Какое давление в буровой установке

Буровые насосы — циркуляционное оборудование монтируемое на буровые установки, посредством которого обеспечивается подача и откачка бурового раствора из разрабатываемой скважины. Без использования таких насосов бурение будет невыполнимым из-за массивного загрязнения скважины и постоянных обвалов ее стенок.

В данной статье рассмотрен принцип работы, устройство и технические характеристики буровых насосов. Мы изучим рынок на предмет наиболее распространенных моделей данного оборудования и представим рекомендации по его выбору.

Конструктивное устройство и принцип работы

Буровой насос обеспечивает подачу и циркуляцию раствора в скважине, который в свою очередь поднимает шлам (разбуриваемую породу) на ее поверхность, тем самым очищая дно забоя. В зависимости от конструктивного исполнения все агрегаты делятся на 2-ух и 3-ех поршневые. В современной буровой промышленности повсеместно эксплуатируются насосы на 3 поршня, так как они имеют значительное преимущество в производительности и равномерности напора подачи.

Типовая конструкция бурового насоса состоит из двух зафиксированных на общей раме частей — механической и гидравлической. Механическая часть состоит из таких узлов как распределительный блок, редуктор, кривошипный механизм, приводной шкив, мотор и трансмиссионный вал. Гидравлическая оснастка представлена блоком из 2-ух либо 3-ех клапанов, цилиндропоршневой группы, компенсатора давления, предохранительного клапана и блока охлаждения.

Читайте также: принцип работы мотора редуктора для буровой установки.

Процесс работ оборудования состоит из трех этапов:

1. От мотора к валу через трансмиссию поступает вращательное движение.
2. В механической части бурового насоса кривошипное устройство и система шатунов преобразуют вращательный момент в возвратно-поступательное движение.
3. Перемещающийся внутри цилиндра поршень создает зону пониженного давления, в которую засасывается буровой раствора, после чего повышается давление внутри подающего трубопровода, клапан подачи открывается и раствор выталкивается из цилиндра.

Производительность современных агрегатов поршневого типа варьируется в диапазоне 50-1500 л/мин. При этом они обеспечивают равномерную подачу раствора, не зависимо от рабочего напора. Среди преимуществ поршневого оборудования — возможность работы с жидкостями повышенной вязкости, содержащими крупные механические примеси.

Помимо поршневых агрегатов, в которых вытеснитель имеет дисковидную форму, также существуют плунжерные насосы, устройство которых предусматривает наличие внешнего сальника.  Такое оборудование классифицируется  как насос простого действия — в течение одного вращательного оборота вала всасывание и подача рабочей среды происходит 1 раз, тогда как в поршневой технике — два раза. Ввиду меньшей производительности плунжерные агрегаты распространены крайне слабо.
к меню ↑

Какая технология подключения и запуска бурового насоса? (видео)

к меню ↑

Эксплуатационные требования к оборудованию

Буровые насосы применяются в сфере нефтегазодобывающей промышленности и строительстве (бурение скважин под сваи, укрепление рельефа), что предполагает их использование в достаточно жестких условиях эксплуатации. Основным нормативным стандартом, в котором приведены требования к данному оборудованию, является ГОСТ №6031-81, согласно которому насос должен соответствовать следующим критериям:

• быть надежным и долговечным, безопасным в работе на предельных нагрузках;
• иметь возможность установки с левым и правым расположением двигателя;
• конструкция должна быть сборной, что облегчает транспортировку крупногабаритного оборудования на большие расстояния;
• давление подачи жидкости должно регулироваться в широком диапазоне, но при этом крайне важным является сохранение одинакового напора жидкости при любом объеме подачи, так как пульсации значительно усложняют бурение, являясь причиной обвала стенок скважины;
• обязательно наличие на всасывающем и подающем патрубке механических фильтром, удаляющих из раствора особо крупные механические примеси;
• все узлы агрегата, взаимодействующие с подающимся с раствором, должны быть износоустойчивыми, также необходима возможность оперативной замены вышедших из строя деталей.

Отметим, что наиболее подверженной износу частью конструкции является клапан бурового насоса, основная задача которого — ограничение пространства рабочего цилиндра от зоны всасывания жидкости либо ее подачи, что обеспечивает одностороннее движение перекачиваемого потока. Это один из ключевых узлов конструкции, износ которого сказывается на общей работоспособности оборудования.

