АПРС-40
Агрегат для ремонта скважин АПРС-40 (АПРС-40У) на базе УРАЛ 4320-1912-60Е5 предназначен для производства спуско-подъемных операций при ремонте скважин, не оборудованных вышечными сооружениями для производства тартальных работ, для чистки песчаных пробок желонкой и для возбуждения скважин поршневанием (свабированием). Так же с помощью промывочного агрегата и ротора с индивидуальным приводом можно проводить промывку скважин и разбуривание песчаных пробок.
Агрегат АПРС-40У является самоходной нефтепромысловой машиной смонтированной на шасси трехосного автомобиля высокой проходимости УРАЛ 4320-60Е5 и состоит из однобарабанной лебедки и двухсекционной телескопической вышки с талевой системой, оборудован дополнительной коробкой передач, с шестиструнной талевой системой, аксиально-поршневым гидравлическим насосом и с охлаждением тормозной шайбы туманом (воздушно-водяной смесью). Изменение скоростей перемещения крюкоблока осуществляется приводом управления коробкой передач автомобиля из кабины оператора. АПРС-40 имеет необходимую устойчивость без крепления вышки к внешним якорям. Агрегат выполнен во взрывобезопасном исполнении в соответствии с требованиями стандартом безопасности труда.
Комплектация АПРС-40:
- двухсекционная телескопическая вышка;
- кронблок четырехшкивный с дополнительными роликами под канат 10 мм для подвески ключей и двумя роликами под канат 13 мм для вспомогательной лебедки;
- крюкоблок 3КРБ 3х40 одноосный трехшкивный с трехрогим крюком;
- кронштейны для подвески машинного ключа и приспособления для кабеля ЭЦН;
- устройство экстренного перекрытия доступа воздуха в двигатель;
- искрогаситель в системе выхлопа двигателя;
- устройство ограничения грузоподъемности;
- устройство горизонтирования и контроля;
- зарядно — выпрямительное устройство (по отдельному заказу);
- кабину оператора с пультом и органами управления лебедкой;
- электрооборудование и обогрев кабины оператора во взрывобезопасном исполнении.
* Агретат АПРС-40 по требованию заказчика комплектуется дополнительным оборудованием, в том числе вспомогательной лебедкой, площадкой верхнего рабочего и площадкой обслуживания устья скважины.
Состав типоразмерного ряда
В состав типоразмерного ряда самоходных установок входят четыре установки: две установки с гидравлическим приводом основной лебедки грузоподъемностью 80 и 127 тонн (соответственно К-703МТУ-80ВГ и К-703МТП-127Г) и две установки с механическим приводом основной лебедки грузоподъемностью 80 и 100 тонн (соответственно К-703МТУ-80ВМ и К-703МТУ-100).
Установки К-703МТУ-80ВМ и К- 703МТУ-80ВГ имеют высоту вышки 29,5 метра и обеспечивают ремонт скважин глубиной до 3500 метров. Состоят из транспортно-технологического шасси К-703МТУ, платформы и смонтированного на ней нефтепромыслового оборудования. Они комплектуются возимой рабочей площадкой и опорными фундаментами, позволяющими выставить установку на скважине с минимальным объемом подготовительных работ и без сооружения дорогостоящего основания. При перевозке железнодорожным транспортом платформа с оборудованием легко демонтируется и транспортируется отдельно от шасси. Сборка шасси с платформой после транспортировки занимает около 2 часов.
На установке К-703МТУ-80ВМ применена механическая лебедка оригинальной конструкции. Установка К-703МТУ-80ВГ комплектуется лебедкой с гидравлическим приводом, изготавливаемой совместно ОАО «Спецмаш» и фирмой «Лидан Ойл Энд Газ АБ» (Швеция).
