Класифікація та основні вимоги до конструювання бурового обладнання

Все основне обладнання, що використовується в процесі спорудження нафтогазової свердловиниможна розділити на такі групи:

- наземне (основи, рами і т.п.), що контактує з поверхневими шарами грунту або фундаментних плит (умови захисту від корозії та обслуговування мають певні особливості);

- надземне – це все обладнання, що розміщене на наземному обладнанні (умови обслуговування та захисту від корозії різко відрізняються від умов наземного обладнання);

- свердловинне (обсадні колони та їх комплектуючі елементи, а також бурильні колони, в т.ч. і вибійні двигуни, породоруйнуючий інструмент, аварійний інструмент і т.п.);

- підземне обладнання – трубопроводи та ємності, які закопані і знаходяться під ґрунтом.

Виходячи з класифікації бурового обладнання, при його конструюванні до нього ставляться вимоги агрегатності, оптимальної маси та вартості. Також важливою вимогою є естетична та ергономічна складова проектних робіт, як така, що безпосередньо впливає на безпечність ведення робіт за допомогою проектованої установки.

Агрегатність передбачає об'єднання робочої машини і приводу в один блок. Збираються блоки агрегату в заводських умовах висококваліфікованими працівниками (слюсарями зі складання машин), завдяки чому досягається висока точність складання машин. При експлуатації така установка не вимагає частих наладок, а при виконанні монтажно-демонтажних робіт не потрібні висококваліфіковані монтажники.

Важливим чинником агрегатування машин і приводу є також те, що двигун у цьому випадку підбирається з навантажувальними характеристиками, які відповідають характеристикою навантаження виконавчих органів робочої машини, а його потужність строго відповідає потужності, необхідній для виконання робочого процесу.

З енергетичної точки зору агрегатування установка працює більш економічно, має високий коефіцієнт використання встановленої потужності.

Потужності новостворюваних агрегатів і машин ростуть. Так, наприклад, в 40-х роках для буріння свердловин на 500 м установки комплектувалися двигуном потужністю 15...20 кВт, в даний час установки, призначені для буріння на ту саму глибину, комплектуються двигунами потужністю 40...50 кВт, а установки для буріння свердловин глибиною понад 5000 м комплектуються двигунами потужністю 200 – 4000 кВт.

Маса машини є одним з основних показників, які враховуються при проектуванні нового обладнання. Зниження маси забезпечує транспортабельність бурового устаткування, особливо в гірських і важкодоступних районах. Маса бурової установки впливає на її принципову схему, а отже, на ефективність процесу буріння і швидкість допоміжних операцій.

Характер впливу маси конструкції бурових установок різний для різних бурових установок [2, 3].

Встановлення залежності маси бурових установок від їх конструктивних параметрів, дозволяє оцінювати і прогнозувати вартість обладнання.

В окремих випадках конструктори, навпаки (безсумнівно, в розумних межах), прагнуть підвищити масу проектованої бурової машини або механізму. Наприклад, обважнені бурильні труби (ОБТ) повинні мати значну масу, щоб створити необхідне осьове навантаження на породоруйнуючий інструмент. Немає сенсу знижувати масу і талевих блоків, оскільки від неї залежить швидкість опускання ненавантаженого (порожнього) елеватора.

Технічна естетика - це наука про красу в техніці. Її основне завдання - зробити працю людини, зайнятої на виробництві, не тільки високопродуктивною, але й приємною, такою, що приносить задоволення.

Мета технічної естетики - вирішення питань взаємин людини і техніки в робочій обстановці, а також створення таких умов праці, які сприяли б більш гармонійного розвитку людини, зростання його духовної культури.

При роботі з новітнім обладнанням функції людини зводяться до контролю ходу технологічного процесу. Людина сприймає величезні потоки інформації в робочому середовищі: вплив світла, кольору, форми навколишнього інтер'єру і обладнання, ударів, шуму та ін. При всьому цьому напружений і складний характер роботи на буровій вимагає швидкості реакції, зосередженості і великого нервового напруження. Навколишнє середовище не повинно негативно впливати на нервову систему працюючого. Людина менше втомлюється при роботі в умовах технічно досконалого виробництва, чистоти і порядку.

Оскільки цілий ряд питань технічної естетики тісно пов'язаний з технікою безпеки і промислової санітарією, то при конструюванні нових бурових машин і механізмів вони повинні вирішуватися спільно.

Основними об'єктами технічної естетики є: світлове і колірне оформлення знарядь праці і промислового інтер'єру; форма машин і механізмів; температура, шум і вібрація; раціональна організація робочого місця; виробничий одяг і т.п..

Забарвлення машини і окремих її частин, крім захисту металу від корозії, впливає на загальний вигляд машини, є одним з важливих вимог підвищення безпеки роботи. Забарвлення машини не повинно бути монотонним: рухомі (обертові) частині установки слід фарбувати одним (контрастним) кольором, нерухомі - іншим. Контрастний колір (жовтий, червоний) насторожує людину, привертає увагу. Жовтий колір добре виділяється на чорному тлі, здалеку попереджає про небезпеку. В червоний колір фарбують гаки підйомних кранів, рукоятки, кнопки і т. д.

