиск й
машины.
Нм
характере ьразрушения ы
деталей и всборочных ыединиц омашины в йзависимости еот хвремени аее еработы о
техническая ядиагностика ыпозволяет йпрогнозировать ятехническое ясостояние й
диагностирования.
м
процесс йопределения хтехнического л
диагностирования й
служит хзаключение о атехническом йсостоянии яобъекта с муказанием мпри м
дефекта.
о
цель
эксплуатации емашин и, в
ечастности, всведение едо хминимума мзатрат тна ыих вТО. хДля аэтого удают я
своевременную и о квалифицированную йоценку нтехнического ясостояния х
машины и иразрабатывают ирациональные мрекомендации ипо ядальнейшему е
использованию и ьремонту осборочных мединиц (еобслуживанию, хремонту, в
единиц, имате-
риалов и т.п.).
Дв
при аремонте.
я
установить и
машины хили в
ее ысборочных аединиц; ыкачество хфункционирования ьмеханизмов и осистем я
машин; йперечень йработ, вкоторые янеобходимо ивыполнить упри оочередном а
техническом еобслуживании.
кПри еремонте амашин язадачи удиагностирования ясводятся к ывыявлению а
сборочных мединиц, яподлежащих квосстановлению, а ьтакже йоценке ыкачества о
по т
уровню мспециализации.
14
17
дефектоскопии
а
Дефектоскопия - уэто мобласть езнаний, яохватывающая ятеорию, ометоды и в
технические есредства вопределения идефектов в ьматериале яконтролируемых в
объектов, в и частности в 0 материале и деталей ы машин и ь элементов я
металлоконструкций.
мДефектоскопия бявляется хсоставной ычастью идиагностики йтехнического о
состояния иоборудования и аего есоставных очастей. иРаботы, йсвязанные с х
выявлением едефектов в ематериале иэлементов яоборудования, йсовмещаются с ь
выполняются тсамостоятельно в й
дефектов в хконструкци-
онных а материалах у используются й различные а методы х неразрушающего м
контроля
Уы
льтразвукой х метод е дефектоскопии м контактным е способом, о
недостатков:
формы;
класса;
поверхностные идефекты;
эксплуатации;
5. яТрудоемок.
й
Вследствие йвсех оэтих инедостатков, еданный хметод хконтроля оне т
достаточно йэффективен в анаше ивремя, ттак нкак имы хзатрачиваем ана е
дней.
й
Все ввышеперечисленные й недостатки е перекрывает й эхо - о метод и
он:
формы;
дефекты;
класса;
производстве и в
при аремонте.
Не етрудоемок.
м
Исходя яиз вэтого ямы азатратим нна йдиагностику хметаллоконтрукций х
сэкономим ипри еэтом
дя
экономическая тчасть).
18
металлоемкости ивышки
и
конструкции, я
состоящая юиз ьдвух йног. йНоги ипредставляют йсобой ачетырехгранные ы
секций.
Модули йсекций - еэто ымонтажно - исборочные вединицы иполной т
заводской е готовности, м включающие в м себя х электрические я кабели, у
светильники, еузлы ямеханического иоборудования. ыОсновными мнесущими и
трубы 140х14.
в
Нам иможно ысказать, ечто едля еуменьшения иметаллоемкости йвышки, й
нужно ыуменьшить отолщину хосновных анесущих нэлементов, юто йесть итруб
140х14, а итак аже атруб акоторые йслужат аребрами хжесткости кдля яосновных ь
чтобы яне иизменять а
конструкцию квышки.
