Експлуатаційні вимоги до НЦС

Питання на вміння

Питання на знання

Лекція 6. Проектування складових частин насосно-циркуляційної системи (НЦС)

Насосно-циркуляційний комплекс призначений для виконання наступних функцій:

- нагнітання бурового розчину в бурильну колону для циркуляції в свердловині в процесі буріння, промивання і ліквідації аварії, при якій забезпечується ефективне очищення вибою й долота від вибуренної породи, і досягнення швидкості підйому розчину в затрубному просторі, достатньої для винесення цієї породи на поверхню;

- створення гідромоніторного ефекту при бурінні гідромоніторними долотами, при якому забезпечується висока швидкість подачі розчину з його насадок для руйнування породи і ефективного очищення забою від вибурених порід;

- приведення в дію вибійних гідравлічних двигунів (турбобурів, гвинтових двигунів);

- очищення бурового розчину від вибуренної породи і газів, підтримка і регулювання заданих параметрів (густина, в'язкість і т. д.);

- приготування нового бурового розчину;

- зберігання запасного бурового розчину в кількості декількох обсягів свердловини і підтримку його властивостей при зупинках циркуляції.

Промивна рідина, яка перекачується НЦС, характеризується широким спектром физико-хімічних властивостей: щільність, статична і динамічна в’язкість, вміст шламу і вільного газу, температура і тиск насичених парів. В процесі буріння властивості промивної рідини змінюються. Допустимі межі зміни властивостей розчину обумовлені як технологічними вимогами спорудження свердловини, так і нормальною роботою вузлів НЦК (буровий та підпірний насоси).

Залежно від конструкції свердловини, властивостей пластів, що розкриваються, густина розчину може змінюватися від густини аерованої рідини до густини важких розчинів (2400 кг/м³), а пластична в'язкість і статичний опір зсуву також змінюються в широкому діапазоні.

Параметри навколишнього середовища залежать від кліматичного району експлуатації НЦС і типу її виконання, діапазону температур, вологості. Враховуючи специфічні умови роботи бурової установки, слід враховувати відстань до бази обслуговування, тип використовуваного транспортного засобу.

Бурові насоси призначені в основному для перекачування бурового розчину, що характеризуються значною густиною, в'язкістю, вмістом твердих часток і газу. Густина бурового розчину може змінюватися від 800 кг/м³ до 2200 кг/м³, в'язкість - від 1 сСт (вода) до 50 сСт (глинистий розчин). Зміст нерозчиненого газу до робочої рідини може становити до 10% без дегазації і до 2% після дегазації бурового розчину. Розміри і вміст твердих часток залежать від ступеня очищення і можуть становити до 2-5 мм в діаметрі і 5 % від обсягу розчину.

Дослідженням виявлено [13], що збільшення густини й в'язкості робочої рідини погіршує всмоктуючу здатність і знижує об'ємну подачу, підвищення газовмісту збільшує нерівномірність подачі і всмоктування, знижує об'ємну подачу, і, нарешті, тверді частинки у робочій рідині знижують довговічність вузлів гідравлічної частини насоса.

Таким чином, всі специфічні властивості робочої рідини бурових насосів знижують гідравлічні показники і надійність насоса.

Вимоги до бурових насосів випливають виходячи з їх призначення, виконуваних функцій і умов експлуатації. Вся сукупність вимог може бути розділена за окремими показниками: технічною характеристикою, технологічними параметрами, показниками надійності, монтаже- і ремонтопридатності, ергономічності, безпеки, транспортабельності:

- насос повинен розвивати необхідну потужність, тиск і забезпечувати достатню подачу;

- подача повинна бути регульованою в межах, що забезпечують ефективність промивання свердловини у всіх інтервалах буріння;

- швидкість промивної рідини на виході з насоса повинна бути рівномірною з метою виключення надмірних пульсацій тиску;

- насос повинен бути пристосований для роботи з корозійно-активними абразивними та оливовмісними промивальними розчинами;

- вузли і деталі гідравлічної частини повинні володіти достатньою довговічністю з умови забезпечення безперервної циркуляції розчину при бурінні;

- обслуговування гідравлічної частини насоса має бути зручним;

- насос повинен бути транспортабельним і володіти високою монтажепридатністю;

- шум і вібрація при роботі насоса повинні бути в межах допустимих величин;

- при експлуатації насоса треба дотримуватися норми безпеки, які в основному зводяться до запобігання виникнення надмірних тисків, пульсацій тисків і вібрації.

Приводна і корисна потужність, найбільші тиск і подача насоса становлять основні параметри бурового насоса, які регламентуються ГОСТ 6031-81.

Зі збільшенням глибини буріння, з переходом на долота з гідромоніторними насадками значно збільшуються тиск нагнітання і потужність насосів, яка досягає до 1900 кВт.

Регулювання подачі бурових насосів здійснюється за допомогою змінних циліндрових втулок або зміною числа ходу поршнів.

Рівномірна подача досягається застосуванням багатоциліндрових насосів, в основному двоциліндрових двосторонньої дії з чотирма робочими камерами і трьохциліндрових односторонньої дії. Зниження пульсації тиску до прийнятних меж досягається установкою на виході насоса пневмокомпенсаторів.

Вузли гідравлічної частини (поршень, шток, циліндр, клапан) виконуються з високоміцних легованих сталей із зміцненням робочої поверхні. Враховуючи, що довговічність зазначених вузлів залежно від умов роботи, конструкції в середньому становить від 100 до 400 годин, їх заміна і установка здійснюється через швидкознімні кришки.

З метою підвищення транспортабельності конструкція насосів постійно вдосконалюється, знижуються їх маса і габарити. Перехід на трициліндрові насоси, застосування високоміцних матеріалів, підшипників з високою несучою здатністю дозволили знизити питому масу насосів на 25-30%.

Дата добавления: 2013-12-14