Подземный ремонт скважин

       ВВЕДЕНИЕ

       Подземный ремонт скважин включает в себя процессы спуска и подъема насосно-компрессорных  труб, бурильных труб, штанг которые  являются наиболее трудоемкими  в общем комплексе  работ.

       Для снижения трудоемкости, повышения производительности труда, снижение числа аварий в скважинах, обусловленных недостаточным моментом затяжки резьбовых соединений разработаны механизмы, позволяющие проверить СПО по прогрессивной технологии исключающей ручное свинчивание и развинчивание труб перенос элеваторов от устья к подьемным мосткам и наоборот.

       На  основе автомата, созданного Молчановым, были разработаны  и внедрены ключи  КМУ-50, КМ-32, КМ-450 и  штанговые ключи  АШК, АШК-М, МШКТ и  др.

       Применение  механических ключей для работы с трубами  и штангами позволило  в 2-3 раза увеличить темпы СПО, что позволило сократить время простаиваний скважин в ремонте, повысить действующий фонд и соответственно увеличить добычу нефти.

       В данном Дипломном  проекте рассмотрена  экономическая эффективность  ремонта ключа  КМУ-50. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1 ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

       1.1 Назначение и технические  параметры КМУ-50

       Ключ  механический универсальный  КМУ-50 предназначен для механизации  операций по свинчиванию  и развинчиванию  НКТ с удержанием на весу и центрированием колонны труб с  удержанием на весу в ходе текущего и капитального ремонта скважин, эксплуатируемых всеми видами оборудования. Наибольшее применение ключ получил при ремонте скважин с погружными центробежными насосами.

       Ключ  предназначен для  использования в  умеренном и холодном климатических районах  по ГОСТ 16350-80.

       Климатическое исполнение УХЛ для  зоны температур от минус 50º до плюс 45ºС.

       Техническая характеристика.

       Грузоподъемность  спайдера, т  50

       Максимальный  крутящий момент на водиле, КНм 4,7

       Диаметр захватываемых труб, мм 48,60,73,89

       Частота вращения водила, мин ^–1 60

       Двигатель привода      4АМ112МА6УЗ

       Мощность  двигателя, КВт 3

       Габаритные  размеры, мм

       длина  960

       ширина 590

       высота 930

       Масса полного комплекта, кг  410

       Ключ  механический универсальный  состоит из следующих  составных частей: блока вращателя  с электроприводом, спайдера с блоком клиньев и блока управления приводом.

       Вращатель представляет собой 2-х  ступенчатый редуктор с прямозубой цилиндрической передачей, рабочим  органом которого является разрезная  шестерня с прикрепленным  на нем водилом.

       Корпус вращателя и разрезная шестерня имеют прорезь для пропуска НКТ.

       Для совмещения прорезей колеса и корпуса  вращателя имеется  совмещающий механизм расположенный с  противоположной  стороны от прорези  на корпусе вращателя.

       Вращение  от двигателя передается посредством кулачковой муфты, на которой могут устанавливаться сменные маховики. Разрезное колесо приводится во вращение через системы промежуточного вала.

       Поворотный  кронштейн позволяет  производить замену маховиков без  снятия привода, а  также снятие или  установку привода при демонтаже – монтаже на устье скважины.

       Полуавтоматический  спайдер состоит  из разрезного корпуса  спайдера, блока клиньев, рукоятки управления и хомута. В корпусе  спайдера имеются 3 цилиндрические расточки (желоба), выполняющиеся  под углом к оси спайдера. К корпусу спайдера приварен кронштейн для установки вращателя. Вращатель на кронштейне с помощью болтов и оси.

       Для совмещения установки  в рабочем положении  со спайдером имеется  фиксатор на вращателе  и поз на спайдере.

       При производстве СПО  колонна НКТ заклинивается по муфту в полуавтоматическом спайдере. Ключ надевается на колонну труб вращением вокруг оси поворотного кронштейна, при этом фиксатор скользит по эксцентрической поверхности спайдера доходит до упора и под действием пружины входит в поз. Одевается машинный ключ на колонну.

       Включением  привода кнопочным  постом управления осуществляется вращение водилы в  нужную сторону, при  этом машинный ключ свинчивает или развинчивает трубу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 1 – Ключ механический универсальный

       1-блокировочная рукоятка; 2-механизм совмещения прорезей рабочей шестерни; 3-водила; 4-редуктор; 5-электропривод; 6-сменный маховик; 7-кронштейн; 8-вращатель; 9-спайдер. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1.2 Конструкция и  условия эксплуатации  КМУ-50

       Ключ  механический универсальный имеет 3 основных узла:

       1. Приводная часть  с блоком управления.

       2. Блок вращателя  с водилом.

       3. Спайдер с блоком  клиньев.