Читайте также: что делать, если насос застрял в скважине?

к меню ↑

Обзор распространенных моделей

Основными производителями оборудования данного класса в России являются компании «УралМаш» и «НефТехМаш» . Среди распространенных моделей насосных установок выделим:

• НБ 50;
• УНБТ-950;
• F-1300.

Рассмотрим каждый из представленных агрегатов подробнее.
к меню ↑

Буровой агрегат НБ 50

НБ-50 является двухцилиндровым оборудованием горизонтального типа. Агрегат ориентирован на эксплуатацию в разведочном и структурно-поисковом бурении нефтегазовых скважин. Также данная модель широко используется для работы с неагрессивными жидкостями  в сфере пищевой и химической промышленности.

Читайте также: основные виды и характеристики химических насосов.

Характерной особенностью НБ-50 является наличие встроенного компенсатора давления, обеспечивающего отсутствие проблем с перепадами напора. Это надежное, выносливое и простое в обслуживании оборудование, обладающее неплохими техническими характеристиками:

• мощность — 50 кВт;
• ход поршня — 160 мм;
• количество ходов в минуту — 105 шт;
• высота всасывания — 3 м;
• диаметры патрубков: подачи — 50 мм, всасывания — 113 мм.

Стоимость данной модели на вторичном рынке начинается с 250 тыс. рублей.
к меню ↑

Буровой агрегат F 1300

F1300 — крупногабаритный трехцилиндровый агрегат с увеличенной длиной хода, отличающийся повышенной мощностью всасывания и подачи.  Насос был разработан американской компанией LTV более 20 лет назад, по патентам которой ведется его производство в России.

Среди конструктивных особенностей данной модели выделим использование шевронной зубчатой передачи, оснастку литым коленчатым валом из легированной стали, а также наличие встроенного подъемного устройства для удобной замены вкладышей рамы. Благодаря эффективной системе смазки F1300 может эксплуатироваться в условиях непрерывной работы, при этом устройство агрегата предполагает комбинирование двух систем смазки — принудительной и смазки разбрызгиванием.

Рассмотрим технические характеристики данной модели:

• мощность — 970 кВт;
• ход поршня — 304.5 мм;
• количество ходов в минуту — 120 шт;
• высота всасывания — 9 м;
• диаметры патрубков: подачи — 102 мм, всасывания — 203 мм.

Также отметим буровой насос F1600 — модернизированную версию модели F1300. В нем мощность привода увеличена до 1194 кВт, патрубок всасывания расширен до 304.8 м, патрубок подачи — до 127 мм, что в целом обеспечивает на 20-30% большую производительность установки.
к меню ↑

Буровой агрегат УНБТ-950

Как и агрегаты серии F, насос УНБТ-950 предназначен для эксплуатации на глубоких нефтегазодобывающих скважинах. Это трехпоршневое устройство одностороннего действия с принудительной системой смазки — масло подается непосредственно в картер, за его перекачку отвечает вспомогательный шестеренный насос.

УНБТ-950 разработан советскими инженерами в 1981 году, на его основе за 30 лет эксплуатации было произведено множество модификаций — НБТ-1000, НБТ-750, НБТ 600 и НБТ 475. Данная модель обладает неплохими и по меркам современных аналогов характеристиками:

• мощность — 1000 кВт;
• ход поршня — 290 мм;
• количество ходов в минуту — 120 шт;
• высота всасывания — 7 м;
• диаметры патрубков: подачи — 95 мм, всасывания — 200 мм.

На вторичном рынке УНБТ-950 в хорошем состоянии можно купить за 3-3.4 млн рублей.

Читайте также: все, что нужно знать о плывунах в колодце.

к меню ↑

Какие особенности выбора и расчет бурового насоса?

Существует три основных группы критериев, которые необходимо учитывать при выборе насосного оборудования для бурения:

1. Конструктивные и технологические требования к агрегату;
2. Характеристики перекачиваемого раствора (вязкость, густота, содержание твердых частиц);
3. Требуемые расчетные параметры.