Установка К-703МТУ-100 имеет высоту вышки 29,5 метра и обеспечивает ремонт скважин глубиной до 4200 метров. Состоит из транспортно-технологического шасси К-703МТУ-01, платформы и установленного на ней нефтепромыслового оборудования. Установка комплектуется механической лебедкой. На ней применен дизельный двигатель большей мощности. В остальном она полностью унифицирована по составу и ло конструкции с установкой К-703МГУ-80ВМ. Установка К-703МТП-127Г имеет высоту вышки 35 метров и обеспечивает ремонт скважин глубиной до 5000 метров. Состоит из транспорт-но-технологического шасси К-703МТП, платформы и установленного на ней нефтепромыслового оборудования.
Исследования и эксперименты
Научная новизна
Высокое качество, надежность и безопасность в эксплуатации установок достигнуты в результате использования при их создании широких возможностей современного научно-экспериментального и исследовательского комплекса, оснащенного уникальным оборудованием, за счет применения передовых наукоемких технологий, освоенных при производстве военной техники, и функционирующей на предприятии системы качества, сертифицированной в соответствии с требования ми международных стандартов ИСО серии 9000.
Подобных российских серийно выпускаемых машин до их появления не существовало. Потребовалась разработка принципиально новых конструкторских решений, разработка надежных, безопасных в эксплуатации узлов и систем и нового рабочего оборудования.
Новым является и заложенная в конструкции идея создания ряда (семейства) установок, нацеленная на производство максимально унифицированных машин, предназначенных для работы на скважинах различной сложности и глубины. Такая дифференциация по грузоподъемности обеспечивает более эффективную и экономичную работу установок на промыслах и характеризуется высокой степенью научнотехнической новизны.
Новые технические решения, разработанные в процессе выполнения опытно-конструкторских работ при создании установок, подтверждены шестью патентами и тремя авторскими свидетельствами на полезную модель, полученными в процессе выполнения представляемой работы.
При создании ряда установок для капитального ремонта скважин широко использовались методы математического моделирования, что позволило с высокой точностью оценить уровень динамических нагрузок на узлы и системы, разработать соответствующие технические решения, оптимизировать алгоритм работы системы управления при выполнении спуско-подъемных операций, определить влияние режимов работы двигателя на характеристики узлов силового привода.
При разработке математической модели были использованы полученные в ОАО «Спецмаш» экспериментальные зависимости нарастания и снижения давления масла в фрикционных элементах трехступенчатого редуктора, давления воздуха в тормозных камерах лебедки.
Данная модель позволила при расчетно-экспериментальных исследованиях обойтись без дорогостоящего дополнительного экспериментального оборудования.
Модель позволила разработать и внедрить технические решения, исключающие аварийные режимы, которые могут возникнуть при нарушениях инструкции по эксплуатации (например, быстрый перевод рычага управления из положения «Подъем» в положение «Спуск»). Результаты, полученные с помощью математической модели, позволили разработать технические мероприятия и внедрить их в установки для ремонта скважин, что дало возможность повысить ресурс работы силового привода в несколько раз.
Математическая модель силового привода лебедки установок К-703МТУ-80ВМ и К-703МТУ-100 позволила значительно сократить сроки их доводки и определить пути повышения технического уровня и конкурентоспособности на российском рынке.
В ОАО «Спецмаш» разработан и внедрен в эксплуатацию уникальный комплекс стендового оборудования для проведения испытаний, отработки конструкции установок для капитального ремонта и обслуживания буровых и газовых скважин, их основных узлов и агрегатов, а также рабочего инструмента.
В состав стендового оборудования входит стенд для проведения статических и динамических испытаний установок. Уникальность стенда состоит в том, что его конструкция позволила совместить статические и динамические испытания и проводить их за один установ в течение 2-3 рабочих дней. Стенд обеспечивает статическое нагружение установки до 160 тонн и динамическое нагружение до XЗО тонн при скорости крюкоблока 1,5 м/сек.
Стенд оснащен современным измерительно-вычислительным комплексом, позволяющим в режиме реального времени проводить измерения и регистрацию 40 параметров. Указанное оборудование не имеет известных аналогов в РФ.
