Система верхнего привода

Система верхнего привода (СВП) — важный элемент буровой установки, который представляет собой подвижный вращатель, совмещающий функции вертлюга и ротора, оснащенный комплексом средств для работы с бурильными трубами при выполнении спуско-подъемных операций. СВП предназначена для быстрой и безаварийной проводки вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин при бурении.

Содержание

Устройство

Подвижная часть системы верхнего привода состоит из вертлюга-редуктора, подвешенного на штропах на траверсе талевого блока.

Трубный манипулятор под действием зубчатой пары с приводом от гидромотора может поворачивать элеватор в любую необходимую сторону: на мостки, на шурф для наращивания и т. д.

Трубный зажим нужен для захвата и удержания от вращения верхней муфты трубы во время свинчивания/развинчивания с ней ствола вертлюга.

Между ниппелем и стволом вертлюга навернут ручной шаровой кран для неоперативного перекрытия внутреннего отверстия ствола вертлюга. Для оперативного перекрытия отверстия ствола вертлюга перед отводом установлен внутренний превентор (двойной шаровой кран), который также служит для удержания остатков промывочной жидкости после отвинчивания бурильной колонны.

Вертлюжная головка служит для передачи рабочей жидкости с невращающейся части СВП на вращающуюся часть и позволяет не отсоединять гидравлические линии, когда трубный манипулятор вращается с бурильной колонной при бурении, при проработке скважины или позиционировании механизма отклонения штропов элеватора.

Система отклонения штропов предназначена для отвода/подвода элеватора к центру скважины. Система отклонения штропов представляет собой штропы, подвешенные на боковых рогах траверсы. К штропам крепятся гидроцилиндры отклонения штропов.

Функции

Преимущества СВП

Производители

История СВП

Первый верхний привод был разработан и произведен компанией Varco International (ныне National Oilwell Varco). Модель TDS-1 была пущена в эксплуатацию 1 апреля 1982 года на буровой установке Sedco 201 в Арабском заливе.

К 1996 году способ бурения верхним приводом стал основным методом бурения морских скважин. Также очевидно, что значительная часть скважин на суше сейчас бурится с применением СВП.

Для продвижения СВП на новые рынки по всему миру компанией Maritime Hydraulics была разработана портативная СВП. Для малогабаритных скважин («slim-hole») разработана портативная СВП, обеспечивающий высокоскоростное (600 об./мин.) бурение.

В начале 2000-х годов в России стали предприниматься попытки создания СВП. В 2003 году петербургская компания ПромТехИнвест выпустила первый в России верхний привод, также выпускаются СВП компанией ООО «Уралмаш НГО Холдинг».

Источник

Буровые системы с верхним приводом

Буровые системы с верхним приводом являются мировым образцом и применяются при планировании и ведении буровых работ при планировании нефтяных и газовых скважин и их месторождениях.

Крупнейшие разработчики мировых систем с верхним приводом внедряют свои передовые технологии. Буровики и буровые компании осознали значительное преимущество в буровых систем с верхним приводом перед бурением с использованием квадрата.

Технологии с использованием верхнего привода обеспечило увеличение скорости, повышение безопасности, а так же появления новой техники бурения.

За счет достигается экономия времени? При прохождении пластов со сложными биологическими условиями обеспечивается избежание прихвата. Бурение через плотные пропластки, а так же циркуляции и расхаживание ствола осуществляются быстро без использования квадрата.

Наклонно-направленное бурение интервалами 27 метров экономят время, необходимое для переориентировки инструмента. Значительны так же преимущества бурения с верхним приводом для обеспечения безопасности работ. Уменьшается количество вращающихся узлов в полу буровой, снижается число соединений бурового инструмента, обеспечивается возможность быстрой подачи бурового раствора в скважину при спуске подъемных операций.

Особенности буровых систем с верхним приводом TDS 9S

Вместе с тем буровые системы с верхним приводом оказали значительно воздействие на проектирование новых технологий бурения. Расширились возможности в удаленное проникновение зон с одной платформы. Горизонтальное бурение позволяет осуществлять эффективное производство в тонких пластах.
Сегодня эти технологии применяются уже не только в крупных морских месторождениях, но становятся так же обычным делом при проведении буровых работ на суше. Инженеры-буровики при планировании работ на суше используют преимущество таких технологий.

