книги / Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи

УДК 622.24.622.32.004.67.002.72(075.8) ББК 33.131

П 83

Р е ц е н з е н т ы :

кафедра «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» Самарского государственного технического университета;

доктор техн. наук, профессор И.Ю. Быков

Протасов В.Н., Султанов Б.З., Кривенков С.В.

П 83 Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи. Под общ. ред. В.Н. Протасова: Учеб, для вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. — 691 с.: ил.

ISBN 5-8365-0194-7

Рассмотрены общие вопросы эксплуатации оборудования, связанные с эффективностью его использования и поддержанием надежности. Изложены основы диагностирования технического состояния оборудования, организации его технического обслуживания и ремонта, технологические процессы ремонта оборудования, способы восстановления сопряжений и поверхностей деталей, технологические методы, применяемые для восста­ новления поверхностей и неразъемных соединений ремонтируемых дета­ лей. Рассмотрена специфика монтажа и технической эксплуатации обору­ дования для бурения скважин и нефтегазодобычи.

Для студентов механических специальностей вузов и факультетов нефтегазового профиля. Может быть полезен инженерно-техническим работникам нефтегазовой отрасли, занимающихся монтажом и эксплуата­ цией оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи.

использования оборудования по назначению, его технического обслужи­ вания и ремонта, а также совершенствования подготовки специалистов, занимающихся этими вопросами.

Эксплуатацию оборудования для бурения скважин и нефтегазодо­ бычи следует рассматривать как систему управления показателями ка­ чества, обеспечивающими эффективное использование техники, поддер­ жание ее в работоспособном состоянии с наименьшими затратами.

При написании учебника ставились следующие задачи:

изложить вопросы эксплуатации оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи как специальной инженерной дисциплины широкого профиля, завершающей формирование инженера-механика нефтегазовой отрасли в вузе;

дать системное представление о широком круге вопросов, состав­ ляющих предмет дисциплины «Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи»;

ориентировать читателя на главные вопросы комплексной и много­ сторонней проблемы эксплуатации оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи;

систематизировать основные методы и средства теории эксплуатации оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи.

Инженер-механик нефтегазовой отрасли должен владеть не только общетеоретическими, но и специальными знаниями в области формиро­ вания парка оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи, подготовки его к эксплуатации, выбора рациональных режимов работы и эффективности использования различных видов оборудования, диаг­ ностирования технического состояния и причин возникновения отказов оборудования при эксплуатации, предупреждения и устранения при­ чин отказов, организации технического обслуживания и ремонта обору­ дования.

Настоящий учебник состоит из трех частей.

В первой части содержатся теоретические основы эксплуатации обо­ рудования общие для различных отраслей промышленности. Рассмотре­ ны общие положения по эксплуатации оборудования, основные стадии его подготовки к эксплуатации, методологические основы выбора режи­ мов работы и оценки эффективности использования оборудования, ме­ тоды поддержания его надежности при эксплуатации, основы диагно­ стики технического состояния и причин отказов оборудования, органи­ зации его технического обслуживания, ремонта, хранения и списания, технологические основы ремонта оборудования, способы восстановления сопряжений и поверхностей деталей оборудования, технологические процессы, применяемые для восстановления поверхностей и неразъем­ ных соединений ремонтируемых деталей, типовые технологические про­ цессы ремонта деталей оборудования.

Во второй и третьей частях рассмотрена специфика монтажа и экс­ плуатации основных видов оборудования для бурения скважин и нефте­ газодобычи, в частности методы и технические средства транспортиро­ вания и монтажа оборудования, особенности его технического обслужи­ вания и ремонта.

Предисловие и часть 1 «Основы эксплуатации оборудования» напи­ саны В.Н. Протасовым, часть 2 «Монтаж и эксплуатация оборудования для бурения скважин» - В.Н. Протасовым совместно с Б.З. Султано­ вым, часть 3 «Монтаж и эксплуатация оборудования для нефтегазодо­ бычи» - В.Н. Протасовым совместно с С.В. Кривенковым.

юридических и (или) физических лиц, выполняющих перечень обусловленных работ, обеспечивающих соответствие машины установленным требованиям и передачу ее покупателю в исправ­ ном (комплектном) состоянии.

