Модернизация механизма крепления неподвижного конца талевого каната

ВВЕДЕНИЕ

Объем добычи нефти и газа повышается с каждым годом. Все это требует увеличения не только числа буровых установок, но и их эффективности, изменения параметров и конструкции, так как меняются глубины скважин и условия их бурения.
Среди буровых компаний с каждым днем становиться все более актуальным вопрос о восстановлении парка бурового оборудования ввиду его значительного морального и физического износа. Снижение возраста парка бурового оборудования является одной из главных проблем нефтегазовой отрасли страны. На сегодняшний день порядка 62% всего Российского парка бурового оборудования старше 20 лет. К такой ситуации привела сложная политическая и экономическая ситуация в России в начале 90-х годов, а так же неэффективный менеджмент добывающих компаний, на чьем балансе числились буровые установки.
Тяжелое экономическое положение в стране в начале 90-х вынудило крупнейших производителей бурового оборудования в десятки раз сократить объемы производства. Так согласно анализу поставок буровых установок промышленный гигант отечественного машиностроения ОАО «Уралмаш» произвел в 1991 году 243 буровые установки различной грузоподъемности, но уже в 1994 году на предприятии наступил глубокий кризис. За этот год было произведено только 10 буровых установок. Из-за высоких ставок по кредитам, неопределенности в политическом будущем страны, а так же низкой экономической безопасности национальной экономики все крупные проекты по обновлению парка буровых установок были заморожены. О долгосрочных инвестициях не было и речи. Заводы, не имея прямых госзаказов, теряли свои интеллектуальные и производственные мощности. Совокупность этих факторов привела к прекращению обновления парка бурового оборудования. На остальных машиностроительных заводах складывалась аналогичная ситуация.
С экономической точки зрения невозможно провести закупку нового оборудования в требуемом объеме, в связи с тем, что это потребует крупных единовременных затрат, превышающих годовую прибыль буровых компаний. На такие затраты менеджмент пойти не сможет.
Но даже если буровые компании выделят необходимые средства на обновление парка, машиностроительные заводы не смогут произвести требуемое количество новых буровых установок. Российские заводы тяжелого машиностроения способны выпускать не более 25-30 буровых установок для глубокого и сверхглубокого бурения в год. Импорт буровых станков так же не сможет удовлетворить в полном объеме спрос на новые буровые установки. Кроме того с января 2012 года в нашей стране вновь введена 10% пошли-на на импортируемое нефтегазовое оборудование, которое включает в себя как комплектные буровые установки, так и отдельные узлы и агрегаты им-портного производства.
Для того что бы решить проблему обновления парка бурового оборудования будет очевидно применение комплексного подхода, включающего в себя не только закупку нового оборудования но и модернизацию старого. Во многих случаях восстановление и частичная модернизация уже имеющихся буровых установок позволяет кардинально сократить время на монтаж буровой установки, обеспечивая при этом необходимые технологические параметры монтажеспособности и бурения.
Существует множество вариантов модернизации действующих буровых установок:
1) Наименее затратным, но обеспечивающим возможность «омоложения» буровой является замена вышки и основания на новые с теми, же характеристиками. Такой вид модернизации позволяет с минимальными затратами обеспечить буровой установке дополнительный срок службы. Данная мера позволяет сократить единовременные затраты предприятия на обновление парка. К примеру, стоимость минимальной модернизации буровой установки Уралмаш 3000, позволяющей считать буровую установку новой, составляет порядка 40% от стоимости новой буровой установки этого класса. Кроме того такая модернизация может являться первоначальным этапом по приведению старой буровой установки в соответствие с требованиями правил безопасности ПБ 08-624-03, что является одной из основных задач при восстановлении и модернизации буровых установок.
2) Достаточно эффективным решением в случае модернизации стационарной буровой установки может являться её перевод на кустовое бурение. Особенно это актуально в свете острого дефицита кустовых установок большой грузоподъемности, от 270 до 500 тонн включительно. При этом новые установки этих классов крайне дороги, а сроки изготовления и поставки могут растянуться на 2-2.5 года. В этих условиях приобретение новых буровых установок могут себе позволить лишь наиболее крупные буровые компании, такие как «БК «Евразия», а так же крупные сервисные «дочки» добывающих компаний, которые имеют гарантированные объемы работ с надежной перспективой. Опыт перевода буровых установок на кустовое бурение за счет их укомплектования механизмами перемещения показывает, что удается добиться сокращения времени перемещения буровой установки со скважины на скважину с 2-3 суток до 2-3 часов. В числе успешно завершенных проектов этого типа является перевод на кустовое бурение буровых установок румынского (F-400 и F-500) и китайского (ZJ-50DBS) производства.
3) Как правило, частичная модернизация решает одну или несколько проблем. Для значительного повышения технических возможностей буровых установок необходима программа комплексной модернизации, включающей в себя замену 60-80% технических устройств буро-вой установки, а так же возможность смены типа буровой установки. Этот метод наиболее эффективен применительно к самому массовому семейству буровых установок – Уралмаш 3000 ЭУК.
Модернизация парка бурового оборудования позволяет внедрить новейшие технологии и увеличить эффективность бурения при экономии средств на обслуживание буровой установки. Кроме того модернизация позволяет повысить надежность эксплуатируемого оборудования и вывести его на уровень превышающий первоначальный уровень надежности, заложенный на этапе конструирования.