При разработке систем верхнего привода для наземно-буровых установок компании полностью пересмотрели концепцию подхода к верхним приводным системам. Привязка систем с верхним приводом изначально была громоздка и представляла собой затруднительную задачу в проектировании. Помимо уменьшении размеров оборудования его привязки к стандартным вышкам 41-43 метра, следовало учитывать так же соображение монтажа, компактности и снижения затрат на оборудование. Наибольшую возможность для уменьшения размеров оборудования и снижения его стоимости предоставил буровой двигатель.
По сравнению с большими и мощными двигателя постоянного тока, устанавливаемая система с верхним приводом используется с применением двух небольших двигателей переменного тока, которые обеспечивают улучшенные характеристики по скорости и крутящему моменту. К тому же двигатель переменного тока не требует наличия коммуникационной системы и щеток, что позволяет обойтись без сложной искробезопасной системой охлаждения.

Крутящий момент, создаваемый парой двигателей переменного тока мощностью 350 лошадиных сил каждый, практически равен моменту создаваемого одним двигателем постоянного тока мощностью 1100 лошадиных сил. Эти двигатели создают максимально номинальный крутящий момент при переходе от зависания к максимальной скорости. Крутящий момент при скорости от 0 до 110 моментов в минуту и до 220 оборотов в минуту равен 48 360 кг на метр. Два простых двигателя переменного тока стали сердцевиной новой буровой системы.
Двигатели работают от переменного тока напряжением 600 и 480 вольт, которое может вырабатываться буровой силовой установкой, преобразовываться от постоянного тока напряжением 750 вольт и передаваться непосредственно от линии высоковольтных передач.

Подобные нововведения позволяют привязать систему практически к любой существующей электрической системе.
Была упрощена и облегчена направляющая балка, что обеспечивает быструю установку системы без модификации мачты. Новая система устанавливается на большинстве существующих мачт высотой 43 метра. Обеспечивает зазор в 3.6 метра и благодаря этому не требует дополнительных затрат.

Реактивный крутящий момент передается не на мачту, а по направляющей и распорной балкой уходит на раму и верхнее основание.
Система грузоподъемностью 400 т предназначена для эксплуатации на малых и средних буровых установках. Она была названа TDS 9S и является 9-ой модификацией значительной серии буровых систем, которые изменили технологии бурения нефтяных и базовых скважин для более рациональной добычи нефтепродуктов.

Система TDS 9S разработана с учетом практических задач. Упрощенная конструкция позволяет снизить первоначальные затраты и расходы по обслуживанию. Встроенная интегрированная гидравлическая силовая облегчает монтаж, упрощает обслуживание и снижает затраты. Наращивание инструмента производится с помощью двигателей переменного тока. Уникальные характеристика системы, работающего от переменного тока, является высокий прерывистый момент, обеспечивающий безопасное использование двигателя для свинчивания и развинчивания соединений. Это позволяет обойтись без трубного ключа в трубном манипулятор, что упрощает систему, снижает ее вес и стоимость.

Простой зажим А захватывает соединение верхнего замка и буровик вращает всю колонну для свинчивания и развинчивания соединений. Как правило, имеются два встроенных предохранительных клапана, верхний из которого управляется дистанционно и обеспечивает безопасность в случае выброса. Силовая вращающаяся головка позволяет верховому работать со свечами с помощью механизмов наклонных штроб и автовозврата. Двухсторонний гидравлический механизм наклонных штроб обеспечивает дополнительный отвод на расстоянии 60 см над столом.
Гидравлическая компенсаторная система создает необходимую компенсаторную амортизацию в момент в момент соединения свечей с переходником при посадке труб, равно как и при разъединении шпильки от муфты при развинчивании.

Простая система охлаждения позволяет обходиться без обслуживающего контура, насосов и промежуточных охладителей, используемых в больших системах с верхним приводом.
Монтаж системы занимает не более 8 часов. Часть работ по монтажу может быть выполнена до доставки системы до места установки. Обвязка кабеля и шланга крепятся на мачту на высоте до 25 метров. Здесь для подсоединения к обслуживающему контуру подготавливается узел быстросъемных соединений или распределительная коробка. Консоль управления устанавливается в панели бурильщика. Кабели идут к панели управления, расположенных в силовом помещении.

Буквенно-цифровой дисплей на панели управления упрощает систему контрольно-измерительных приборов. На нем так же высвечивается информация по режиму обслуживания, времени работы, числу оборотов и циклу работы встроенных предохранительных клапанов.