К перечню расчетных параметров относятся такие характеристики как производительность агрегата (объем подачи — Q), напор (Н) и потребляемая мощность привода.

Расход для любых насосов поршневого типа  можно высчитать по формуле Q = S*D*k*kv, где:

• S — площадь поперечного сечения поршня;
• D — длина хода поршня;
• k — скорость вращения вала (об/мин);
• kv — коэфф. полезного действия.

Напор агрегата определяется по формуле: H = (d1-d2)/(f*g)+V+p, в которой:

• d1 — давление жидкости в заборной емкости, d2 — в приемной;
• f — плотность жидкости;
• g — ускорение свободного падения при заданной плотности;
• V — высота всасывания раствора;
• p — потери напора.

Пневматическая система — буровая установка

Cтраница 1

Пневматическая система буровой установки ( краны, трубопроводы, сосуды) после монтажа должна спрессовываться воздухом на давление, равное 1 25 от рабочего давления, но не менее чем на 3 юге / см2 выше рабочего давления.
 [1]

Пневматическую систему буровой установки ( трубопроводы, краны) на заводах-изготовителях и после ремонта с применением сварки необходимо подвергать гидравлическим испытаниям на давление, превышающее рабочее в 1 5 раза, а после монтажа на буровых — испытаниям воздухом на давление, превышающее рабочее в 1 25 раза.
 [2]

В пневматических системах буровых установок двухклапанные и четырехклапанные краны служат для управления работой шинно-пневматических муфт. Принцип работы кранов в системах позволяет уяснить возможные неисправности и, следовательно, ремонтные работы, необходимые при их эксплуатации.
 [3]

Управление исполнительными элементами пневматической системы буровой установки осуществляется двух — и четырехкла-панными кранами. Установка того или иного крана в системе определяется расходом воздуха в исполнительном элементе.
 [4]

На какое давление спрессовывается пневматическая система буровой установки после монтажа и ремонта.
 [5]

В качестве управпясщих устройств в пневматических системах буровых установок применяют клапанные и золотниковые отсекаыште и мембранные регулирующие кранн.
 [6]

Применение эжектора для приготовления пен позволяет использовать компрессоры пневматической системы буровых установок как источник сжатого воздуха.
 [7]

Расходный вентиль от воздухосборников должен быть выведен в помещение буровой, что позволяет при необходимости перекрывать подачу воздуха в пневматическую систему буровой установки.
 [9]

Линия сжатого воздуха низкого давления — 0 9 МПа ( 125 psi) — предназначена для привода ( питания) воздушно-масляного насоса, создающего гидравлическое давление 10 5 МПа ( 1500 psi), требуемое для работы дросселей. Манометр давления воздуха в пневматической системе буровой установки позволяет контролировать стабильность подачи воздуха.
 [10]

Транспортировка БПР между промысловыми объектами производится при крайнем нижнем положении верхних подвижных частей бункеров. После установки БПР на буровой его бункеры переводятся из транспортного положения в рабочее с помощью сжатого воздуха, подаваемого в бункеры от компрессора автоцементовоза либо от пневматической системы буровой установки. В результате повышения давления внутри бункера его подвижная часть поднимается в крайнее верхнее положение и закрепляется фиксатором. Обратный перевод бункера из рабочего положения в транспортное осуществляется постепенным стравливанием избыточного давления, предварительно созданного внутри бункера.
 [11]

Датчик соединен со скважиной. При понижении уровня скважины диафрагма реагирует на изменение гидростатического давления и включает через микровыключатель цепь магнита электропневматического вентиля. Вентиль пропускает сжатый воздух из пневматической системы буровой установки в пневматическую приставку, которая открывает задвижку на доливном трубопроводе.
 [12]

Датчик соединен со скважиной. При понижении уровня скважины диафрагма реагирует на изменение гидростатического давления и включает через микровыключатель цепь магнита электропневматического вентиля. Вентиль пропускает сжатый: воздух из пневматической системы буровой установки в пневматическую приставку, которая открывает задвижку на долив-ном трубопроводе.
 [13]