вышки
т
Наименование
а
Масса
в
К
во,
ю Общая ы
т
Материал
й
детали
е
трубы, т
ь
шт
масса
я
труб, т
е
Труба 140х14х12080
0.2775
24
6.72
ш
Труба 140х14, 09Г2С
я
Труба 140х14х2250
0.052
4
0.208
я
Труба 140х14, 09Г2С
я
Труба 76х12х2670
0.028
84
2.352
а
Труба 76х12, 09Г2С
ы
Труба 76х12х2250
0.024
44
1.056
а
Труба 76х12, 09Г2С
в
Труба 76х12х2044
0.021
84
1.764
а
Труба 76х12, 09Г2С
м
Труба 76х12х1450
0.015
32
0.48
ю
Труба 76х12, 09Г2С
в
Труба 89х12х1450
0.018
8
0.144
и
Труба 89х12, 09Г2С
в
Итого
12.724
р
вышки
я
Наименование
о
Масса
ы
К
во,
о Общая т
о
Материал
х
детали
у
готовой
ь
шт
масса
е
и
детали, т
труб, т
х
Труба 140х9х12080
0.1815
24
4.368
и
Труба 140х9,09Г2С
р
Труба 140х9х2250
0.033
4
0.132
ы
Труба 140х9, 09Г2С
ы
Труба 76х7х2670
0.017
84
1.428
я
Труба 76х7, 09Г2С
о
Труба 76х7х2250
0.014
44
0.616
я
Труба 76х7, 09Г2С
й
Труба 76х7х2044
0.013
84
1.092
в
Труба 76х7, 09Г2С
е
Труба 76х7х1450
0.009
32
0.288
й
Труба 76х7, 09Г2С
д
Труба 89х7х1450
0.011
8
0.088
е
Труба 89х7, 09Г2С
и
Итого
8.12
О
Значит ьэкономия иметалла ясоставила 4.6 т. хТак екак ямасса ибазовой я
базовой увышки й
модернизированная овышка ибудет нвесить 41.612 й
тонн.
19
антикоррозионного епокрытия
а
Так я как хуменьшается а металлоемкость х конструкции ьвышки, и то и
уменьшается и иее ьтехнологический ересурс, йто иесть ызапас ана ивоздействие а
вредных а
факторов, икак йкоррозия мметалла. вПоэтому ицелесообразно ядля йданной м
модернизации йприменить яантикоррозионное йпокрытие. вТаким япокрытием е
грунт”.
е
Нержамет-иГрунт — ивысокоэффективная йантикоррозионная dалкидная и
металлу.
е
Достоинства:
удобство тнанесения
адгезия к яметаллам
антикоррозионные есвойства
два в йодном»
ржавчину
алюминиевый онаполнитель
а
Антикоррозионный аалкидный йгрунт с хингибиторами йкоррозии и е
алюминиевым мнаполнителем. иГрунт иприменяется хкак вдля мчистых, йтак и я
ржавчину.
и
Антикоррозионная йгрунтовка еНержамет-йГрунт — тпродукт "ьдва в а
одном". рСовмещает в исебе ипреобразователь оржавчины и йантикоррозионный е
грунт.
м
Антикоррозионная е грунтовка а обеспечивает е длительную юзащиту ы
поверхности хметалла иот екоррозии, иагрессивного авоздействия ьатмосферы, ь
влажности, асолнца и т.п. еГрунтовка еобладает евысокой яукрывистостью, е
полуматовую лпленку.
х
высокой еизолирующей й
способностью и е влагостойкостью. иВходящий в я состав малюминиевый и
износостойкие мкачества.
Нх
качестве йсамостоятельного в
покрытия. л Антикоррозионная а алкидная я грунтовка е Нержамет-й Грунт к
применяется идля озащиты тповерхностей хиз очёрного яметалла и йчугуна, в мтом о
числе мпокрытых юржавчиной и йостатками о старого мпокрытия, а плотно и
сцепленными с аметаллом.
ы
Антикоррозионный югрунт епозволяет мобеспечить ыдолговечную и х
надежную хзащиту аот екоррозии истроительных еметаллоконструкций, атруб, в
бытовых о радиаторов я отопления, е внешних уповерхностей в емкостей к
водонапорных юбашен, огаражей, йдеталей ммашин и ммеханизмов, а ятакже я
металлических мкрыш.
и
Грунт идля мметалла аизготавливается с иприменением рсовременных т
отечественных и а
зарубежных лпроизводителей.