Система TDS 9S отвечает потребностям бурильщиков, ведущих работу как в море, так и на суше. Это мощная, компактная и мобильная буровая платформа, обладающая низкой стоимостью и теме же характеристиками что и крупные приводные системы. Может эксплуатироваться на небольших установках. Технология бурения с верхним приводом не только доказала свою эффективность. Отныне она предлагается в виде ново высокомобильной и экономичной системой.

Источник

Как работает система верхнего силового привода буровой установки?

Верхний силовой привод буровой установки представлен в виде принципиально нового вида механизмов для буровых установок, которые могут обеспечивать целый ряд сложных технологических операций.

Вертлюг гидравлический, силовой

Буровые установки с верхним приводом – это, по сути, подвижная разновидность вращателя, которая снабжена сальником-вертлюгом. В настоящее время силовые приводы буровых установок получили повсеместное распространение в общемировой практике.

1 Какой принцип работы верхнего силового привода?

Силовой привод буровой установки благодаря своей расширенной сфере применения способен выполнять целый ряд первоочередных функций и технологических операций.

Устройство в первую очередь способствует непрерывному вращению бурильной колонны в ходе процесса бурения скважин. Кроме того система может быть применима при проведении проработок и расширении диаметра ствола скважины.

Силовые приводы буровых установок могут быть привлечены для осуществления свинчивания и закрепления труб, которые применяются во время бурения скважины.

Силовой привод буровой установки может быть применен во время проведения спускоподъемных манипуляций с участием бурильных труб.

Электрический или дизельный привод агрегата способен оказывать значительную помощь при проведении наращивания бурильной колонны цельно скроенными трубами.

Стоит отметить, что электрический или дизельный приводы могут существенно упростить операции направленные на проведение спуска колон обсадного типа.

Помимо прочего, система может помочь повернуть бурильную колонну при проведении работ с применением забойного двигателя. Эта система может способствовать осуществлению быстрой промывке скважины и рассаживанию колонн.

Парк буровых установок, снабженных верхним приводом

Система, представленная в виде верхнего силового привода буровой установки, а точнее ее подвижная часть состоит из так называемого бурового вертлюга и бурильного редуктора, которые с помощью штроп прикрепляется к траверсу талевого блока.

Эта система значительно улучшает бурение во всех видах пород. Также бурение может осуществляется в особо экстремальных условиях крайнего севера.

Крышка, под которой находится система вертлюга-редуктора, оснащена двумя гидромоторами. Бурение происходит таким образом, что выходной вал, входящий в конструкцию гидровала прямиком соединяется с корпусом редукторного вала.

Система спроектирована таким образом, что на одном из гидромоторов устанавливается гидротормоз, который специально предназначен для осуществления торможения бурильной колонны.

С боку к корпусу вертлюга прикрепляется рама. Посредством рамы система передает крутящий момент к направляющему устройству. Трубный манипулятор способен развернуть элеватор в нужном направлении.

Это могут быть мостки, шурф, предназначенный для наращивания, или любая другая сторона. Система верхнего силового привода буровой установки оснащена трубным зажимом, который нужен для проведения захвата и предотвращения вращения верхней муфты трубы при развинчивании вертлюга.

Агрегат сконструирован таким образом, что между стволом вертлюга и ниппелем помещен шаровой кран с ручной регулировкой. Он включен в систему для того, чтобы осуществлять оперативное перекрытие внутреннего отверстия, находящегося в середине ствола вертлюга.

Этому способствует так называемый внутренний превентор. Благодаря ему удерживаются остатки промывочной жидкости, которая накапливается после прокрутки бурильной колонны.

Такая деталь, как вертлюжная головка внесена в конструкцию агрегата для того, чтобы проводить непрерывную подачу рабочей жидкости из неподвижной области системы верхнего силового привода к ее вращающей составляющей.

Система верхнего силового привода буровой установки, SAM-450

Система штропов выполняет отвод и подвод элеватора к середине скважины. Она представлена виде штропов, которые прикрепляются к боковым рогам траверсов. С противоположной стороны к штропам прикрепляются гидроцилиндры, обеспечивающие их отклонение в ту или иную сторону.

Главной особенностью верхнего силового привода буровой установки является возможность, благодаря которой можно производить монтаж установки на любом из проводящихся этапов проводки скважины, при этом, не прекращая параллельно протекающего процесса бурения.
к меню ↑

2 Какие существуют модели верхнего силового привода?

