Валерий Козишкурт, Александр Ефремов, к.т.н., ОАО«Спецмаш», г. Санкт-Петербург
Донедавнего времени плановый и капитальный ремонт скважин большой глубины(3500…5500 метров) производился с помощью исключительно импортных самоходныхустановок. Однако в последние годы положение кардинально изменилось. Освоенноепетербургскими машиностроителями производство мобильных установок для ПРС и КРСпозволит сервисным компаниям не только сэкономить значительные финансовыесредства на закупку установок и проведение ремонтных работ, но и за счеторигинальных технических решений, реализованных в отдельных системах иагрегатах, значительно сократить время ремонта скважин.
Вэкономике нефтегазовой отрасли наряду с возрастанием добычи нефти и газа,важное значение приобретает снижение ее себестоимости. Один из путей насегодняшний день — ввод в строй скважин посредством капитального ремонта, таккак это существенно более оперативно и менее затратно, чем строительство новых.Важным фактором интенсификации добычи нефти и газа является снижение временикапитального, планового ремонтов и обслуживания скважин. Поэтому успешноерешение проблем ремонта и обслуживания скважин средней и большой глубины –важнейшее направление развития нефтегазовой отрасли.
Фонднефтяных и газовых скважин в Российской Федерации составляет более 400 тысячединиц, из которых не менее 20-25% должны ежегодно ремонтироваться. Среди нихпреобладают скважины глубиной от 3500 до 5500 метров, что вызываетнеобходимость использования при ремонтных операциях самоходных установок стяговым усилием на крюке (грузоподъёмностью) в диапазоне 80…130 тонн.
Актуальность темы
Основуроссийского парка подъёмных установок составляют сегодня отечественныесамоходные установки типа А-50, А-50М и их модификации УПА-60. Они имеютнедостаточную грузоподъёмность (до 50...60 тонн), морально устаревшуюконструкцию и могут использоваться при ремонте скважин глубиной не более2000...2200 метров.
Сцелью ремонта и обслуживания скважин большей глубины отечественные сервисныекомпании вынуждены приобретать зарубежные самоходные установкигрузоподъёмностью от 80 до ~130 тонн.
Существеннымнедостатком импортных самоходных установок такой грузоподъёмности являютсяограниченная проходимость, требующая применения дополнительного тягача, а такжевысокие цены. При эксплуатации подобных машин в России требуются довольнозначительные затраты на импортные запасные части, масла, а также время на ихдоставку и обслуживание, что, в конечном счёте, приводит к простоям ремонтныхустановок.
Отсюдаочевидна необходимость создания и оснащения нефтегазодобывающих предприятийотечественными самоходными установками для ремонта и освоения скважин большойглубины.
Исходяиз возникших потребностей ряд отечественных машиностроительных предприятий в90-х годах начал работы по созданию различных типов самоходных установокгрузоподъёмностью до 80-125 тонн. К настоящему времени ОАО «Спецмаш» удалосьсправиться с поставленной задачей. В результате выполненных работ создан,поставлен на производство и внедрен в эксплуатацию типоразмерный ряд, неимеющих отечественных аналогов, мобильных установок грузоподъёмностью 80, 100 и127 тонн, дифференцированных по максимальной глубине обслуживаемых ими скважин– от 3500 до 5500 метров.
Важноотметить, что эти серийно выпускаемые отечественные установки по своимтехническим возможностям не уступают ведущим зарубежным аналогам (см. табл.1).При этом все установки выполнены на базе шасси серийно выпускаемогопромышленного энергонасыщенного колёсного трактора К-703М, хорошо освоенного впроизводстве и эксплуатации.Таблица 1. Характеристики мобильных установок одинаковой (≈ 80 тонн) грузоподъемности Параметр «Спецмаш» К-703МТУ-80ВГР «Купер» LTО250 «Вильсон» «Могул» 42В-300 FRANKS 300 IDECO BIR 3000 Страна — производитель Россия США США (Канада) Номинальная грузоподъемность на крюке, тс 80 80 81,9 86 82
Глубина работы, м
БТ, d=114мм
НКТ, d=87мм
1950
2800
1950
2800
2000
2900
2100
3100
2000
2450 Мощность привода, л.с. 350 270 450 360 304 (двигатель шасси К-703М) (один двигатель-палубный) (один двигатель-палубный) (один двигатель-палубный) (один двигатель-палубный) Высота от земли до оси кронблока, м 29,5 29,3 29,2 29,2 29 Система раздвижения мачты Гидравлическая Гидравлическая - Гидравлическая Гидравлическая Число струн оснастки талевой системы, шт 8 6 6 4 4 Тип оттяжек Внутренний + внешний – – Внутренний Внешний Натяжение каната при номинальной нагрузке, тс 14,5 17 – – 15,4 Тип лебедки Гидравлическая Механическая Механическая Механическая Механическая Число скоростей подъема крюка Бесступенчатое 5 вперед, 1назад 5 вперед,1 назад 5 вперед,1 назад 5 вперед,1 назад
Скорость подъема крюка, м/с
— при ном. нагрузке
— без нагрузки
0,0-0,18
0,0-1,2
–
–
–
–
0,3
1,64
0,17
1,67 Высота пола СРП, м 4,5 – – – – Высота балкона, м 19,4; 21,7 – 16,76 16,7 17,3 Тормозная система 4 секции дисковых тормозов 2 тормозные шайбы 1 тормозная шайба + всп. тормоз Тормоз + вспом. тормоз Тормоз + вспом. тормоз Масса установки, т 53 56 - - 42 Пост управления Обогреваемая кабина открытый открытый открытый открытый Колесная формула 6х6 8х8 12х4 8х4 8х4 Длина в трансп. положении, м 18,4 17,88 18,79 17,4 16,8 Привод ротора Гидравлический Механический Механический Механический Механический
Состав типоразмерного ряда
Всостав типоразмерного ряда самоходных установок входят четыре установки: двеустановки с гидравлическим приводом основной лебедки грузоподъемностью 80 и 127тонн (соответственно К-703МТУ-80ВГ и К-703МТП-127Г) и две установки смеханическим приводом основной лебедки грузоподъемностью 80 и 100 тонн(соответственно К-703МТУ-80ВМ и К-703МТУ-100).