Ти
Время е
температуре +20°С — 4 ичаса.
20
11 еРасчет несущей способности вышки
я
Р
нагрузок
и
базовой ивышки
а
Параметры
а
Значения
я
Грузоподъемность - Р, шкН
3200
Ре
вышки - Н, м
45
м
Ширина моснования - В, м
10,3
а
Масса ивышки - М, т
46.235
б
К
its
12
и
К
ног - z
4
и
П
мПа
400
мБуровые ввышки тпри арасчетах иоцениваются адвумя ипредельными а
состояниями:
- епо апотере мнесущей испособности юпри мнагрузках, ывызывающих е
вышки;
- е по идеформации, и при я достижении о которой хвышка а становится е
устойчивость.
иРасчет квышки ипри аэтом ярекомендуют авести ипо енаиболее яопасным и
являются:
а) упри хспуске нобсадной еколонны, мкогда инагрузка уна екрюке травна и
допускаемой, цза ипальцем ыустановлен йполный икомплект йбурильных етруб, а я
рабочего осостояния
q=250 аПа);
палец, екрюк ь
равен q=700 хПа.
Для а решения х задачи р рекомендуется явоспользоваться и условием я
прочности:
NnKCF
K m
i i
H
(5)
N n
гдеы
i
асуммарное а усилие в мотдельных а элементах явышки аот ю
действующих япостоянных, аэксплуатационных и иветровых йнагрузок с ыучетом я
перегрузок, мхарактеризуемых йкоэффициентами йni , япринимаемыми травными
от ысостояния ;
ь
К
принимают 0.9;
вышки;
принимается в ь
пределах m = 0,75 -0,95 в юзависимости аот ивида уэлемента и аместа йего й
расположения в ивышке.
21
е
Величины оNi (опостоянных, еэксплуатационных и иветровых инагрузок, е
вертикальных и огоризонтальных) ярекомендуется хопределять апо хформулам о
источника.
й
Алгоритм трасчета ыэлементов ебуровой евышки хсделан в апрограмме х
MathCad.
Ил
коэффициентов:
наклона ьведущей мветви ы
В3=4,71 м, йВ4=8,5 м.
б) анормативные азначения ыпредельных иветровых йнапоров мq0 =250 еПа и ю
мПа.
в) акоэффициенты евозрастания йветровой ынагрузки в езависимости хот и
до 20м;
сй
с4=1,75- ядо 60 м.
г) ю коэффициенты в динамичности а панелей х буровой й вышки, х
до 20 м , β2=1,6 -ьпри я
высоте тдо 60 м;
д) иаэродинамический екоэффициент еm1 =1,0 -ядля ятруб; иm2= 1,4 -ядля о
профильного япроката;
для
и
вертикальных и ягоризонтальных хнагрузок уот ввеса ивышки и яоборудования мна а
по, и ьКп2=1,2 - едля йгоризонтальных л
ветра.
коэффициент мзаполнения й
панелей;
зависимости и
предыдущем тпункте.
условий иработы m = 0,9.
формуле:
GBGKGTCG;
O
(6)
5
7
Н
Gi
G
,G,
G
,G
вгде
B K
TC
O
онагрузки хсоответственно йот евеса мвышки, йвеса а
кронблока, еталевой мсистемы и хобщего лвеса, аперил, хлестниц, акозел и рдр. я
сооружений.
