Модернизация системы очистки раствора буровых установок в условия работ ООО «Буровая компания «Евразия»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный  университет»

 

Институт нефти и  газа,  курс 5, группа 1

(факультет, курс, группа)

Машины и оборудование  нефтяных и газовых промыслов

(наименование  кафедры)

Гареев Тимур Владимирович

( фамилия,  имя, отчество студента)

 

ДИПЛОМНЫЙ   ПРОЕКТ

 

Модернизация системы  очистки раствора буровых установок в условия работ ООО «Буровая компания «Евразия»

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

20.1.3.11.ДП.004.00.ПЗ

 

 

Руководитель проекта  _____________     _______________     А.Э.Абанов

Консультанты  _____________ _______________     В.В.Згонникова

_____________ _______________     В.Г.Фролов

_____________ _______________    А.В.Прохоров

 

_____________ _______________     В.Г.Фролов

Нормоконтроль  _____________ _______________      Т.В.Цветкова

Рецензент   _____________ _______________     Н.В.Смирнов Зав.кафедрой  _____________ _______________     А.Э.Абанов

Директор ИНиГ           _____________ _______________ М.Г.Губайдуллин

(подпись) (дата) (Ф.И.О.)

Постановление Государственной аттестационной комиссии от____________

1. Признать, что  студент

Гареев Тимур  Владимирович

выполнил  и защитил

дипломный проект с оценкой  _________________________

2. Присвоить	Гарееву Тимуру Владимировичу	квалификацию  инженера  по
специальности 130602.65 «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»

Председатель  ГАК     Ученый секретарь______________

 

г. Архангельск

2011 г.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

1 КОНСТРУКТИВНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ  АНАЛИЗ ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

1.1 Анализ существующих  систем очистки бурового раствора

1.1.1 Анализ существующей системы очистки, применяемой в ООО «БКЕ»

1.1.1.1 Анализ вибросит  ЛВС-1М

1.1.1.2 Анализ СГУ на  базе ЛВС-1М

1.1.1.3 Недостатки существующей  системы очистки бурового раствора

1.1.2 Четырёхступенчатой система очистки бурового раствора

1.1.3 Блок очистки бурового раствора компании «ЛОНГБИМ Лтд»

1.1.4 Анализ системы очистки бурового раствора CОБР-1-Ц

1.1.5 Анализ блока очистки  производства компании MI SWACO

1.1.5.1 Анализ вибросита Mangoose PT с каркасными сетками, c линейной и сбалансированной эллиптической вибрацией

1.1.5.2 Анализ СГУ на  базе вибросита Mongoose PT

1.1.5.3 Преимущества блока  3х-ступенчатой очистки компании MI-SWACO

1.3 Патентные разработки

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Определение количества  вибросит и гидроциклонов СГУ

2.1.1 Расчёт максимальной  подачи буровых насосов

2.2 Расчёт основных  параметров вибросита Mongoose PT

2.2.1 Расчёт амплитуды, частоты колебаний и скорости транспортирования шлама вибросита Mongoose РТ

2.2.2 Конструкция и расчет дебаланса

2.2.2.1 Расчёт максимального статического момента дебаланса

2.2.2.2 Расчёт статического момента от двух крышек с лысками

2.2.2.3 Расчёт  максимального статического момента

2.2.2.4 Проверочный расчет дебаланса

2.2.3 Проверочный расчет на прочность упругих элементов вибросита Mongoose PT

2.2.3.1 Расчёт  напряжений от среза

2.2.3.2 Расчёт напряжения  кручения

2.2.3.3 Расчёт максимальных напряжений в сечении

2.3 Расчёт параметров  гидроциклонов

2.3.1. Расчёт параметров  гидроциклонов пескоотделителя

2.3.2 Расчёт параметров  гидроциклонов илоотделителя

2.4 Расчет нагнетательного трубопровода от шламового насоса к гидроциклонам илоотделителя