УстановкиК-703МТУ-80ВМ и К-703МТУ-80ВГ имеют высоту вышки 29,5 метров и обеспечиваютремонт скважин глубиной до 3500 метров. Установки состоят изтранспортно-технологического шасси К-703МТУ, платформы и смонтированного на нейнефтепромыслового оборудования. Они комплектуются возимой рабочей площадкой иопорными фундаментами, позволяющими выставить установку на скважине сминимальным объемом подготовительных работ и без сооружения дорогостоящегооснования. При перевозке железнодорожным транспортом платформа с оборудованиемлегко демонтируется и транспортируется отдельно от шасси. Сборка шасси сплатформой после транспортировки занимает около 2-х часов.
Фундаментыфиксируются на гидродомкратах и перевозятся в составе установки. Для облегчениямонтажа вышки в комплект поставки всех установок включена ручная лебедка, спомощью которой ветровые оттяжки могут быть установлены одним человеком. Всеэто позволяет при проведении несложных ремонтов произвести монтаж установки наскважине в течение 4-5 часов без привлечения грузоподъемных средств.
Наустановке К-703МТУ-80ВМ применена механическая лебедка оригинальнойконструкции. Установка К-703МТУ-80ВГ комплектуется лебедкой с гидравлическимприводом, изготавливаемой совместно ОАО «Спецмаш» и фирмой «Лидан Ойл Энд ГазАБ» (Швеция).
Всвязи с применением лебедок разного типа установки имеют разные системы гидро-и электрооборудования.
УстановкаК-703МТУ-100 (фото 1) имеет высоту вышки 29,5 метров и обеспечивает ремонтскважин глубиной до 4200 метров. Она состоит из транспортно-технологическогошасси К-703МТУ-01, платформы и установленного на ней нефтепромысловогооборудования. Установка комплектуется механической лебедкой. На ней применендизельный двигатель большей мощности. В остальном она полностью унифицированапо составу и по конструкции с установкой К-703МТУ-80ВМ.
Нефтепромысловоеоборудование самоходных установок включает в себя:
телескопическуюдвухсекционную вышку
механическуюили гидравлическую лебедку
гидрооборудование
электрооборудование
пневмосистему
пневмокомпрессор(в случае применения механической лебедки)
вспомогательнуюгидроприводную лебедку г/п 2 тонны
кабинуоператора с пультом управления лебедкой
опорныегидродомкраты
гидроцилиндрыподъема вышки
аварийныйпривод (предназначен для перевода установки в рабочее положение при выходе изстроя основного двигателя).
Установкикомплектуются двумя лестницами для подъема на платформу и откидными площадкамидля обеспечения прохода по бортам. Платформа, рабочие площадки и балкон вышкизакрываются ветровым ограждением. По дополнительному заказу может бытьпоставлена система обогрева платформы и рабочей площадки.
Основные системы, агрегаты и оборудование установок
Ксожалению, формат журнальной статьи не позволяет представить техническиерешения, реализованные при создании систем, агрегатов и оборудования всеготипоразмерного ряда мобильных установок для ремонта скважин. Поэтому основноевнимание будет уделено описанию систем и агрегатов установок для ремонтаскважин грузоподъемностью 100 и 127 тонн.
Шасси подъемных установок
ШассиК-703МТУ представляет собой трехосную модификацию промышленного трактораК-703М, оснащенную дизельным двигателем Тутаевского моторного завода мощностью350 л.с., тремя ведущими мостами с шинами низкого давления и грузовойполурамой. На шасси К-703МТУ-01 устанавливается двигатель мощностью 420 л.с.