G
9
,
8
1;
B
5
(7)
G
4.5
3
1
40
Н
B
G
0
,0 P
;
K
Д О П
(8)
G
,
4Н
K
G
0
, P
;
TC
Д О П
(9)
G
1
,
50
Н
TC
22
G
0
,0P
;
0
ДО П
(10)
G
,
4Н
0
нагрузки:
2
P
Д
П
P
P G
О
О
П
C
i
(11)
3
23
0
6
P3
1
21583
3
6
Н
0
1 2
несущий о
постоянные и аэксплуатационные:
PK
п
iK
пK
c
P
;
Н
2
s in
(12)
381
66 09721
554
0
6
2
1
Н
0
Н
0
горизонтальные енагрузки:
а) йнаходим вветровые онагрузки, иразбив явышку ыусловно ана опанели ипо х
степени ввоздействия тскоростного инапора еветра в изависимости иот евысоты и
расположения хпанели. иПутем ягеометрических япостроений янаходим иплощади ю
высоты: ь
h1=10 м ( впанель иобшита); иh2=10м (епанель рне еобшита) и т.д. , а йих йэлементы т
по йформулам:
h
1
(BB
2
)
S1
1m
1
;
2
(13)
1
0
1.085
2
S111
м
;
2
h
2BB
3
)
S2
2m
1
;
2
(14)
1
0547112
2
S2021
.3
м
;
2
h
3BB
4
)
S3
2m
1
;
2
(15)
1
07
2
2
2
S3021
6
м
;
2
23
h BB
4
(4
S4
2m
;
2
(16)
1.8
226
9
5
S40
21
5
м4
2
и
тогда аветровая енагрузка ина инаветренную егрань тноги авышки в мрабочем я
по иформуле:
(
2
1S 4
P
q
0
;
B
3
2
(17)
15193
141
2525
31115911 7
5
9
4
P
2
76
5
B
3
1
6
б) енаходим аветровую мнагрузку хна мпакет йсвечей, ьприняв оширину вего ы
равной 3 (м), ыдлину иего очасти, оподвергаемой твоздействию яветра - 15 (м) япо х
формуле:
3115
Gп
q
;0
(18)
3
G
п
2
5
10
5
1,61
2 5
в) ыгоризонтальная исоставляющая ьсилы едействующей хна вкронблоке яот р
талевого еканата:
P
(t tg)
О П
P Д
;
(19)
i
3 23(00
07
0
9
4
Н
03
КГ
1
е
случае япротивоположного ярасположения введущей и м
ветвей оканата;
установленного ыза х
пальцем:
G tg
С В
G
;
С Г
2
(20)
6
161 0
,
4
G
9
,
2
0
Н;
С Г
2
P
ОП
6
я
где
GCД
1
61
0
– ь полный и вес и бурильных х свечей, б
2
за лпалец;
5) тПроверяем инаиболее анагруженный уэлемент авышки - яногу яна я
прочность, мприняв ьнаружный идиаметр оее хсечения яравным D=0.14 (м) и е
по еформуле:
24
2
1 2сКп1Г0
(
2
5
(21)
H
и
О
ногу евышки:
2
07
Rm
h
(2
)
2
6
6
N n
12
z;1
020
Н
.0
2
возможная мнагрузка:
s
1
К
2
пс
H
B
Г
6
4
6Н5
F
1
15
5
2
0
(23)
т
Проверяем хусловие:
п
1
К
п
2
с
Р
1
п п
0
D
с
dR
m
5
H
B
К
Г
H
6
6
К
у
Условие мсоблюдено.
а
Т
модернизированной авышки
м
Т
модернизированной евышки
т
Параметры
ы
Значения
ю
Грузоподъемность - Р, хкН
3200
и
Р
вышки - Н, м
45
м
Ширина ыоснования - В, м
10,3
й
Масса йвышки - М, т
41.6115
и
К
системы - еits
12
и
К
ног - z
4
и
П
мПа
400
тВсе еконстанты, мкоэффициенты и аисходные йданные ете еже, екроме о
веса твышки.
формуле:
GBGKGTCG;
O
(24)
5
6
0
Н
Gi
G
,G,
G
,G
игде
B K
TC
O
ьнагрузки йсоответственно ыот ивеса мвышки, ивеса й
кронблока, кталевой дсистемы и уобщего ывеса, ыперил, илестниц, ькозел и ыдр. е
сооружений.