Ввод в эксплуатацию - событие, фиксирующее готовность машины к использованию по назначению и документально оформленное в установленном порядке. Для специальных видов техники к вводу в эксплуатацию также относят подготовитель­ ные работы, контроль, приемку и закрепление машины за экс­ плуатирующим подразделением.

Начало эксплуатации - момент ввода машины в эксплуа­ тацию.

Ожидание использования по назначению - нахождение маши­ ны в состоянии готовности к использованию по назначению, предусмотренное в нормативно-технической документации.

Хранение при эксплуатации (хранение) - содержание неис­ пользуемой по назначению машины в заданном состоянии в от­ веденном для ее размещения месте с обеспечением сохранности в течение заданного срока.

Транспортирование при эксплуатации (транспортирование) - перемещение машины в заданном состоянии с применением при необходимости транспортных и грузоподъемных средств, начи­ нающееся с погрузки и кончающееся разгрузкой на месте назна­ чения.

Ремонт - это комплекс операций по восстановлению исправ­ ного или работоспособного состояния объекта, а также восста­ новлению ресурса объекта или его составных частей.

Техническое обслуживание - это комплекс операций, или опе­ рация, по поддержанию работоспособного или исправного со­ стояния объекта при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.

Технологическое обслуживание - комплекс операций по подго­ товке машины к использованию по назначению, хранению, транс­ портированию и приведению ее в исходное состояние после этих процессов, не связанных с поддержанием надежности изделия.

Нормальная эксплуатация - эксплуатация машины в соответ­ ствии с действующей нормативно-технической документацией.

Подконтрольная эксплуатация - эксплуатация с целью полу­ чения дополнительной информации.

Лидерная эксплуатация - нормальная эксплуатация заданного числа машин, выделенных для более интенсивного расходования ресурса по сравнению с остальным парком.

Реальная эксплуатация ~ эксплуатация в сложившихся в экс­ плуатирующей организации условиях.

Снятие с эксплуатации - событие, фиксирующее невозмож­ ность или нецелесообразность дальнейшего использования по назначению или ремонта машины и документально оформленное в установленном порядке.

Конец эксплуатации - момент снятия с эксплуатации. Технический сервис - целенаправленная деятельность юриди­

ческих и физических лиц, не являющихся потребителями машин, по обеспечению эффективной и безопасной их эксплуатации. Это означает, что некая коммерческая структура, обладающая стату­ сом физического или юридического лица и не являющаяся по­ требителем (владельцем) техники, может на основании договора самостоятельно или совместно с ним проводить за определенную плату предпродажную подготовку, транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт этой техники.

Фирменный метод технического обслуживания (фирменное обслуживание) - выполнение технического обслуживания пред- приятием-изготовителем.

Фирменный метод ремонта (фирменный ремонт) - выполне­ ние ремонта предприятием-изготовителем.

Так как эксплуатация машин имеет своей целью реализацию, поддержание и восстановление качества, рассмотрим основные понятия качества и его взаимосвязь с эксплуатацией техники.

Качество - совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обу­ словленные или предполагаемые потребности потребителя в со­ ответствии с назначением.

Свойство - объективная особенность продукции или услуги, которая закладывается при ее создании (выполнении) или про­ является в процессе эксплуатации.

Показатели качества - количественная характеристика одно­ го или нескольких свойств, определяющих качество.

Технико-экономическое понятие качества продукции или услуги охватывает только те ее свойства, которые связаны с возможностью удовлетворения определенных общественных или личных потребностей потребителя в соответствии с назначе­ нием.

Любая продукция имеет множество различных свойств, кото­ рые могут проявляться при ее создании, эксплуатации или по­ треблении. Причем термин «эксплуатация» применяется к такой продукции, которая в процессе использования расходует свой ресурс, а термин «потребление» - к продукции, которая при ее использовании по назначению расходуется сама. Условно свой­ ства продукции можно подразделить на простые и сложные. На­ пример, сложное свойство «надежность» определяется такими

относительно простыми свойствами, как безотказность, долговеч­ ность, ремонтопригодность, сохраняемость и др.

Показатели качества количественно характеризуют пригод­ ность продукции или услуги удовлетворять определенные по­ требности. Номенклатура показателей качества зависит от назна­ чения продукции или услуги и для продукции или услуги мно­ гоцелевого назначения может быть очень разнообразной.