2.5 Подбор шламового  насоса для гидроциклонов илоотделителя

2.5.1 Расчёт требуемого  напора насоса

2.5.2 Расчёт коэффициента  быстроходности

2.5.3 Расчёт объемного  КПД насоса

2.5.4 Расчёт гидравлического КПД насоса

2.5.5 Расчёт механического  КПД насоса

2.5.6 Расчёт полного  КПД насоса

2.5.7 Расчёт мощности  на валу насоса

2.5.8 Расчёт крутящего  момента на валу

2.5.9 Расчёт диаметар  вала

2.5.10 Расчёт диаметра  входа на рабочие лопасти

2.5.11 Расчёт длину ступицы  колеса

2.5.12 Расчёт скорости  входа в рабочее колесо

2.5.13 Расчёт ширины  лопаток

2.5.14 Расчёт окружной  скорости на выходе из колеса

2.5.15 Расчёт диаметра выхода из  рабочих лопастей

2.5.16 Расчёт отношения диаметров  входа и выхода

2.5.17 Расчёт ширины лопасти на  выходе

2.8.18 Расчёт количества лопаток  рабочего колеса

3 МОНТАЖ, ТЕХНИЧЕСКОЕ  ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СИСТЕМЫ  ОЧИСТКИ

3.1 Характеристика системы очистки  бурового раствора

3.2 Монтаж, эксплуатация  и ремонт системы очистки

3.2.1 Монтаж вибросит

3.2.2 Эксплуатация вибросита

3.2.3 Техническое обслуживание  и ремонт вибросит

3.2.4 Монтаж СГУ

3.2.5 Техническое обслуживание  и ремонт СГУ

3.2.6 Монтаж насосного  агрегата ИНС-220

3.2.7 Техническое обслуживание  и ремонт насосного агрегата

4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

4.1 Описание свариваемой конструкции

4.2 Выбор электродов 

4.2.1Химический состав свариваемого материала

4.2.2 Основные механические свойства свариваемого металла

4.2.3 Выбираем электрода

4.2.4 Сравнительная характеристика металла материала и электрода

4.2.5 Вывод о правильности  подбора электродов

4.3 Входной контроль  электродов

4.4 Проверка сварочно-технологических  свойств сварочных электродов

4.5 Выбор и расчёт режима ручной дуговой сварки

4.6 Расчет сварного соединения на прочность

4.7 Выбор сварочного оборудования

4.8 Карта технологического процесса  сварки сварного соединения

4.9 Контроль качества сварного  соединения

4.9.1 Визуальный и измерительный контроль

4.9.2 Ультразвуковая дефектоскопия

4.9.3 Гидравлические испытания

5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЕ ВИБРОСИТ МОДЕЛИ Mongoose PT И СГУ НА ИХ БАЗЕ

5.1 Технологический эффект

5.2 Исходные данные для расчета

5.3 Методика расчета экономического эффекта

5.3.1 Годовой экономический эффект

5.3.2 Годовой объем бурения

5.3.3 Количество скважин на установку в год

5.3.4 Коммерческая скорость бурения

5.3.5 Станко-месяцы бурения

5.3.6 Механическая скорость бурения

5.3.7 Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в проект

5.4 Расчет экономического эффекта модернизации системы очистки буровых растворов за счет внедрения вибросит модели Mongoose PT и СГУ на их базе в БУ Уралмаш 4Э с ДГУ

5.5 Технико-экономические показатели модернизации системы очистки

бурового раствора за счет внедрения вибросит MongoosePT и СГУ на их базе

6 ЭКОЛОГИЯ. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Экологическая защита  и охрана окружающей среды

6.1.1 Общие положения

6.1.2  Характеристика твердых и высокопластичных отходов бурения

6.1.3 Методы и технологии нейтрализации и утилизации твердых отходов бурения

6.2 Охрана труда

6.2.1 Общие положения

6.2.2 Охрана труда работников

6.2.3 Анализ существующих потенциально опасных и вредных производственных факторов

6.2.4 Обеспечение спецодеждой, обувью и средствами индивидуальной защиты

6.2.5 Требования безопасности при работе с электроустановками

6.2.6 Знаки и надписи безопасности, опознавательная окраска

6.3 Промышленная безопасность

6.3.1 Обеспечение требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта

6.3.2 Профессиональная подготовка персонала

6.3.3 Производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности и охраны труда

6.3.4 План действий в аварийных и чрезвычайных ситуациях

6.4 Пожарная безопасность

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

 

Современная установка  для бурения глубоких скважин на нефть и газ оснащается комплексом оборудования, механизмов и устройств заводского изготовления предназначенных для приготовления, химической обработки, хранения, подачи, очистки и дегазации бурового раствора. Этот комплекс объединяется понятием циркуляционная система. Состав циркуляционной системы определяется необходимостью обеспечения высоких технико-экономических показателей бурения и зависит от геологических условий проводки скважины вида и свойств бурового раствора.