Содержание

РЕФЕРАТ 10
ВВЕДЕНИЕ 14
1. Механизм крепления неподвижного конца талевого каната. 15
1.1 Общие сведения об объекте модернизации 15
1.2 Назначение и основные требования механизмов крепления 17
1.3 Устройство механизма крепления неподвижного конца талевого каната 18
2 Конструкция элементов механизма крепления 20
2.1 Станина механизма крепления неподвижного конца талевого каната 20
2.2 Рычаг механизма крепления 21
2.3 Оси механизма 22
2.4 Барабан механизма крепления 24
2.5 Подшипники механизма крепления 25
2.6 Зажимы механизма крепления 26
3 Патентный обзор 27
3.1 Авторское свидетельство 109325. «Устройство для крепления мёртвого конца талевого каната» 27
3.2 Авторское свидетельство 259762. «Механизм для крепления, перепуска и измерения нагрузки неподвижной ветви талевого каната» 29
3.3 Авторские свидетельства US 3045480 A и СА 645465. «Зажим для мертвого конца каната с отслеживанием нагрузки» 31
3.4 Авторское свидетельство 2526868. «Способ разматывания ослабленного участка талевого каната с барабана лебедки и устройство для его осуществления» 33
4 Техническое предложение 38
5 Расчетная часть 39
5.1 Расчет конструктивных размеров барабана 39
5.2 Оценка усилий, действующих на элементы механизма 42
5.3 Расчёты на прочность 43
5.4 Определение надежности 47
6 Безопасность и экологичность проекта 50
6.1 Недостатки базовой конструкции механизма по обеспечению безопасности труда 50
6.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 50
6.3 Производственная санитария 50
6.4 Травмобезопасность 59
6.5 Безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях 60
6.6 Экологичность проекта 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 73

