Введение 14
История создания винтового забойного двигателя 16
1. Конструкция и принцип действия ВЗД 20
1.1. Двигательная секция 22
1.2. Шпиндельная секция 27
1.3. Регулятор угла 30
1.4. Дополнительные узлы 35
1.4.1. Противоаварийные узлы 35
1.4.2. Клапан обратный; переливной (циркуляционный) 37
1.4.3. Фильтр двигателя (шламоуловитель) 40
1.4.4. Центратор-стабилизатор шпиндельной секции 42
1.5. Блок-схема конструкции ВЗД 43
2. Анализ причин преждевременного выхода из строя винтовых забойных
двигателей 44
2.1. Подготовка двигателя к работе 45
2.2. Контроль работы двигателя в скважине 49
2.3. Возможные неисправности двигателей 52
2.3.1. Снижение давление в нагнетательной линии в процессе бурения 52
2.3.2. Скачки давление в нагнетательной линии в процессе бурения 54
2.3.3. Повышение давления в нагнетательной линии при работе двигателя в
скважине 56
2.3.4. Снижение механической скорости бурения при работе двигателя в скважине 59
2.3.5. Отсутствие возможности набора параметров кривизны скважины 61
2.4. Статистические данные использования ВЗД 62
3. Совершенствование конструкции винтовых забойных двигателей 69
3.1. Модернизация двигательной секции ВЗД 69
3.2. Техническое предложение 73
3.3. Оценка технологичности 84
3.4. Модернизация шпиндельной секции ВЗД 87
Социальная ответственность 91
Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 92
Производственная безопасность 93
Анализ опасных и вредных производственный факторов 94
Расчет системы искусственного освещения 105
Экологическая безопасность 108
Безопасность в чрезвычайных ситуациях 111
Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ...116
Заключение 129
Список литературы 130
Приложение 136
Из мировой практики известно, что при разработке месторождений нефти и газа многие полезные ископаемые остаются в продуктивных пластах. В то же время месторождения нефти и газа характеризуются низким коэффициентом извлечения флюида; к концу 20 - началу 21 веков нефтеотдача таких месторождений колеблется в пределах от 30 до 40%. Таким образом, большая часть нефти и газа остается в пласте. При разработке таких месторождений применяются различные методы добычи из пласта: физико-химические методы, тепловые методы, внутриконтурное, краевое заводнение пластов и другие, несмотря на это более половины запасов остаются «погребенными».
В настоящее время подавляющее большинство скважин в РФ и за рубежом строятся наклонно-направленным способом, с целью увеличения дренирования пласта и, как следствие, значительного увеличения дебита добываемого флюида. Данная технология эффективна для создания оптимальной системы разработки месторождений и восстановления продуктивности скважин на поздних стадиях эксплуатации. Горизонтальное бурение способствует увеличению площади фильтрации жидкости; особенно эффективен этот способ разработки малопродуктивных пластов с вертикальными трещинами.
Период 1995 - 2003 гг. является переломным для России с точки зрения технологии бурения наклонно-направленных скважин. Именно в этот период Всероссийский научно-исследовательский институт технологии бурения создает и изготавливает винтовой забойный двигатель нового типа, в том числе для бурения горизонтальных скв ажин. [1].
На сегодняшний день наиболее распространенным и популярным оборудованием для строительства таких скважин являются винтовые забойные двигатели с регулятором угла перекоса. Данное оборудование имеет множество преимуществ: возможность установки на буровой установке необходимого угла наклона за короткий промежуток времени; меньшая длина по сравнению с турбобурами; возможность управления работой двигателя на скважине по давлению в нагнетательной линии; совместимость с большинством типов современных долот и многое другое. Но, как и любое скважинное оборудование, забойные двигатели подвержены агрессивным нагрузкам, агрессивным буровым растворам и эксплуатационным ошибкам со стороны персонала.
Для того, чтобы исключить непроизводительные временные, материальные и финансовые потери бурения и исключить создание аварийных ситуаций на скважине, в рамках данной работы рассмотрим возможные и наиболее вероятные отказы ВЗД, наиболее распространенные и широко распространенные используемые конструкции в нашей стране. Также разработаем алгоритм действий персонала, контролирующего работу ВЗД в скважине.
В выпускной квалификационной работе:
1. Проведен анализ причин преждевременного выхода из строя (ВЗД). Исходя из причин отказа двигателей в процентном соотношении, приходящемся на каждую составную часть ВЗД, установлено, что наиболее частыми причинами отказа в работе двигателя, являются проблемы, связанные с двигательной и шпиндельной секциями;
2. Подобрана и рассчитана альтернативная конструкция для двигательной секции ВЗД. В результате применения профилированный обкладки статора уменьшился износ эластомера и, соответственно, искажание его геометрии, увеличился ресурс статора и уменьшилась вероятность термического растрескивания. Так же на основе данной конструкции была рассчитана наработка на отказ, и среднее время остановок увеличилось почти в 2,3 раза. Данное техническое предложение способствует снижению металлоемкости конструкции на 4,9%, что позволяет снизить затраты не только на простой оборудования, а также сэкономить на его изготовлении;
3. Для шпиндельной секции был произведен подбор материала для гибкого вала, исходя из коэффициента запаса устойчивости действующих критических сил на вал винтового забойного двигателя. 1-ый сплав метала (10Х17Н13М2Т) наиболее распространен на месторождениях Роснефти, 2-ой (ti-6al-4v) в Америке, 3-ий (40ХН2МА) предложен как конструктивное решение. Переход на данный сплав при прочих равных условиях позволяет снизить изгибающие напряжения и увеличить запас усталостной прочности ГВ.