На рис. 1.1 приведена классификация показателей качества машин различного назначения.

Классификация по характеризуемым свойствам включает комплекс эксплуатационных свойств машины, определяемых ее назначением. Машины разного назначения имеют различные комплексы эксплуатационных свойств. В каждом конкретном случае специалист, анализирующий эксплуатационные свойства машины, формирует требуемый комплекс, используя методоло­ гию системного анализа. Рассмотрим некоторые из этих свойств.

Назначение машины ~ сложное свойство, включающее ряд свойств, характеризующих пригодность машины удовлетворять определенные потребности. Номенклатура этих свойств доста­ точно хорошо известна специалистам.

Безопасность машины - свойство, обеспечивающее устранение или сведение к минимуму последствий аварийных ситуаций при транспортировании, осуществлении рабочих процессов и техни­ ческом воздействии на машину.

Эргономичность - свойство, определяющее удобство и лег­ кость управления машиной и влияющее на общее состояние и работоспособность машиниста-оператора. Эргономичность явля­ ется сложным свойством и включает физиологические, психоло­ гические, антропометрические и гигиенические свойства.

Физиологические свойства характеризуют соответствие маши­ ны силовым, скоростным и энергетическим, зрительным и слухо­ вым возможностям машиниста-оператора или водителя.

Перегрузка снижает производительность труда человека, по­ вышает число ошибок в процессе работы и предрасположенность к заболеваниям. Например, при увеличении часовых энергоза­ трат машиниста дорожной машины с 420 до 2100 кДж/ч при­ мерно в четыре раза снижается его производительность и в во­ семь раз увеличивается относительное число ошибок, произво­ димых им.

Согласно единым требованиям к безопасности и эргономич­ ности конструкции дорожных машин усилия на их рычагах не должны превышать 60 Н, на педалях - 120 Н, рулевом колесе - 115 Н.

Психологические свойства характеризуют соответствие рабоче-

Рис. 1.1. Классификация показателей качества машин

го места имеющимся и вновь формируемым навыкам человека, а также возможность восприятия и переработки им информации. При этом оценка рабочего места производится по трем основным направлениям: размещение оператора; элементы, обеспечивающие получение необходимой для работы информации (сенсорное поле); органы управления (моторное поле). Возможность вос­ приятия информации оценивается обзорностью фронта работы машины. При этом различают показатели обзорности в горизон­ тальной и вертикальной плоскостях.

Антропометрические свойства характеризуют соответствие органов управления, формы и размеров рабочего места размерам и форме тела человека. Экспериментальные исследования пока­ зывают, что, например, работоспособность машиниста не менее чем на 15 % зависит от расположения органов управления.

Гигиенические свойства характеризуют уровни шума, вибра­ ции, освещенности, температуры, влажности, запыленности, ток­ сичности, т.е. уровни вредных факторов, воздействующих на ор­ ганизм человека.

Работающие машины являются источниками аэродинамиче­ ского и структурного шумов. Аэродинамический шум создается системой газораспределения и охлаждения (вентилятором) дви­ гателя, структурный шум возникает в результате колебаний ра­ мы, трансмиссии и облицовки.

Вибрация, вызывающая механические колебания тела челове­ ка, может привести к снижению его работоспособности и некото­ рым изменениям в организме, влияющим на здоровье.

На работоспособность машиниста влияет также микроклимат в производственном помещении, т.е. температура, влажность, скорость движения воздуха, вредные примеси, запыленность. Допустимые значения этих величин должны быть регламенти­ рованы.

Экологичность - свойство, характеризующее уровень воздей­ ствия машины при ее эксплуатации на окружающую среду.

К экологическим показателям относятся создаваемый внеш­ ний шум, содержание оксида углерода и углеводородов в отрабо­ танных газах машин с бензиновыми двигателями, дымность от­ работавших газов и выбросы вредных веществ дизельных машин, уровень создаваемых радиопомех. При выборе и определении этих показателей необходимо учитывать требования по охране окружающей среды.

Техническая эстетичность - свойство, характеризующее соче­ тание технических и художественных решений в конструкции машины с целью удовлетворения психологических и эстетиче­ ских потребностей человека,

ю