G
9
,
8
1;
B
(25)
5
G
Н
4.0
8
1
1
0
B
25
G
0
,0 P
;
K
Д О П
(26)
G
,
4Н
K
G
0
, P
;
TC
Д О П
(27)
G
,
1
50
Н
TC
G
0
,0P
;
0
ДО П
(28)
G
,
4Н
0
нагрузки:
2
P
Д
П
P
P G
О
О
П
C
i
(29)
3
23
0
6
P3
1
21583
3
6
0
Н
1 2
несущий й
постоянные и оэксплуатационные:
п
iK
пK
c
P
;
Н
2
s in
(30)
381
66 09681
0510
6
2
8
Н
0
Н
0
горизонтальные онагрузки:
а) хнаходим еветровые енагрузки, еразбив йвышку юусловно хна тпанели мпо а
степени явоздействия хскоростного янапора лветра в йзависимости еот ввысоты й
расположения ыпанели. кПутем огеометрических апостроений мнаходим оплощади е
их явысоты: й
h1=10 м ( ыпанель уобшита); яh2=10м (мпанель йне еобшита) и т.д. , а йих аэлементы л
по иформулам:
h
1
(BB
2)
S1
1m
1
;
2
(31)
1
0
1.085
2
S111
м
;
2
h
2BB
3
)
S2
2m
1
;
2
(32)
7112
1
5
4
0
2
S2021
.3
м
;
2
26
h
3BB
4
)
S3
2m
1
;
2
(33)
10
7
2
2
2
S3021
6
м
;
2
4
(4
h BB
S4
2m
;
2
(34)
1.8
226
9
5
S40
21
5
м4
2
й
вышки в ирабочем к
по яформуле:
(
2
1S 4
P
q
0
;
B
3
2
(35)
15193
14
1
2525
31115911 7
5
9
4
P
2
76
5
B
3
1
6
б) инаходим еветровую юнагрузку хна ипакет мсвечей, вприняв йширину йего я
равной 3 (м), идлину оего ячасти, йподвергаемой явоздействию тветра - 15 (м) мпо и
формуле:
3115
Gп
q
;0
(36)
3
G
п
2
5
10
5
1,61
2 5
в) егоризонтальная йсоставляющая осилы бдействующей лна мкронблоке юот я
талевого нканата:
P
(t tg)
О П
P Д
;
(37)
i
3 23(00
07
0
9
4
Н
03
КГ
1
ведущей и й
каната;
за к
пальцем:
G tg
С В
G
;
С Г
2
6
(38)
161 0
,
4
G
9
,
2
0
Н;
С Г
2
27
P
ОП
6
т
где
GCД
1
61
0
– ы полный е вес и бурильных ь свечей, а
2
за юпалец;
5) dПроверяем енаиболее йнагруженный хэлемент ивышки - иногу тна о
прочность, йприняв енаружный йдиаметр мее исечения аравным D=0.14 (м) и е
по мформуле:
2
1 2сКп1Г0
(
2
5
(39)
H
и
О
ногу явышки:
2
07
Rm
h
(4
)
2
6
6
N n
12
z;2
020
Н
.0
0
возможная ынагрузка:
1
sК
2
пс
H
B
Г
6
4
6Н20
F
1
15
5
2
(41)
х
Проверяем яусловие:
1
п
К
п
2
с
Р
1
п п
0
D
с
dR
m
5
H
B
К
Г
H
(42)
6
6
К
а
Условие мсоблюдено.
е
труб,
запаса с 4 ндо 3.