Внедрение стенда снизило трудоемкость испытаний в 3-3,5 раза и обеспечило сокращение сроков доводки новых моделей установок с 5-6 месяцев до 3-4 недель.
Основные системы, агрегаты и оборудование установок шасси подъемных установок
Шасси К-703МТУ представляет собой трехосную модификацию промышленного трактора К-703М, оснащенную дизельным двигателем Тутаевского моторного завода мощностью 350 л.с., тремя ведущими мостами с шинами низкого давления и грузовой полурамой. На шасси К-703МТУ-01 устанавливается двигатель мощностью 420 л.с.
Двигатели комплектуются современным воздухоочистителем, высокоэффективной системой охлаждения и снабжены системой отвода выхлопа отработанных газов в безопасную зону.
Благодаря балансирной подвеске, шинам низкого давления и приводу всех мостов шасси обладает высокой проходимостью на местности. Проходимость также обеспечивается наличием в трансмиссии гидротрансформатора, устанавливаемого на двигатель. Шарнирно-сочлененная рама и система рулевого управления позволяют легко выставить шасси с оборудованием относительно центра скважины.
Для работы в условиях Крайнего Севера двигатели всех установок комплектуются электроподогревом масла и охлаждающей жидкости.
Топливная система шасси имеет три бака, обеспечивающих безостановочную работу двигателя в среднем в течение суток.
Шасси установки К-703МТУ-80ВГ отличается от шасси установки К-703МТУ-80ВМ незначительными изменениями в пневмосистеме.
Шасси К-703МТП представляет собой четырехосную модификацию шасси К-703МТУ. На нем установлен дизельный двигатель Тутаевс-кого моторного завода мощностью 420 л.с. Колесная формула шасси 8×6. Три передних моста являются ведущими, для улучшения поворачиваемоести передний и средний мосты снабжены коническими дифференциалами. Четвертый мост установлен с целью увеличения несущей способности шасси и не является ведущим. Подвеска передних трех мостов балансирная, ведомый мост установлен на рессоре.
Для снижения габаритной высоты установки и размещения более мощной вышки кабина водителя установлена перед двигателем. Управление коробкой передач осуществляется дистанционно, поэтому на КП установлен оригинальный электрогидравлический привод переключения передач.
Благодаря балансирной подвеске, шинам низкого давления и коническим дифференциалам в первом и втором мостах шасси обладает высокой проходимостью на местности. Увеличению проходимости способствует гидротрансформатор, установленный на двигателе. Шарнирно-сочлененная рама и система рулевого управления с узлами фирмы «Данфос» позволяют легко выставить установку относительно центра скважины.
Гидравлическая лебедка установки К-703МТП-127Г
На установках К-703МТП-127Г применяется гидроприводная лебедка фирмы «Лидан Марин АБ» (Швеция).
Основой лебедки является гидравлический привод барабана от высокомоментных гидромоторов «Викинг», соединенных непосредственно с барабаном.
Лебедочный блок состоит из двух основных частей — непосредственно лебедки с насосной станцией и кабины оператора.
Рама лебедки — сварной конструкции. На ней размещены раздаточная коробка гидронасосов, сборка барабана с дисковыми тормозами, гидробак, гидро- и электрооборудование системы управления.
Привод раздаточной коробки, на которой установлены 4 насоса, осуществляется карданным валом от двигателя шасси через отключаемую зубчатую муфту. Поток рабочей жидкости от насосов направляется к двум гидромоторам, приводящим барабан лебедки, и разделяется через клапаны для привода и управления тормозами, гидроцилиндрами, вспомогательной лебедкой и другим вспомогательным оборудованием.
Масляный бак объемом 750 литров снабжен тремя встроенными маслонагревателями и двумя радиаторами воздушного охлаждения.
Тормозная система состоит из 4 комплектов дисковых тормозов постоянно замкнутого типа, управля-емых гидравлически. Тормозные диски с помощью болтового соединения закреплены на барабане лебедки.
