XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Эффективность транспортировки и монтажа буровой установки
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современном деловом мире стремительное развитие скорости бурения и технологий по модернизации буровых установок приводят к потребности постоянного усовершенствования мобильности и транспортировки буровых установок. Современное предприятие невозможно представить без службы логистики и транспортного обеспечения отвечающих за грамотную транспортировку тех или иных грузов. Так же, как и качественно новый уровень развития экономики не может быть достигнут без эффективного использования персонала предприятий.
Транспортировка и монтаж оборудования - это важные этапы в процессе внедрения технического оборудования или машин на производственные объекты. Эти процессы требуют профессионального подхода и особых навыков, чтобы обеспечить безопасность и эффективность работ. Транспортировка оборудования осуществляется специальными транспортными средствами, а также с привлечением грузчиков и специалистов по перевозке техники. При этом необходимо учитывать особенности оборудования, его размеры и вес, чтобы обеспечить безопасность транспортировки и предотвратить повреждения.
Цель исследовательской работы заключаются в изучении процесса транспортировки и монтажа буровой установки на место проведения работ и оценка эффективности работ.
Задачи исследования включают в себя: анализ технических характеристик буровых установок, изучение существующих методов и технологий перевозки буровых оборудовании, исследование методов крепления и защиты буровых установок во время транспортировки, а также определение оптимальных маршрутов и способов перевозки. Изучение монтажа буровых установок на место проведения работ и анализ эффективности проведения работ.
1. Методы транспортировки бурового оборудования
1.1 Способы транспортировки буровых установок
В процессе строительства крупных объектов, исследовательской работы или нефтяных разработок очень часто возникает потребность в использовании буровых установок. Однако перевозка буровых установок к месту непосредственного использования – задача трудоемкая, требующая огромного опыта и знаний. В соответствии с существующей классификацией, буровые установки делятся по размеру, устройству и массе, в соответствии с представленной градацией процессы перевозки буровых установок также будут значительно отличаться.Располагая информацией о модели буровой установки, принимается решение о необходимости разбора установки или транспортировки ее в цельном виде, а также определяется вид транспортного средства, при помощи которого будет осуществлена перевозка буровых установок. В данном случае конструкций с большими габаритами, расположенными вблизи важных объектов главным становится вопрос безопасной разборки и погрузки устройств на платформы.
При сооружении буровых применяют следующие способы транспортировки буровых вышек:
• Автомобильные перевозки - буровые установки могут быть перевезены на специализированных автомобильных платформах или трейлерах.
• Железнодорожные перевозки - для дальних перевозок буровых установок часто используют железнодорожный транспорт.
• Воздушные перевозки - для транспортировки буровых установок на удаленные или труднодоступные места используют вертолеты или самолеты.
• Морские перевозки - для транспортировки буровых установок на морские платформы или в удаленные районы также могут использоваться суда.
• Самоходные буровые установки - некоторые буровые установки могут иметь специализированный транспортный модуль, что позволяет им перемещаться самостоятельно по местности.
Применение каждого из этих способов транспортировки зависит от следующих факторов:
- способов сооружения буровых;
- типов используемых вышек и конструкций оснований;
- рельефа местности;
- естественных и искусственных препятствий;
- расстояния перебазировки буровых вышек.
Современные буровые установки БУ-2000 и БУ-5000 собраны крупноблочными основаниями, которые позволяют транспортировать вышки в собранном виде на тяжеловозах, представленных на рисунке 1.1, что значительно сокращает объем монтажных работ и ускоряет сроки сооружения буровых. Тем не менее этот способ в некоторых случаях применять невозможно или экономически невыгодно. Зависит это от дальности расстояния транспортировки, затрат на подготовку трасс и возможности преодоления препятствий.Способ применение тяжеловозов характерен для крупноблочного сооружения буровых в основном на эксплуатационных площадях.
Во всех типах буровых установок наибольшую массу имеет ВЛБ. В зависимости от этого для транспортировки крупных блоков применяют различные по числу и грузоподъемности тяжеловозы Т-40, ТГ-60 или в сочетании тяжеловозов с гусеничной тележкой.
Блок установки БУ – 2000 транспортируют на двух тяжеловозах Т-40 и одной тележке, которая имеет шарнирную опору. Тяжеловозы устанавливают под боковые опоры, изготовленные в виде кронштейнов, а тележку — под переднюю опору по ходу транспортировки. Блок установок БУ-2500, БУ-3000 транспортируют на трех тяжеловозах ТГ-60.
Для транспортировки блоков оборудования буровых установок применяют специальные тяжеловозы на гусеничном ходу ТК-40, Т-40, ТГ-60 и на пневмоколесном ходу ТМП-40, ТН-40, а также гусеничные и колесные тележки.