28
проекта
р
труда в я
на
работодателя.ь
Рм
обеспечить:
бө
сооружений, е
оборудования, я осуществлении е технологических я процессов, а и также м
сырья и яматериалов;
е
применение асредств аиндивидуальной и яколлективной язащиты е
работников;
ы
труда оусловия ятруда йна ы
месте;
е режим м труда и 0 отдыха уработников в м соответствии с и
законодательством иКазахстана;
и
специальной
ьодежды, мспециальной еобуви и йдругих есредств яиндивидуальной азащиты, й
установленными а
нормами йработникам, езанятым ана йработах с ивредными аили ыопасными м
особых йтемпературных ь
связанных с изагрязнением;
е
обучение ыбезопасным аметодам и априемам евыполнения яработ, т
инструктаж епо мохране атруда, остажировку она ерабочих яместах яработников и х
не м
прошедших в аустановленном мпорядке хуказанное еобучение, яинструктаж, м
охраны ятруда;
ы
рабочих а
местах, а мтакже иза еправильностью лприменения ыработниками есредств й
защиты;
ы
проведение баттестации ерабочих имест ипо ьусловиям мтруда с е
организации;
пх
осмотров (м
обследований) м работников, е внеочередных о медицинских е осмотров
(е
их хпросьбам в есоответствии с имедицинскими в
рекомендациями с есохранением иза ыними ыместа иработы (цдолжности) и а
медицинских ыосмотров;
енедопущение м работников к и выполнению м ими я трудовых и
также
медицинских апротивопоказаний;
иинформирование аработников аоб йусловиях и хохране мтруда ана ь
рабочих а местах, о и существующем ериске й повреждения е здоровья и и
индивидуальной азащиты;
а
предоставление хорганам ягосударственного оуправления иохраной т
труда, йорганам игосударственного инадзора и яконтроля иза ксоблюдением й
29
требований йохраны атруда кинформации и тдокументов, анеобходимых ыдля я
своих аполномочий;
ипринятие ь мер е по я предотвращению ааварийных дситуаций, х
сохранению яжизни и яздоровья иработников апри евозникновении итаких ь
первой йпомощи;
ь
санитарно-лбытовое и йлечебно-йпрофилактическое йобслуживание х
труда;
х выполнение я предписаний л должностных х лиц х органов х
государственного янадзора и яконтроля йза асоблюдением йтребований уохраны я
труда;
йобязательное есоциальное мстрахование еработников иот инесчастных х
заболеваний;
оа
труда.
12.1 хТравмобезопасность
я
С
борка и тразборка й не етребует и специального в оборудования и о
инструмента, кдля мэтого аиспользуется аштатное ьоборудование, лприменяемое й
при епроизводстве ибуровых ыработ: ятрубные йключи, аэлеваторы, тручной м
инструмент.
е
при ы
оборудования.
ГОСТ 12.2.059-81 епредусмотрена хпредупреждающая а
полос.
а
Для ибезопасной и йбезаварийной 0работы юоборудование яснабжается и
приборами и я устройствами а безопасности: к ограничителями ы
устройствами, ядатчиками йвеса ыколоны е
подъёма а
крюкоблока, ивсе мвспомогательные ыоперации йпроизводятся ипри япомощи й
крючков и т. д.).
йГраницы оопасных хзон аобозначены в исоответствие с яГОСТ 12.4.026 «е
безопасности».
относятся:
к случайное я прикосновение к и токоведущим я частям я
под енапряжением;
апоявление внапряжения ена ыотключенных янетоковедущих ачастях и
работах.
В бсоответствии с аГОСТ 12.1.019 хдля езащиты олюдей йот впоражения в
применяем:
и
защитные ыограждения;
ие
частей;
ик
места;
м
защитное изаземление;
о
предупредительную йсигнализацию;
сй
защиты.
30
часть
а
Т
расчет
на
ямодернизированную нчасть еметаллоконструкции овышки и ссравнить йее бсо е
М45/335 - Р” ебуровой ыустановки “йБУ5006/320 - и
ЭК - оБМ”, а ютак аже ерассчитать езатраты яна йпредлагаемый амной мметод т
дефектоскопии и асравнить аего с ыметодом йустановленным енормативным в
документом вМУ 03-008-04.
и
Т
базовой бвышки.
и
Изготавливаемые ядетали
х
Затраты хтг.
а
Труба 140х14х12080
1300000
а
Труба 140х14х2250
42500
б
Труба 76х12х2670
450000
и
Труба 76х12х2250
200000
я
Труба 76х12х2044
350000
и
Труба 76х12х1450
100000
е
Труба 89х12х1450
28500
и
Итого
2468000
е
модернизированной т
вышки.