Кабина оператора устанавливается в 2 положениях: транспортном и рабочем (возле скважины). В кабине размещены пульт управления лебедкой, спайде-ром, регулятор оборотов двигателя, контрольные приборы. При необходимости она может быть поднята на высоту 4 метра от уровня земли.
Оборудование для капитального ремонта скважин
Элеватор одноштропный ЭС Предназначен для захвата под муфту и удержания на весу колонны НКТ при СПО.
Спайдер СПГ-50, СПГ-80, СПГ-125 Предназначены для захвата за трубу и удержания на весу колонны НКТ и обсадных труб при СПО.
Ключ трубный гидравлический КТГ-89 Предназначен для механизации процесса свинчивания–развинчивания НКТ при СПО.
Ключ машинный трубный КМТ-М Предназначен для докрепления и раскрепления резьбовых соединений бурильных, геолого-разведочных, обсадных труб и НКТ при СПО.
Ключ машинный трубный КМТОПредназначен для докрепления и раскрепления бурильных и насосно-компрессорных труб при СПО.
Скребок колонный СК Предназначен для удаления отложений с внутренней поверхности обсадной колонны.
Крюк штанговый КШ-15, КШП-15Являются грузоподъемными приспособлениями, предназначенными для захвата и удержания на весу элеватора штангового типа ЭШН с колонной насосных штанг при СПО.
Якорь гидравлический ЯГ Предназначен для удержания пакера на месте его установки при проведении различных технологических операций на нефтяных и газовых скважинах.
Пакер верхний механический ПВМ Предназначен для разобщения межтрубных пространств в колонне обсадных труб при проведении различных технологических операций на нефтяных и газовых скважинах.
Задвижки прямоточные
Выпускаются в соответствии с техническими условиями ТУ 3665-009-00221801-99, и предназначены для перекрытия проходных каналов в фонтанном, устьевом, нагнетательном оборудовании, в манифольдах обвязки нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, эксплуатируемых в условиях климатических районов I2-II2 по ГОСТ 16350-80.
Арматура фонтанная Предназначена для герметизации устья насосных (ЭЦН, ШГН) и фонтанных скважин, перекрытия и направления добываемой продукции в манифольд, а также проведения необходимых технологических операций.
Оборудование для обвязки обсадных колонн Предназначено для обвязки верхних концов смежных обсадных колонн, выступающих над устьем скважины с целью герметизации кольцевого пространства между ними.
Спайдер универсальный СУ50 и спайдер универсальный СУ80 Предназначен для удержания колонны насосно-компрессорных труб при спускоподъемных операциях.
Калибраторы с прямыми и спиральными лопастями Предназначены для калибрования ствола скважины, центрирования и улучшения работы долота и забойного двигателя.
Роторы РМ-200 и РМ-200-01 Предназначены для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных, насосно-компрессорных и обсадных труб при ремонте скважин.
Превенторы плашечные малогабаритные Предназначены для герметизации устья скважин при проведении ремонтных работ.
Комплект оборудования для промывки скважин Предназначен для спуска труб под давлением и герметизации устья при размыве гидратных и парафино-гидратных отложений в насосно-компрессорных трубах различными неагрессивными жидкостями.
Вертлюг промывочный ВП-50х16 Предназначен для подачи промывочной жидкости в колонну труб при ремонте нефтяных и газовых скважин.
Слайд 38За состоянием каната должен быть установлен контроль. Частота осмотров каната устанавливается
в зависимости от характера и условий работы. Запрещается использование канатов, если:одна из прядей оборвана, вдавлена или на канате имеется выдавление (расслоение) проволок в одной или нескольких прядях;выдавлен сердечник каната или пряди;на канате имеется деформация в виде волнистости, корзинообразности, местного увеличения или уменьшения диаметра каната;число оборванных проволок на шаге свивки каната диаметром до 0,02 м составляет более 5%, а на канате диаметром свыше 0,02 м — более 10%;на канате имеется скрутка («жучок»), перегиб, залом;в результате поверхностного износа, коррозии диаметр каната уменьшился на 7% и более;при уменьшении диаметра наружных проволок каната в результате их износа, коррозии на 40% и более;на нем имеются следы пребывания в условиях высокой температуры (цвета побежалости, окалины) или короткого электрического замыкания (оплавление от электрической дуги).