Приводные и насосные блоки транспортируют на трех тяжеловозах Т- 40 или ТГ-60 в зависимости от массы блоков. При транспортировке блоков по
местности с уклоном для задержки их от произвольного перемещения под
уклон сзади устанавливают два трактора к боковым тяжеловозам.
Рисунок 1.1 — Транспортировка ВЛБ
Для транспортировки крупных блоков в зависимости от конструкции оснований и массы блоков применяются различные тяжеловозы. Комплект тяжеловозов для одного блока может состоять из двух тяжеловозов и тележки, из трех, четырех и шести тяжеловозов. В основном используют тяжеловозы на гусеничном ходу. Тяжеловозы на пневмоколесном ходу обычно применяют для транспортировки блоков по твердому грунту, так как опорная поверхность их меньше, чем у тяжеловозов на гусеничном ходу. В процессе эксплуатации тяжеловозы испытывают большие и неравномерные нагрузки. Для того чтобы обеспечить нормальную работу тяжеловозов, необходимо соблюдать технический уход за ним, профилактический осмотр, ремонт и правильную эксплуатацию. При невозможности транспортировки вышечных блоков с поднятой вышкой из-за искусственных препятствий ЛЭП, а также по местности с уклоном более 15° вышки мачтового типа опускают и транспортируют их отдельно в собранном виде. Для этого применяют специальные тележки с опорами под мачты вышки. При транспортировке вышек на тяжеловесных крупноблочных основаниях обычно устанавливают две страховых оттяжки-спереди и сзади по движению. Крупноблочные основания с установленным на нем оборудованием значительно снижают центр тяжести ВЛБ и повышают его устойчивость.
Заключительным этапом перевозки буровых установок на транспортных платформах является разгрузка с платформ и сборка при необходимости. Процесс монтажа во многом облегчается за счет проведенных ранее исследований при разборки буровой установки.Однако, несмотря на профессионализм и просчет всевозможных рисков, нельзя полностью полагаться на успешность компании, поэтому перед проведением работ осуществляется страхование буровой установки на случай непредвиденных обстоятельств.
1.2 Подготовительные работы к транспортировке
Перед транспортировкой вышек и крупных блоков оборудования выполняют следующие подготовительные работы: выбираю на местности трассу движения, составляют оперативный проект на транспортировку, обозначают трассу на местности и подготовляют её при необходимости, готовят к транспортировке вышку, блоки и транспортные средства.
1.2.1 Проектирование трассы
Для транспортировки блоков на большие расстояния трассу предварительно выбирают по топографической карте с крупным масштабом. Выбранную трассу уточняют на местности и корректируют с таким расчётом, чтобы объём работ по её подготовке (засыпка оврагов, срезка рвов, вырубка леса, устройство мостов и др.) был минимальным. По возможности трасса должна быть прямолинейной, без крутых разворотов, боковых и двусторонних уклонов, резких переходов от спуска к подъёму и от подъёма к спуску. Уклоны не должны превышать допустимых для транспортировки вышечных блоков. Трасса должна обеспечивать необходимую колею для блоков, свободные пути движения тракторов на страховых оттяжках. От наземных сооружений (зданий, железной дороги, ЛЭП и др.) трасса прокладывается на расстоянии, превышающем высоту вышки не менее чем на 10 м. Если это требование выполнить невозможно, то допускается уменьшать расстояние от трассы до наземных сооружений. В этом случае при транспортировке вышки необходимо будет устанавливать дополнительный трактор с оттяжкой с противоположной от сооружения стороны, мимо которого пройдет трасса. При необходимости выполнения работ по подготовке трассы вблизи ЛЭП следует учитывать, что в охранной зоне линий электропередач выполнение каких-либо работ запрещается. Размеры охранной зоны ЛЭП зависят от напряжения линии и определяются двумя параллельными плоскостями, отстоящими от крайних проводов на следующем расстоянии:при напряжении линии до 20 кВ – не менее 10 м, до 35 кВ – 15 м, до 110 кВ – 20 м, до 500 кВ – 30 м. В охранных зонах ЛЭП допускается выполнение работ в том случае, если работающим выдан наряд-допуск, определяющий безопасные условия работ с разрешения организации, эксплуатирующей линию.
1.2.2 Составление проекта на транспортировку
Выбранная и согласованная схема трассы – составная часть проекта транспортировки вышек и блоков. Кроме этого, проектом должно быть определено:
◦ способ транспортировки вышки и блоков и используемые транспортные средства (салазки, тележки, тяжеловозы);
◦ число и марки тракторов, применяемых в процессе транспортировки, диаметр и длина тяговых, страховочных и поддерживающих канатов;
◦ расстояние от оснований блоков до ближних к ним тракторов;
◦ объём работ для сооружений по преодолению рвов, ручьёв и оврагов, срезке и подсыпке грунта, снятию снежного покрова, временному снятию линий связи и электропередач и порядок переезда через них;
◦ число землеройной и другой техники для подготовки трассы;
◦ численность рабочих и расстановка их при движении, число средств сигнализации для подачи команд.
