Валерий Козишкурт, Александр Ефремов, к.т.н., ОАО «Спецмаш», г. Санкт-Петербург
До недавнего времени плановый и капитальный ремонт скважин большой глубины (3500…5500 метров) производился с помощью исключительно импортных самоходных установок. Однако в последние годы положение кардинально изменилось. Освоенное петербургскими машиностроителями производство мобильных установок для ПРС и КРС позволит сервисным компаниям не только сэкономить значительные финансовые средства на закупку установок и проведение ремонтных работ, но и за счет оригинальных технических решений, реализованных в отдельных системах и агрегатах, значительно сократить время ремонта скважин.
В экономике нефтегазовой отрасли наряду с возрастанием добычи нефти и газа, важное значение приобретает снижение ее себестоимости. Один из путей на сегодняшний день - ввод в строй скважин посредством капитального ремонта, так как это существенно более оперативно и менее затратно, чем строительство новых. Важным фактором интенсификации добычи нефти и газа является снижение времени капитального, планового ремонтов и обслуживания скважин. Поэтому успешное решение проблем ремонта и обслуживания скважин средней и большой глубины – важнейшее направление развития нефтегазовой отрасли.
Фонд нефтяных и газовых скважин в Российской Федерации составляет более 400 тысяч единиц, из которых не менее 20-25% должны ежегодно ремонтироваться. Среди них преобладают скважины глубиной от 3500 до 5500 метров, что вызывает необходимость использования при ремонтных операциях самоходных установок с тяговым усилием на крюке (грузоподъёмностью) в диапазоне 80…130 тонн.
Актуальность темы
Основу российского парка подъёмных установок составляют сегодня отечественные самоходные установки типа А-50, А-50М и их модификации УПА-60. Они имеют недостаточную грузоподъёмность (до 50...60 тонн), морально устаревшую конструкцию и могут использоваться при ремонте скважин глубиной не более 2000...2200 метров.
С целью ремонта и обслуживания скважин большей глубины отечественные сервисные компании вынуждены приобретать зарубежные самоходные установки грузоподъёмностью от 80 до ~130 тонн.
Существенным недостатком импортных самоходных установок такой грузоподъёмности являются ограниченная проходимость, требующая применения дополнительного тягача, а также высокие цены. При эксплуатации подобных машин в России требуются довольно значительные затраты на импортные запасные части, масла, а также время на их доставку и обслуживание, что, в конечном счёте, приводит к простоям ремонтных установок.
Отсюда очевидна необходимость создания и оснащения нефтегазодобывающих предприятий отечественными самоходными установками для ремонта и освоения скважин большой глубины.
Исходя из возникших потребностей ряд отечественных машиностроительных предприятий в 90-х годах начал работы по созданию различных типов самоходных установок грузоподъёмностью до 80-125 тонн. К настоящему времени ОАО «Спецмаш» удалось справиться с поставленной задачей. В результате выполненных работ создан, поставлен на производство и внедрен в эксплуатацию типоразмерный ряд, не имеющих отечественных аналогов, мобильных установок грузоподъёмностью 80, 100 и 127 тонн, дифференцированных по максимальной глубине обслуживаемых ими скважин – от 3500 до 5500 метров.
Важно отметить, что эти серийно выпускаемые отечественные установки по своим техническим возможностям не уступают ведущим зарубежным аналогам (см. табл.1). При этом все установки выполнены на базе шасси серийно выпускаемого промышленного энергонасыщенного колёсного трактора К-703М, хорошо освоенного в производстве 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=114ммНКТ, d=87мм | |||||
| 19502800 | 19502800 | 20002900 | 21003100 | 20002450 | |
| 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 | |||||
| 0,0-0,180,0-1,2 | –– | –– | 0,31,64 | 0,171,67 | |
| 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
В состав типоразмерного ряда самоходных установок входят четыре установки: две установки с гидравлическим приводом основной лебедки грузоподъемностью 80 и 127 тонн (соответственно К-703МТУ-80ВГ и К-703МТП-127Г) и две установки с механическим приводом основной лебедки грузоподъемностью 80 и 100 тонн (соответственно К-703МТУ-80ВМ и К-703МТУ-100).
Установки К-703МТУ-80ВМ и К-703МТУ-80ВГ имеют высоту вышки 29,5 метров и обеспечивают ремонт скважин глубиной до 3500 метров. Установки состоят из транспортно-технологического шасси К-703МТУ, платформы и смонтированного на ней нефтепромыслового оборудования. Они комплектуются возимой рабочей площадкой и опорными фундаментами, позволяющими выставить установку на скважине с минимальным объемом подготовительных работ и без сооружения дорогостоящего основания. При перевозке железнодорожным транспортом платформа с оборудованием легко демонтируется и транспортируется отдельно от шасси. Сборка шасси с платформой после транспортировки занимает около 2-х часов.
Фундаменты фиксируются на гидродомкратах и перевозятся в составе установки. Для облегчения монтажа вышки в комплект поставки всех установок включена ручная лебедка, с помощью которой ветровые оттяжки могут быть установлены одним человеком. Все это позволяет при проведении несложных ремонтов произвести монтаж установки на скважине в течение 4-5 часов без привлечения грузоподъемных средств.
На установке К-703МТУ-80ВМ применена механическая лебедка оригинальной конструкции. Установка К-703МТУ-80ВГ комплектуется лебедкой с гидравлическим приводом, изготавливаемой совместно ОАО «Спецмаш» и фирмой «Лидан Ойл Энд Газ АБ» (Швеция).
В связи с применением лебедок разного типа установки имеют разные системы гидро- и электрооборудования.
Установка К-703МТУ-100 (фото 1) имеет высоту вышки 29,5 метров и обеспечивает ремонт скважин глубиной до 4200 метров. Она состоит из транспортно-технологического шасси К-703МТУ-01, платформы и установленного на ней нефтепромыслового оборудования. Установка комплектуется механической лебедкой. На ней применен дизельный двигатель большей мощности. В остальном она полностью унифицирована по составу и по конструкции с установкой К-703МТУ-80ВМ.
Нефтепромысловое оборудование самоходных установок включает в себя:
телескопическую двухсекционную вышку
механическую или гидравлическую лебедку
гидрооборудование
электрооборудование
пневмосистему
пневмокомпрессор (в случае применения механической лебедки)
вспомогательную гидроприводную лебедку г/п 2 тонны
кабину оператора с пультом управления лебедкой
опорные гидродомкраты
гидроцилиндры подъема вышки
аварийный привод (предназначен для перевода установки в рабочее положение при выходе из строя основного двигателя).
Установки комплектуются двумя лестницами для подъема на платформу и откидными площадками для обеспечения прохода по бортам. Платформа, рабочие площадки и балкон вышки закрываются ветровым ограждением. По дополнительному заказу может быть поставлена система обогрева платформы и рабочей площадки.
Основные системы, агрегаты и оборудование установок
К сожалению, формат журнальной статьи не позволяет представить технические решения, реализованные при создании систем, агрегатов и оборудования всего типоразмерного ряда мобильных установок для ремонта скважин. Поэтому основное внимание будет уделено описанию систем и агрегатов установок для ремонта скважин грузоподъемностью 100 и 127 тонн.
Шасси подъемных установок
Шасси К-703МТУ представляет собой трехосную модификацию промышленного трактора К-703М, оснащенную дизельным двигателем Тутаевского моторного завода мощностью 350 л.с., тремя ведущими мостами с шинами низкого давления и грузовой полурамой. На шасси К-703МТУ-01 устанавливается двигатель мощностью 420 л.с.