Слід пам'ятати, що одні й ті ж кольори сприймаються по-різному в залежності від кута зору на пофарбовану поверхню або предмет. Вибрати оптимальний колір дуже важко, так як смаки у людей різні, проте менше зорове подразнення викликає поєднання кольорів пастельних тонів (блідо-зелений, блідо-блакитний, блідо-жовтий).

Приміщення, яке правильне за архітектурно-планувальним і колірним рішенням, може бути спотворене неправильно поставленим освітленням.

Світло може змінити вигляд приміщення: подовжити коротке, зробити високим низьке і т. п. Крім того, яскраве світло - як колірні тони: в невеликій кількості вони діють збуджуюче, а у великому - гнітюче, порушуючи гармонію середовища.

Марно працювати над колірним рішенням приміщень без попереднього поліпшення санітарно-гігієнічних умов (усунення джерел пилу, кіптяви і інших забруднень) і організації робіт з підтримки чистоти і порядку, оскільки в цих випадках фарбування не дасть потрібного ефекту. Техніка, позбавляючи людину від важкої фізичної праці, нерідко породжує нові форми стомлюваності. Автоматизоване виробництво вимагає від людини уваги, кмітливості а швидкості реакції. Правильність і швидкість отримання інформації, чіткі дії оператора залежать від конструкції сигнальних приладів і органів управління. Наприклад, психологи встановили, що вертикальна шкала дає більше помилок, горизонтальна - менше, кругла - ще менше.

Системи керування буровою установкою повинні бути герметичними. Важелі і рукоятки системи керування розташовують у оптимальній зоні з невеликими траєкторіями.

Важливим є також вибір форми і розмірів рукояток, приладів, інструментів і т. д. Рукоятки вмикання повинні вмикатися і вимикатися швидко, надійно і мати фіксатори.

Однакові за формою, але різні за виконуваними функціями органи керування можна розташовувати занадто близько один до одного. Пульт керування і всі написи на ньому слід добре освітлювати. Необхідно передбачити також сигналізацію про вмикання механізмів.

Важливо при обладнанні бурових установок застосування пластмаси, що дозволяє просто і дешево вирішувати експлуатаційні, гігієнічні і декоративні питання.

Спецодяг не повинен втомлювати людину і обмежувати видимість. Форма одягу повинна забезпечувати безпечне ведення робіт, не ускладнювати рухів працівника.

Для проведення бурильних робіт одяг має бути з тканини підвищеної міцності, водонепроникної, пилевідштовхуючої, стійкої до агресивних середовищ і до високих і низьких температур.

Вартість. На всіх стадіях проектування необхідно прагнути до створення таких конструкцій, які можуть бути виготовлені з найменшими витратами. Для цього особливу увагу слід приділяти правильному вибору матеріалу і заготівки, конструктивних форм і розмірів деталей, шорсткості поверхонь і точності обробки. Наприклад, якщо, матеріал без збитку для експлуатаційних якостей проектованої конструкції може бути замінений іншим, то вибирають дешевший матеріал, внаслідок чого знижуються сумарні витрати на виготовлення виробу. Одним з перспективних шляхів підвищення економічності конструкцій є обгрунтоване і раціональне використання прогресивних полімерних матеріалів, пластмас. Тому там, де це можливо за умовами міцності, надійністю і іншими експлуатаційними показниками, вживання пластмас є доцільним з економічної точки зору.

Встановлюючи розміри і форму деталей, конструктор повинен враховувати, якими методами вони можуть бути виготовлені. Від прийнятої форми і розмірів деталей часто залежить метод їх обробки і, навпаки, технологічні можливості даного підприємства можуть зумовити ту або іншу форму деталей. Вибір раціонального методу обробки деталей визначається з врахуванням обсягу їх випуску і можливості використання найбільш прогресивної і економічної технології. Якщо обсяг випуску виробу великий, то може бути виправдане використання складніших деталей, не дивлячись на те, що підготовка їх виробництва потребує великих витрат. У кожному конкретному випадку потрібний відповідний техніко-економічний розрахунок.

При проектуванні виробів необхідно укладатися в межі лімітної ціни, що указується замовником на основі аналізу існуючих цінників і прейскурантів. Порядок розробки, затвердження і введення в дію технічних умов і цін на продукцію встановлюється відповідними інструкціями.

Економічне обґрунтування створення нового виробу на стадіях розробки включає визначення лімітної ціни (на основі заявки замовника), проектну ціну (на основі проектної собівартості) і економічний ефект. Якщо при розробці нової продукції відсутній основний замовник (споживач), то розробник сам визначає початкові вимоги до неї, у тому числі лімітну і проектну ціни.

Межа лімітної ціни може бути перевищена тільки в тому випадку, якщо спроектований виріб за своїми експлуатаційними і технічними показниками перевершує базові зразки.

Дата добавления: 2013-12-14