Правила безопасности в НГДП
Лебедки подъемных установок, механическая лебедка
Лебедка имеет три передачи вверх, одну передачу вниз и режим свободного спуска талевого блока. Управление переключением передач дистанционное, с пульта управления бурильщика. Скорость вращения лебедки регулируется изменением скорости двигателя. Лебедка выполнена в виде моноблока, состоящего из углового редуктора, механических колодочных тормозов, блока лебедки, смонтированных на едином основании. Между блоком лебедки и основанием установлен датчик усилия, контролирующий нагрузку на талевом канате. Через датчик усилия в систему управления поступают сигналы о достижении максимальной нагрузки на каждой выбранной передаче и предельной максимальной нагрузки.. при превышении которых привод отключается.
Блок лебедки состоит из барабана, встроенного в барабан планетарного редуктора и реборд.
Редуктор угловой представляет собой конический редуктор, передающий крутящий момент на блок лебедки. Угловой редуктор связывает блок лебедки с блоком тормозов. Тормоза лебедки колодочные, барабанные нормально замкнутого типа с электропневматическим управлением. Конструкция тормозных камер позволяет с помощью системы управления автоматически останавливать лебедку при отсутствии давления в дисковой пневматической муфте или во фрикционах редуктора, т.е. при размыкании привода.
Блок тормозов включает в себя 2 тормоза. Оба тормоза сидят на одном валу, соединенном с угловым редуктором. Тормоза управляются электрически — электропневматическими клапанами, связанными с рукояткой управления лебедкой, или пневматически — через тормозной кран с ножным управлением, установленный в кабине оператора.
Характеристики установок грузоподъемностью 80 тонн
При создании машин проведен комплекс HHOKR широко использовались методы математического моделирования динамических процессов и режимов нагружения узлов и систем при выполнении спуско-подъемных операций, что позволило снизить динамические нагрузки в элементах силового привода более чем в 2 раза. В таблице приведены сравнительные характеристики некоторых параметров установок гру-зоподъем ностью 80 тонн.
Принципиально новым является создание и применение в составе указанного ряда установок лебедок с гидравлическим приводом. Это обеспечивает лучшую управляемость спуско-подъемными операциями (плавность трогания и разгона при подъемах, высокая точность позиционирования монтируемого оборудования при посадке на поддерживающее устройство (слайдер), а также при удержании колонны на весу). Вдвое сокращается количество управляющих элементов, размещаемых на пульте управления.
Разработана и применена высокоунифицированная телескопическая двухсекционная вышка оригинальной конструкции, позволившая обеспечить значительное снижение веса и габаритной высоты установки в транспортном положении. С целью обеспечения выдвижения верхней секции вышки разработана оригинальная конструкция телескопического гидроцилиндра двойного действия.
Оригинальной является и конструкция опорного устройства, служащего для вывешивания машины в рабочее положение, позволяющая значительно сократить время подготовки установки к работе.
Высоко проходимое шасси подъемных установок обеспечивает сокращение в 1,5-2 раза трудоемкости подготовительных работ. К настоящему времени выпущены 32 самоходные установки.
Особенно ценятся такие качества, как высокая проходимость, маневренность, готовность к работе, возможность управления всеми операциями из утепленной кабины бурильщика, максимально приближенной к скважине.
Срок окупаемости установок для потребителя не превосходит 1-1,5 лет.
В настоящее время установки ОАО «Спецмаш» эксплуатируются в пяти объединениях ОАО «Роснефть» (отремонтировано с использованием созданных самоходных установок 315 скважин, добыто нефти 2,3 млн. тонн) и на семи предприятиях ОАО «Газпром» (отремонтировано с использованием созданных самоходных установок 187 скважин, добыто газа 8 млрд. кубометров).