Силовые приводы буровой установки классифицируются с ориентировкой на способы питания, они могут быть:

Кроме того, представленные агрегаты разделяются на несколько классов с поправкой на способы их применения. Системы могут быть:

Современные системы обладают значительно уменьшенными габаритными размерами. Это, в первую очередь, обусловлено применением двух компактных электродвигателей в конструкции агрегата.

Кроме того, эти двигатели сейчас в большинстве устройств работают используя переменный ток. Это приводит к качественному улучшению таких характеристик как скорость и крутящий момент.

Двигатель переменного тока, применяемый в современных системах верхнего силового привода буровой установки, не нуждается в наличии коммуникационных систем и щеток.

Система верхнего силового привода буровой установки Svp-2

Это позволяет отказаться от сложной и небезопасной системы охлаждения. Крутящий момент создается благодаря работе двигателей переменного тока с силой в 350 лошадиных сил.

Каждый из них равняется моменту, который создается одним отдельно взятым электродвигателем с мощностью равной 1200 лошадиным силам.

Представленные двигатели способны создать крутящий момент с максимально номинальным переходом от остановки к полному разгону.

Исходя из этого, крутящий момент при скорости равной 110 моментам в минуту до скорости в 220 оборотов, составляет 47 300 кг/м. Конструкция была спроектирована таким образом, что два обычных двигателя, работающих на переменном токе стали важнейшей деталью всей буровой системы.

Двигатели в обычном режиме способны работать от сети с переменным напряжением в 600 и 480 вольт, которое может быть выработано буровой установкой.

Кроме того, нужное напряжение может возникать в результате преобразования постоянного тока равного 50 вольтам, и передаваться от линий высоковольтных передач.

Эти особенности позволяют использовать оборудование в рамках любой электрической системы. В современных агрегатах уменьшился вес направляющей балки.

Это заметно ускорило процесс установки каркаса без обязательной раннее модификации несущей мачты. Система теперь может устанавливаться на мачтах с высотой в 44 метра, при этом зазор не будет превышать 3,6 метров.

В новых модификациях передача крутящего момента производится не на корпус мачты, а по направляющей к распорной балке, прямиком на несущую раму и нижнее основание.

Система верхнего силового привода буровой установки, бурильная

Средняя грузоподъемность современных систем может достигать 400 тонн, и ее эксплуатация производится на малых и средних типах буровых установок.

В результате значительного упрощения всей конструкции был значительно снижен уровень затрат, связанный с ремонтом и обслуживанием агрегата.

Благодаря включению второстепенной интегрированной встроенной гидравлической системы значительно упростились все этапы монтажных работ.

Наращивание дополнительных инструментов осуществляется с участием двигателей работающих на переменном токе. Одной из самых уникальных характеристик агрегата является наличие прерывистого момента, который с высокой степенью эффективности обеспечивает безопасную работу двигателя.

Это особенно важно при свинчивании и развенчивании дополнительных буровых элементов. Такое конструктивное решение позволяет обойтись без применения трубного ключа или трубного манипулятора.

Все это существенно упрощает конструкцию агрегата, значительно снижает его вес и стоимость. Простая конструкция зажима устроена таким образом, что при захвате верхнего и среднего замка буровик приводит во вращение всю колонну.

Это необходимо для того, чтобы по требованию свинчивать и развинчивать несущие соединения. Устройство оборудовано двумя встроенными клапанами предохранительного типа.

Верхний может управляться дистанционным путем, и гарантирует высокую степень безопасности в случае несанкционированного выброса рабочей жидкости.

Клапан соединен с вращающейся силовой головкой, благодаря которой возможно проведение работ со свечами и механизмами наклонных штроб.

Система верхнего силового привода буровой установки, буровая вышка

Наклонные штробы входят в состав двухстороннего гидравлического механизма, который благодаря включению наклонных штроб обеспечивает отвод движущихся элементов на расстояние в более чем 60 сантиметров.

Наличие гидравлической компенсаторной системы делает возможным появление компенсаторной амортизации в тот момент, когда свечи соединяются с переходником.

При этом производится плавная посадка труб и разъединение шпильки от муфты во время развинчивания. Простая и неприхотливая охладительная система применятся для того, чтобы избежать включения обслуживающего контура, насоса и промежуточного охладителя.

Процесс монтажа агрегата, в среднем, продолжается не более восьми часов. При этом часть соединительных работ может быть проведена до того, как вся установка прибудет к месту ее дальнейшей работы.

Кабель шланга на обвязке прикрепляется к мачте, на высоте в тридцать метров. Для того чтобы обеспечить подсоединение к обслуживающему контуру, заранее формируется узел из быстросъемных соединительных элементов.