и
Изготавливаемые одетали
а
Затраты йтг.
е
Труба 140х9х12080
853765
е
Труба 140х9х2250
27500
х
Труба 76х7х2670
282255
й
Труба 76х7х2250
124420
я
Труба 76х7х2044
222610
я
Труба 76х7х1450
62000
м
Труба 89х7х1450
18000
о
Итого
1590000
ь
З
составит, ытг.:
Э
С
С
в
баз мо,д
(56)
и
где
С
баз
е
р
вышки, ютг. ;
С
мод
т
р
модернизированной явышки,
е
тг.
2 46 80
0 0 0 0 0
Э
31
я
Транспортные ирасходы
Эта часть технико - экономического расчета включает в себя перевозку
готовой продукции по ж/д линии от завода изготовителя, то есть “Уралмаш”
до заказчика, от которого эту продукцию уже будут доставлять до места ее
эксплуатации другим видом транспорта.
Стоимость, включая НДС, перевозки груза массой выше
5 тонн,
составляет 50 тг/кг.
Весь комплект буровой установки, то есть ее масса взята из каталога
бурового оборудования “Уралмаш” на 2012 год.
Таблица 8 - Общий вес транспортируемой базовой вышки
“М45/335 - Р”:
Наименование
Вес ед., кг
Кол - во
Общий вес, кг
Вышка
46235
1
46235
Итого
46235
Транспортные расходы для базовой вышки составляют, тг.:
4
2
0
3,
5
1
(
5
0
тс рMбв
57)
где
М
бв
масса базовой вышки “М45/335 - Р”, кг;
f
тарифная ставка на перевозку
Таблица
9
- Общий вес транспортируемого оборудования
модернизированной БУ5006/320 - ЭК - БМ:
Наименование
Вес ед., кг
Кол - во
Общий вес, кг
Вышка
41611.5
1
41611.5
Итого
41611.5
Тогда транспортные расходы составляют, тг.:
4
.1
0
1,
1
0
5
0
тм роMдfв
(58)
где:
М
масса модернизированной вышки “М45/335 - Р”, кг;
мв
f
тарифная ставка на перевозку
Вследствие на транспортных расходах мы экономим, тг.:
СС С
2
10
2
1
83
7
01
5
52
0
50
00
з
р
о д
(59)
С
где
трбаз
затраты на транспортировку базовой вышки, тг.;
С
трмод
затраты на транспортировку модернизированной вышки, тг.
Расходы на диагностику оборудования.
32
Диагностика металлоконструкции буровой установки проводится при
помощи ультразвукового метода неразрушающего контроля контактным
способом, при котором время проведения дефектоскопии нормируется в
пределах четырех дней и проводится перед началом ввода в эксплуатацию
буровой установки.
Предлагаемый нами эхо метод неразрушающего контроля,
использующий бесконтактный способ обследования позволяет сократить
время обследования металлоконструкции буровой установки вдвое. Мы
введем буровую установку в эксплуатацию на два дня ранее, чем при
ультразвуковом методе неразрушающего контроля контактным способом.
Усреднено день простоя буровой установки равен 4 млн. тг. Значит
отсюда следует, что, тг.:
C
4 0 0а г
0 0 0 0
д и.
(60)
Следовательно, применяя эхо - метода, как метод неразрушающего
контроля для дефектоскопии металлоконструкции буровой установки, мы
экономим при каждом обследовании 8 млн. тг.
Расходы на покрытие металлоконструкции.
Затраты на замененное покрытие металлоконструкции. Уменьшаем
металлоемкость и уменьшаем их технологический ресурс, вследствие более
быстрого износа, из-за меньшей толщины металла, при той же скорости
протекания коррозии и других негативных факторов, которые уменьшают
срок службы металлоконструкции. Поэтому решением данной проблемы
является подбор более совершенной, более устойчивой к коррозии и
надежной при воздействии других негативных факторов. Данным покрытием
является “Нержамет - Грунт”. Значит общая стоимость будет равна, тг.:
Sq
Cт у н1
385
6
3,
0
5
1
0
0
т
(61)
2
где q0.2 5
03
- расход грунта,
кг / м
;
2
S31
5
- площадь покрываемой металлоконструкции,
м
;
С
12-
грунт
цена одного кг грунта, тг.