Технология вызова притока из пласта пенами с использованием эжекторов состоит в приготовлении с помощью последних, насосного и компрессорного оборудования двухфазных пен, закачивании их в скважину для вытеснения воды и создания необходимого значения депрессии на забое за счет меньшей плотности пены и ее самоизлива. Технология имеет свои особенности. Применение эжектора для приготовления пен позволяет использовать в качестве источников сжатого воздуха компрессоры пневматической системы буровых установок при кустовом и разведочном бурении. В качестве источников сжатого воздуха могут быть использованы передвижные компрессоры высокого давления. Применение эжектора при использовании компрессоров высокого давления позволяет упростить управление процессом приготовления и закачивания пены и повысить качество последней.
 [14]

Страницы:  

   1

ИА Neftegaz.RU. Буровые насосы применяются на бурильных установках для обеспечения циркуляции буровых растворов при бурении скважин.

Под обеспечением циркуляции понимается совокупность следующих процессов:

• нагнетание бурового раствора в скважину,

• поддержание выбуренной породы во взвешенном состоянии,

• очистка ствола шахты и забоя от шлама,

• охлаждение долота в процессе бурения.

Как в самом общем виде представить работу бурового насоса?

1 стадия — через трансмиссию двигателя к валу передается вращательное движение

2 стадия — побочные механизмы (шатуны, крейцкопф, кривошипное устройство и др.) преобразуют вращательное движение вала в возвратно-поступательное

3 стадия — поршень в процессе движения в цилиндре формирует область давления, в которую всасывается буровая жидкость (далее при повышении давления в трубопроводе закрытый до этого всасывающий клапан открывается, и раствор выходит).

Буровые насосы бывают двух типов:

• Двухцилиндровый

• Трехцилиндровый

Трехцилиндровый тип бурового насоса эффективнее в силу следующих свойств и особенностей:

увеличенная в 2 раза в сравнении с двухцилиндровым типом равномерность подачи раствора

возможность быстрой смены поршней, втулок и прочих деталей, подвергающихся быстрому износу

общая масса снижена до 35 %

Трехпоршневые буровые насосы наиболее полно отвечают требованиям технологий бурения. Они обеспечивают наименьшую степень неравномерности давления на выходе и меньший износ штоков и клапанов поршня соответственно.

Основное предназначение буровых насосов

Обеспечение циркуляции бурового шлама и предотвращение его оседания в процессе бурения скважин.

Буровой насос также может применяться для подъема разбуриваемой породы на поверхность и очистки скважины от взвесей породы.

Устройство буровых насосов

Буровые насосы состоят из гидравлической и механической составных частей. Части смонтированы на общей раме.

Гидравлическая часть бурового насоса:

• гидравлический блок с входными и выходными клапанами,

• цилиндропоршневая группа,

• блок охлаждения,

• пневмокомпенсатор,

• предохранительный клапан.

Механическая часть бурового насоса:

• блок распределения,

• редуктор,

• трансмиссионный вал,

• приводной шкив,

• ползунный механизм,

• корпус с узлами системы смазки.

Работу бурового насоса в общем виде можно разложить на 3 стадии:

Первая стадия — через трансмиссию двигателя к валу передается вращательное движение.

Вторая стадия — побочные механизмы (шатуны, крейцкопф, кривошипное устройство и др.) преобразуют вращательное движение вала в возвратно-поступательное.

Третья стадия — поршень в процессе движения в цилиндре формирует область давления, в которую всасывается буровая жидкость (далее при повышении давления в трубопроводе закрытый до этого всасывающий клапан открывается, и раствор выходит).

Шифры, параметры, характеристики и другие технические показатели буровых насосов ВЗБТ и ПО «Уралмаш» приведены ниже (табл. 16-21).

Техническая характеристика насоса УНБ-600А* (геометрические размеры, мм)

* См. рисунок.

* Параметры базовой модели представлены без шкива, компенсаторов и консольно-поворотного крана.

* См. рисунки.

Шифр насосов ВЗБТ «Триплекс» следует читать: насос НБТ-475 — насос буровой мощностью 475 кВт, насос УНБТ-950 — уралмашевский насос буровой триплекс мощностью 950 кВт. Буровые насосы ВЗБТ и ПО «Уралмаш» (рисунки) одностороннего действия, триплексы, сконструированы на уровне мировых стандартов.

Вам так же будет интересно:

Буровые установки

Буровые вышки