Для этих целей также может быть использована специальная распределительная коробка. Главная консоль, с которой осуществляется управление, находится на панели бурильщика.

Подача силовых кабелей производится из отдельного помещения. Наличие буквенно-цифрового монохромного дисплея, встроенного в панель управления заметно облегчает наблюдение за всеми показаниями приборов контрольно-измерительной группы.

На него выводятся данные касательно текущего режима обслуживания, времени проводимых работ, числа оборотов в секунду и прочее.
к меню ↑

Источник

Системы верхних приводов

Перспективность использования системы верхних приводов (СВП) в бурении скважин на нефть и газ. Преимущества и недостатки СВП с электрическим и гидрообъемным приводом. Рассмотрение конструкции и характеристик буровых установок, используемых на предприятии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

«Сибирский федеральный университет»

Институт нефти и газа

Кафедра машин и оборудования нефтегазовых промыслов

Системы верхних приводов

Преподаватель Д.О. Макушкин

Студент НБ15-09Б, 081510400 А.И. Мамаев

Введение

Целью данной производственной практики является подготовка студентов к изучению общепрофессиональных и специальных дисциплин, овладение практическими навыками по монтажу и эксплуатации бурового оборудования,

Я работал в компании ООО «РН-Бурение» Иркутский филиал, узнавал основную информацию про буровые установки.

В своем реферате я расскажу про СВП, которые используются в ИФ ООО «РН-Бурение».

Бурение производиться с помощью буровой установки в стационарном и кустовом исполнении с системой верхнего привода. Данный реферат посвящен системам верхнего привода, так как это является наиболее перспективным способом бурения скважин на нефть и газ.

1. Иркутский филиал «РН-Бурение»

ООО «РН-Бурение» создано в марте 2006 года в результате консолидации сервисных активов НК «Роснефть».

Участниками Общества являются:

— ПАО «НК «Роснефть» с долей участия 99,999996%;

— ООО «РН-Иностранные проекты» с долей участия 0,000004 %.

Общество осуществляет деятельность по бурению нефтяных и газовых эксплуатационных и разведочных скважин.

Генеральным директором Общества является С.Н. Виноградов.

Общество обладает одной из самых разветвленных филиальных сетей в России среди буровых компаний, работающих в Российской Федерации (10 филиалов).

Иркутский филиал ООО «РН-Бурение» сформировался в 2010 году. Заработают месторождения в Красноярском крае, в Иркутской области и в республике Саха.

Всего насчитывается 16 буровых установок. В Красноярском крае 4 буровые установки в эксплуатацию. В Иркутской области присутствует 4 разведочных скважины. В Якутии эксплуатируются 6 эксплуатационных и 2 разведочных скважины. Применяют 4 модели буровых установки.

ТТХ буровой установки:

Допускаемая нагрузка на крюке, кН (тс) 3200 (320)

Условная глубина бурения, м 5000

Скорость подъема крюка, м/с 0,0…1,5

Расчетная мощность на входе в лебедку, кВт 1500

Отметка пола буровой, м 9,0

Диаметр талевого каната, мм 35

Оснастка талевой системы 5х6

Диаметр отверстия в столе ротора, мм 700

Расчетная мощность привода ротора, кВт 370

Мощность бурового насоса, кВт 1180

ТТХ буровой установки:

Допускаемая нагрузка на крюке, кН 2000

Скорость подъема крюка при расхаживании колонны, м/с 0,1…0,14

Диаметр талевого каната, мм 32

Наибольшая оснастка талевой системы, 4х5

Метод бурения скважин, кустовой

3 БУ 3000/200 ЭУК-1М- стоит Canrig 6027AC-939;

ТТХ буровой установки:

Мощность двигателя, л.с. 700

Нагрузка крюка, кН 1700

Скорость подъема крюка, м/с 0,2…1,7

Диаметр талевого каната, мм 28,32

Давление компрессоров, МПа 0,8

Мощность насосного устройства кВт 600

4 БУ 4500/270 ЭК-БМ- стоит Varco TDS-9S

ТТХ буровой установки:

Допускаемая нагрузка на крюке, кН 270

Макс. статическая нагрузка на крюке, тс 325

Тип вышки УМ 46-270 ОГ-Р мачтовая, с открытой передней гранью

Диаметр талевого каната, мм 32

Расчетная мощность на входном валу, кВт 900

Расчетная мощность привода ротора, кВт 630

2. Система верхнего привода