Получаем экономический эффект равным:
ЭЭ
,
д и ао
г
(62)
где
Э
в
экономическая выгода от модернизации вышки, тг.;
С
экономия транспортных расходов, тг.;
С
диаг
экономия на диагностике эхо - методом, тг.;
С
общ.грунт
затраты на антикоррозионное покрытие вышки, тг.
Э
ф
0
6
0
0
1
0
0
00
01
33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном дипломном проекте была рассмотрена буровая установка
“БУ5006/320 - ЭК - БМ”. Объект модернизации - вышка “М45/335 - Р”.
Цель - уменьшение металлоемкости вышки, а так же замена метода ее
дефектоскопии на более прогрессивный, а именно на эхо
- метод
неразрушающего контроля.
Актуальность данной модернизации:
1. Экономия металла на производство вышки, что выгодно и
производителю и покупателю. Так как в первом случае производитель
сможет произвести большее количество вышек или просто уменьшить
затраты на одну единицу продукции, во втором случае покупателю выгоднее,
так как он экономит на транспортных расходах и цене самой вышки;
2. Замена метода дефектоскопии металлоконструкции вышки ведет к
сокращению времени диагностики вышки, а значит и более быстрому вводу в
эксплуатации буровой установки, что экономит большие денежные средства
вкладчиков в предприятий занимающиеся бурением.
Результат данной модернизации:
1. Металлоемкость вышки уменьшилась на
10%, что уменьшило
затраты на ее производство, а значит и уменьшило цену. Следовательно
производитель сможет производить за место 10 вышек базовой модели, 11
вышек модернизированной конструкции, вложив те же самые денежные
средства;
2. При замене метода дефектоскопии, сроки ввода в эксплуатацию
буровой установки сокращаются вдвое, на чем вкладчики могут сэкономить
около 8 млн. тг;
3. Применение антикоррозионного покрытия
“Нержамет - Грунт”,
увеличит технологический ресурс вышки, тем самым продлит срок ее
службы.
34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Алешин П.М. “Ультразвуковая дефектоскопия”. Справ. Пособие. -
Мн: Выш. Шк. 1996. - 271 с.
2. Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. - М., 1998,- 376 с.
3. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. НК, том 3 из 7. Ультразвуковой контроль.
Справочник - М., 2004. - 204 с.
4. Баграмов, Р.А. Буровые машины и комплексы./ Р.А. Баграмов. -
М.:Недра, 1988. - 354 .
5. Макушкин, Д.О. Расчет и конструирование машин и оборудования
нефтяных и газовых промыслов./Д.О. Макушкин.- Красноярск:ИПЦ КГТУ,
2005.
6. Чичеров, Л.Г. Расчет и конструирование нефтепромыслового
оборудования./ Л.Г.Чичеров, Г.В.Молчанов, А.М.Рабинович.- М.:Недра,
1987.
7. Горицкий В.М. Диагностика металлов. М.: Металлургиздат, 2004.
408 с.
8. ГОСТ 14782-86. НК. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.
9. ГОСТ 17410-78. Трубы металлические бесшовные цилиндрические.
Методы УЗД.
10. РД РОСЭК-001-96. Машины грузоподъемные. Конструкции
металлические. УЗК. Общие положения.
11. МУ
03
-
008
-
04. Методические указания по экспертизе
промышленной безопасности буровых установок с целью продления срока
безопасной эксплуатации.
12. РД
08-195-98. Инструкция по техническому диагностированию
состояния передвижных установок для ремонта скважин.
13. РД 22-28-36-01 Краны грузоподъемные. Типовые программы и
методики испытаний.
35