Эффективность использования оборудования определяют рядом показателей. Среди них высокая производительность машин при достаточной надежности, малых массе и габаритах; объем и стоимость эксплуатации и ремонтных работ, степень автоматизации работы оборудования, расход дефицитных материалов и затраты на их изготовление. Оборудование должно также удовлетворять требованиям технической эстетики и многим другим показателям технического уровня, большая часть которых отражается в экономических критериях оценки оборудования.

Очистка бурового раствора от бурового шлама осуществляется с  помощью технологического оборудования, входящего в состав блока очистки циркуляционной системы буровой установки. К этому оборудованию относятся сита вибрационные, гидроциклонные шламоотделители (песко-и илоотделители), сепараторы разных типов, центрифуги.

При качественной очистке  из бурового раствора могут удаляться  частицы размером до 1 мкм. Известно, что размер частиц бентонитового порошка находится в пределах от 1 до десятков микрометров, порошкообразного барита – от 5 до 75 мкм, бурового шлама – от 10 мкм до 25мм. Но в процессе движения по стволу скважины к поверхности размеры частиц шлама уменьшаются за счет механического воздействия. После длительного нахождения в буровом растворе частицы шлама постепенно превращаются в коллоидные (размером менее 2 мкм) и играют существенную роль в формировании технологических свойств бурового раствора.

В данном дипломном проекте ставится задача тщательного анализа системы очистки бурового раствора, её отдельных элементов, в том числе вибросита и СГУ на их базе, сравнительной оценки существующих систем очистки, поиска возможных направлений повышения надежности и долговечности отдельных узлов и агрегатов, а также выбора наиболее подходящего типа оборудования для комплектации циркуляционной системы БУ 4Э с ДГУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1         КОНСТРУКТИВНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ          АНАЛИЗ

ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ  

ПРОЕКТА

 

1.1 Анализ существующих  систем очистки бурового раствора

 

Способ очистки бурового раствора от выбуренной породы и регулирования содержания твердой фазы задается на стадии проектирования в зависимости от особенностей разреза скважины.

Глубокая очистка раствора от шлама сопряжена с применением очень сложного оборудования – высокоскоростных центрифуг, блоков коагуляции, флокуляции и т.п. оборудования. Несмотря на то, что глубокая очистка усложняет технологический процесс, в большинстве случаев применение ее рентабельно вследствие существенного увеличения скорости бурения, сокращения расходов на регулирование свойств бурового раствора, уменьшения вероятности возникновения требований защиты окружающей среды.

 

1.1.1 Анализ существующей  системы очистки, применяемой  в ООО «БКЕ»

 

Рассмотрим применяемую  систему очистки в ООО «БКЕ»  в составе БУ 4Э с ДГУ для  бурения глубинной нагнетательной скважинны №709 куст №26 Ошского месторождения с глубиной по стволу 3944,5 м.

В процессе бурения производится очистка  бурового раствора от выбуренной породы и поддержание его заданных параметров с помощью оборудования: 3-х вибросит ЛВС-1М, сито-гидроциклонной установки СГУ на базе ЛВС-1М,   2х центрифуг «DERRICK® DЕ-1000™ GBD» с    ременным приводом, блока коагуляции и флокуляции БКФ. Сброс шлама от оборудования блока очистки осуществляется через шнек. Для уменьшения сброса жидкой фазы вместе с выбуренным мелким шламом в блоке очистки установлено осушающее вибросито, работающее в режиме сито-гидроциклонной установки, на котором установлены гидроциклоны илоотделителя ИИС 8x2/100 и пескоотделителя ИПС 2/300. Работу оборудования системы очистки обеспечивают шламовые насосы ИНС 220 производительностью 295м³/час.

Начальная очистка бурового раствора осуществляется механическим способом с помощью трёх линейных вибросит. И уже очищенный буровой раствор поступает в цистерну вибросит. Далее раствор с помощью насосов песко- и илоотделителя поступает на сито-гидроциклонную установку (СГУ). СГУ предназначена для очистки бурового раствора от выбуренной породы, а также получения шлама пониженной влажности. Здесь буровой раствор очищается от частиц выбуренной породы до 15 мкм.