       Спайдер находится в отдельности  от ключа. Спайдер  в блоком клиньев  позволяет полуавтоматизировать захват и удержание  колонны труб, ее центровку (Рис. 1).

       Вращатель – двухступенчатый  редуктор с прямозубой цилиндрической передачей, рабочим органом  которого служит разрезное  колесо с установленным  на нем водилом. Корпус вращателя и разрезное  колесо имеют прорезь  для пропуска колочно-компрессорных труб. Прорези колеса и корпуса вращателя совмещаются механизмом, расположенным на корпусе вращателя.

       Подшипником скольжения разрезного колеса служит брозовик втулка. Для перекрытия зева вращателя предусмотрено специальное устройство.

       Привод  ключа КМУ-50 электрический  инерционный  взрывобезопасный с питанием от промысловой сети напряжением 380В. Электродвигатель ключа типа В100 442-5, исполнения В3Т-4В, мощностью 3кВт. Ключ оснащен блоком управления электропривода с кабелем КРПСИ 3х4-1х2,5.

       Перед каждым подземным  ремонтом скважины необходимо тщательно проверить  состояние ключа:

       а). Наличие смазки в  редукторе;

       б). Надежность крепления  всех болтовых соединений и системы управления;

       в). Исправность и  чистоту штепсельных  соединений двигателя, кнопочного поста управления, магнитного пускателя и кабеля, отсутствие повреждения токопроводящих и заземляющих линий. 

       После каждого подземного ремонта, ключ должен быть тщательно очищен, а кабель и система  управления просушены. Все работы по сборке ключа должны проводиться в мастерских. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1.3 Принцип действия инерционного привода

       Устройство  предназначено для  работы с механическими  ключами КМУ-50 и  АПР-2ВБ с целью  исключения перегрузок электродвигателя и  обеспечения гарантированного момента при свинчивании и развинчивании НКТ. Устройство устанавливается между ключами и электродвигателем. Наличие в инерционной муфте механизма включения инерционной массы позволяет исключить операцию откидывания электродвигателя и смены маховиков при свинчивании или развинчивании НКТ. (Рис. 2).

       При вращении вала электродвигателя полумуфты своими ребрами приводит во вращение кулачки. Под действием  центробежной силы, они перемещаются от оси к стенке чашки и за счет силы трения, от усилия прижима создается крутящий момент на валу устройства. При перегрузке механической части ключа кулачки проскальзывают в чашке, тем самым не передавая прирост крутящего момента и предохраняя электродвигатель от перегрузок.

       Включение инерционной массы  осуществляется перемещением ползуна рукоятной. Ползун имеет шлицы по внутреннему и наружному диаметру.

       По  внутреннему диаметру он входит в зацепление с валом устройства, по наружному –  со шлицами маховика, тем самым передавая  вращение. Для монтажа  и демонтажа инерционной  муфты предусмотрены две ручки.

       Устройство  представляет собой  корпус 1 (Рис. 2), внутри которого подшипник  качения расположен вал с чашкой 2, полумуфтой 3, а также находится ползун 4 и маховик 5, имеющий возможность независимо вращаться на валу. В чашке размещается четыре кулачка 6, которые собираются вместе с пружиной. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 2 – Инерционный привод

       1 – корпус; 2 – вал  с чашкой; 3 – муфта; 4 – ползун; 5 – маховик; 6 – кулачок. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2 ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

       2.1 Расчет мощности привода ключей

       Надежность  резьбовых соединений насосно-компрессорных  труб определяется величиной  момента затяжки. Момент, прикладывания  к резьбовому соединению изменяется в процессе свинчивания и  развинчивания труб. Особенно это проявляется  в трубных коничсеких резьбах. В начале свинчивания момент сравнительно мал, лишь при затяжке стыка он увеличивается в 5..7 раз. Эта особенность затрудняет правильный выбор мощности электродвигателя, т.к. если она будет выбрана по начальному моменту свинчивания, соединение не будет закреплено, а если – по максимальному моменту, то мощность двигателя не будет использоваться полностью, а масса и габаритные размеры ключа резко увеличатся. Эта проблема может быть решена при введении инерционного привода. Это упрощает кинематическую схему ключа.

       Расчет  двигателя осуществляется с учетом махового момента вращающихся  элементов приводного механизма, который  развивается при  движении вращателя  без взаимодействия с ключом, закрепленным на трубе. В результате закрепления и  раскрепления резьбовых соединений происходит при моменте большем, чем момент двигателя. При расчете двигателя необходимо знать передаточное число, моменты инерции вращающихся масс, скорости вращения.

       Сначала выполняют расчет без учета момента  инерции движущихся масс исходя из значения необходимого момента (см. табл. 1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 3 – Изменение момента при свинчивании и развинчивании НКТ

       Таблица 1 – Рекомендации значения крутящих моментов и часто вращения