Двигателикомплектуются современным воздухоочистителем, высокоэффективной системойохлаждения и снабжены системой отвода выхлопа отработанных газов в безопаснуюзону.
Благодарябалансирной подвеске, шинам низкого давления и приводу всех мостов шассиобладает высокой проходимостью на местности. Проходимость также обеспечиваетсяналичием в трансмиссии гидротрансформатора, устанавливаемого на двигатель.Шарнирно-сочлененная рама и система рулевого управления позволяют легковыставить шасси с оборудованием относительно центра устья скважины.
Дляработы в условиях Крайнего Севера двигатели всех установок комплектуютсяэлектроподогревом масла и охлаждающей жидкости.
Топливнаясистема шасси имеет три бака, обеспечивающих безостановочную работу двигателя всреднем в течение суток.
Шассиустановки К-703МТУ-80ВГ отличается от шасси установки К-703МТУ-80ВМнезначительными изменениями в пневмосистеме.
ШассиК-703МТП (фото 3) представляет собой четырехосную модификацию шасси К-703МТУ.На нем установлен дизельный двигатель Тутаевского моторного завода мощностью420 л.с. Колесная формула шасси 8х6. Три передних моста являются ведущими. Дляулучшения поворачиваемости передний и средний мосты снабжены коническимидифференциалами. Четвертый мост установлен с целью увеличения несущейспособности шасси и не является ведущим. Подвеска передних трех мостовбалансирная, ведомый мост установлен на рессоре.
/>
Дляснижения габаритной высоты установки и размещения более мощной вышки кабинаводителя установлена перед двигателем. Управление коробкой передачосуществляется дистанционно, поэтому на КП установлен оригинальныйэлектрогидравлический привод переключения передач.
Благодарябалансирной подвеске, шинам низкого давления и коническим дифференциалам впервом и третьем мостах шасси обладает высокой проходимостью на местности.Увеличению проходимости способствует гидротрансформатор, установленный надвигателе. Шарнирно-сочлененная рама и система рулевого управления с узламифирмы «Данфос» позволяют легко выставить установку относительно центра устьяскважины.
Отличительнойособенностью всех шасси ряда самоходных установок является шарнирно-сочлененнаярама, и в, частности, вертикальный шарнир, соединяющий полурамы и позволяющийосуществлять поворот передней полурамы относительно задней. Такое техническоерешение позволяет реализовать поворот установки в движении до 320 вправо иливлево. Поворот полурам осуществляется при помощи двух гидравлических цилиндроврулевого управления.
Лебедки подъемных установок
Характерработ при ремонте скважин предъявляет высокие требования к тяговым и скоростнымхарактеристикам основных лебёдок, осуществляющих передачу и преобразованиекрутящего момента от двигателя базового шасси в тяговое усилие на канат талевойсистемы.
Нарядус установками высокой грузоподъёмности, оснащёнными традиционными длязарубежной практики механическими лебёдками для нового типоразмерного ряда,разработаны и первые в мире установки с гидравлическими лебёдками.
Гидравлическаялебедка установки К-703МТП-127Г.
Наустановках К-703МТП-127Г применяется гидроприводная лебедка фирмы «Лидан МаринАБ» (Швеция). Основой лебедки является гидравлический привод барабана отвысокомоментных гидромоторов «Викинг», соединенных непосредственно с барабаном.
Лебедочныйблок состоит из двух основных частей – непосредственно лебедки с насоснойстанцией (фото 4) и кабины оператора.
/>
Рамалебедки – сварной конструкции. На ней размещены раздаточная коробкагидронасосов, сборка барабана с дисковыми тормозами, гидробак, гидро- иэлектрооборудование системы управления.
Приводраздаточной коробки, на которой установлены 4 насоса, осуществляется карданнымвалом от двигателя шасси через отключаемую зубчатую муфту. Поток рабочейжидкости от насосов направляется к двум гидромоторам, приводящим барабанлебедки, и разделяется через клапаны для привода и управления тормозами,гидроцилиндрами, вспомогательной лебедкой и другим вспомогательнымоборудованием.
Масляныйбак объемом 750 литров снабжен тремя встроенными маслонагревателями и двумярадиаторами воздушного охлаждения.
Тормознаясистема состоит из 4-х комплектов дисковых тормозов постоянно замкнутого типа,управляемых гидравлически. Тормозные диски с помощью болтового соединениязакреплены на барабане лебедки.
Кабинаоператора устанавливается в 2-х положениях: в транспортном и в рабочем (возлескважины). В кабине размещены пульт управления лебедкой, спайдером, регулятороборотов двигателя, контрольные приборы. При необходимости она может бытьподнята на высоту 4 метра от уровня земли.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.oilcapital.ru/