Спрос отечественных промысловых предприятий на подобные установки продолжает расти.
Электрооборудование подъемных установок
Электрооборудование установок с механическим приводом лебедки
Электрооборудование обеспечивает
■ подачу и распределение питания электрической энергией переменным напряжением 380 V и 220 V частотой 50 Гц и постоянным напряжением 24V от генератора при работе двигателя базового шасси;
■ защиту персонала от поражения переменным током;
■ включение основного и аварийного освещения вышки:
■ включение электродвигателей компрессора и аварийного привода;
■ управление из выносной кабины оператора основной и вспомогательной лебедкой, слайдером. ключом, ротором, раскрепителем;
■ действие необходимых блокировок и сигнализации;
■ аварийный останов работы лебедки.
Пневмосистема установок К-703МТУ-80ВМ и К-703МГУ-100
Пневматическая система обеспечивает:
- работу тормозов лебедки и дископневматической муфты во время проведения операций по подъему и опусканию груза как с включенным приводом лебедки. так и без него;
- работу стеклоочистителей в кабине оператора.
Стационарная рабочая площадка (СРП)
При необходимости выполнения сложного ремонта скважины, в т.ч. с вертикальной установкой труб, используется стационарная рабочая площадка, которая кроме нагрузок, воспринимаемых мобильной площадкой, воспринимает вертикальные нагрузки, равные максимальной грузоподъемности установки, а также реактивный момент при работе с ротором.
Разновысотная СРП функционально состоит из двух узлов:
- платформы с четырьмя стойками-опорами;
- блока фундаментов с четырьмя съемными стойками.
При установке узлов друг на друга монтируется СРП высотой 4300 мм от опорной поверхности.
При отстыковке четырех съемных стоек от блока фундаментов и установке верхнего узла непосредственно на них. монтируется СРП высотой 2160 мм от опорной поверхности.
Разновысотная СРП имеет высокую степень унификации с трансформируемой СРП, так как сама платформа, блок фундаментов, подроторная балка, слип, комплект лестниц с перилами одинаковы для обоих вариантов конструкции.
Слайд 15 Характеристики мбу-125Подъемный блок
125тс Вышка: Длина поднимаемой свечи 24 м. Расстояние между землей и осью кронблока 37 м. Максимальная рабочая нагрузка 125 тс. Тип устройства выдвижное . Нагрузка максимального статистического испытания 156 тс Емкость магазинов полатей верхового рабочего: НКТ, а также бурильных труб диаметром 89 и 73 мм 3000 м бурильных труб диаметром 127 и 114 мм 2700 м Талевая система: — диаметр талевого каната 28 мм — оснастка 4х6 Лебедка буровая — талевый блок: скорость подъема 0,15… 1,5 м/сек тяговое усилие бурового барабана 19,5 тс Гидродинамический тормоз: крюкоблок с грузом: скорость спуска 0,9 м/сек включение оперативное, выполняется дисковой пневматической муфтой
Гидрооборудование установок с механической лебедкой
Гидрооборудование предназначено для обеспечения работы привода вспомогательного оборудования и гидрофицированного инструмента и включает в себя: гидробак емкостью 600 литров, насосную станцию, 2 гидроцилиндра подъема вышки, гидроцилиндр выдвижения верхней секции вышки, гидрора-скрепитель, 4 гидродомкрата, гидроцилиндр подъема кабины оператора, гидроцилиндр управления вспомогательным гидротормозом. гидрораспределители и клапана управления оборудованием. От системы гидрооборудования приводятся в действие вспомогательная лебедка, вентилятор системы охлаждения масла, компрессор пневмосистемы, гидрофицированный инструмент — трубный ключ, ротор, спайдер.
Насосная станция включает два шестеренчатых насоса НШ71-4 и сдвоенный шестеренчатый насос НШ32-32-4. Насосы системы гидрооборудования установлены на трехступенчатом редукторе.