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте была проведена работа по исследованию и модернизации механизма крепления неподвижного конца талевого каната.
После изучения и анализа научно-технической литературы и документации была предложена модернизация по системе подъёма рычага механизма.
Было предложено её модернизировать путём минимальных изменений в конструкции механизма. На станине механизма устанавливается домкрат, с помощью которого рычаг поднимается с целью периодического обслуживания.
В плане технологической рациональности, конструкция устройства является несложной, монтаж и съёмность составных частей очень проста. В плане изготовления: для изготовления необходимо небольшое количество затрат труда, материалов, энергии, времени.
Устройство способно сохранять работоспособность при определённых условиях эксплуатации (рабочее давление, температура окружающей среды, отсутствие внешних факторов) в течение долгого времени с большими промежутками в техническом обслуживании.
Что касается безопасности и охраны труда, то модернизация ротора позволит повысить его надежность и долговечность.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машинорстроителя: В 3 т. 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001;
2. Баграмов Р. А. Буровые машины и комплексы: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1988. – 501 с.: ил;
3. Горбунова Л. Н. Безопасность и экологичность проекта: метод. Указания по преддипломной практике и дипломному проектированию для студентов укрупненной группы направления подготовки специалистов 190000 – «Транспортные средства» (спец. 190205.65, 190602.65). Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. – 28 с;
4. Дунаев П. Ф. Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. учреждений среднего профессионального образования. – 5-е изд. доп. – М.: Машиностроение, 2004. – 560 с., ил.
5. Ильский А. Л., Миронов Ю. В., Чернобыльский А. Г. Расчёт и конструирование бурового оборудования. Учеб. пособие для вузов. – М.: Недра, 1985. – 452 с;
6. Иогансен К. В. Спутник буровика: Справочник, – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1990. – 303 с.: ил;
7. Лесецкий В. А., Ильский А. Л. Буровые машины и механизмы: Учебник для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1980. 391 с;
8. Палашкин Е. А. Справочник механика по глубокому бурению. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1981. – 510 с;
9. Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности в техносфере. Учебное пособие. – Красноярск ИПЦ КГТУ. – 2001 г;
10. ГОСТ 7796 – 70. Болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности В. Конструкция и размеры. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.72. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. – 8 с;
11. ГОСТ 5915 – 70. Гайки шестигранные класса точности В. Конструкция и размеры. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.73. – М.: Стандартинформ, 2007. – 6 с;
12. ГОСТ 5916 – 70. Гайки шестигранные низкие класса точности В. Конструкция и размеры. Введ. впервые; дата введ. 01.01.73. – М.: Стандартинформ, 2008. 5 с;
13. ГОСТ 25347 – 82. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки. – Введ. впервые; дата введ. 01.07.83. – М.: Стандартинформ, 2004. 53 с;
14. Единая система конструкторской документации: [сборник]. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. – 160 с. – Содерж. 20 док;
15. ГОСТ 13942 – 86. Кольца пружинные упорные плоские наружные эксцентрические и канавки для них. Конструкция и размеры. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.88. – М.: Стандартинформ, 1993. – 10 с;
16. ГОСТ 3325 – 85. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.87. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1994. – 105 с;
17. ГОСТ 13764 – 86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация. – Введ. впервые; дата введ. 01.07.88. – М.: Стандартинформ, 1999. – 7 с;
18. ГОСТ 13765 – 86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Обозначение параметров. Методика определения размеров. – Введ. впервые; дата введ. 01.07.88. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. – 15 с;
19. ГОСТ 13775 – 86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия III класса, разряда 2 из стали круглого сечения. Основные параметры витков. – Введ. впервые; дата введ. 01.07.88. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. – 8 с;
20. ГОСТ 14959 – 79. Прокат из рессорно - пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.81. – М.: Стандартинформ, 2006. – 15 с;
21. ГОСТ 24301 – 93. Прутки и трубы бронзовые и латунные литые. Технические условия. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.97. – ИПК Издательство стандартов, 1996. – 12 с;
22.http://www.f-e-t.com/our_products_technologies/drilling-intervention/tubular-handling/slips/rotary-slips/
23. ГОСТ 5264 – 80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. – Введ. впервые; дата введ. 01.07.81. – М.: Стандартинформ, 2005. – 35 с;
24. ГОСТ 8731 – 74. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.76. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. – 8 с;
25. ГОСТ 8732 – 78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.– Введ. впервые; дата введ. 01.01.79.– М.: Стандартинформ, 2007. – 11 с.
26. ГОСТ 6402 – 70. Шайбы пружинные. Технические условия. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.72. – М.: Стандартинформ, 2002. – 6 с;
27. ГОСТ 11371 – 78. Шайбы. Технические условия. – Введ. впервые; дата введ. 01.01.79. – М.: Стандартинформ, 2001. – 3 с;
28. ГОСТ 8240 – 97. Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент. – Введ. впервые; дата введ. 01. 01. 2002. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. – 7 с.
29. ГОСТ 2789 – 73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения. – Введ. впервые; дата введ. 01. 01. 75. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. – 13 с;
30. ГОСТ 9467 – 75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы. – Введ. впервые; дата введ. 01. 01. 77. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2005. – 7 с;
31. http://completioninfo.com/drilling_slip.html