1.2.3 Подготовка трассы
После утверждения проекта трасса транспортировки вышек и блоков обозначается на местности путём установки специальных вешек с левой по ходу стороны на расстоянии 5 м от трассы. Вешки должны обеспечивать хорошую видимость трассы. На прямых и открытых участках вешки располагают на расстоянии не более 100 м друг от друга, а на поворотах трассы и закрытой местности – с учётом их видимости. На участках местности с хорошо видимыми ориентирами направления трассы установка вышек не обязательна. Ориентиры трассы должны быть нанесены на схему.Все предусмотренные проектом работы по подготовке трассы выполняют до начала транспортировки вышки и блоков. Овраги засыпают бульдозерами одновременно с двух сторон с целью ускорения работ. Спуск и подъём делают плавным с хорошим сопряжением уклонов местности. Насыпной грунт трамбуют, укатыванием на всю ширину трассы в зависимости от размеров блоков. В зимнее время во избежание заносов трассу от снежного покрова чистят в день транспортировки с некоторым опережением во времени.
1.2.4 Подготовка вышек к транспортировке
Подготовку к транспортировке начинают с проверки технического состояния всех элементов и узлов вышки, несущих металлоконструкций оснований и тяжеловозов. Все выявленные неисправности устраняют. Особое внимание обращают на крепление кронблока и площадок, всех болтовых и сварных соединений вышки и блоков оборудования. Вышки, установленные на санных основаниях необходимо оторвать от замерзшего грунта. Это делают при помощи домкратов или протаскиванием тракторами стального троса под полозьями оснований по всей их длине. Сдвиг вышки с места может быть начать только при полной готовности установки к транспортировке. До выезда вышки на трассу ее следует поддерживать не менее чем тремя оттяжками, чтобы тракторы с оттяжками находились по углам равностороннего треугольника, а вышка была расположена в центре него. После сдвига вышки с места повторно осматривают все оборудование, проверяют надежность крепления транспортных средств, исправность тракторов, а затем начинают движение по трассе.
1.2.5 Разработка маршрута движения
Следующим важным этапом является разработка маршрута движения. В случае перевозки автопоездом, учитываются мельчайшие, даже топографические особенности местности, по которой будет осуществляться перевозка буровых установок. Резкий перепад дорожного покрытия может повредить или сломать крепление детали, расположенной на нескольких платформах, а навесные конструкции над дорожным полотном или низкий мост, делают магистраль непригодной для транспортировки. Кроме того, учитывается время, за которое требуется доставить груз в конечный пункт назначения. После разработки маршрута движения, полученных данных о модели буровой установки и конфигурации транспортного средства, начинается процесс моделирования и разработки оснастки, необходимой для безопасной транспортировки груза.Важными критериями оснастки, при перевозке буровых установок, является качество фиксирования, закрепляемой ей детали и прочность. О безопасной транспортировке можно говорить тогда, когда запас прочности должен в несколько раз превосходить планируемые нагрузки. В процессе разработки оснастки, особое внимание следует уделить моделированию процесса погрузки. Определив центр тяжести устройства, находятся точки крепления чалок или траверсы. В редких случаях к корпусу оборудования приходится приваривать дополнительные крюки для крепления к стропам.
1.2.6 Организация работ и сигнализация при транспортировке
В процессе транспортировки вышек обычно участвует звено монтаж- ников, состоящее из шести человек. Их расстановка по рабочим местам и распределение обязанностей производятся следующим образом.В транспортировке блоков оборудования участвуют 3-4 рабочих. Так же, как и при транспортировке вышечного блока назначается ответственный, который находится впереди буксирных тракторов и командует всем процессом транспортировки. Двое рабочих находятся по обеим сторонам блока и наблюдаю за состоянием его основания, тяжеловозов и буксирных тросов. В зависимости от числа тракторов, участвующих в транспортировкеблока, около них может также находиться один рабочих для дублирования команды трактористам.
Перед транспортировкой вышек и блоков руководитель работ проводит инструктаж со всеми трактористами и рабочими, участвующими в транспортировке. На инструктаже распределяют обязанности между рабочими и принимают условные сигналы команд, которые будут подаваться трактористам, а также сигналы рабочих руководителю работ для вынужденной остановки движения из-за неисправностей. Для подачи сигналов команд применяют флажки яркого цвета. Флажки должны иметь как руководитель работ, так и все рабочие, участвующие в транспортировке. Сигнальные флажки выдают также всем трактористам, которыми они подают сигнал для остановки движения руководителю работ при выходе из строя трактора. Наиболее ответственной операцией при транспортировке, требующей согласованного действия всех трактористов, является начало движения или сдвиг с места вышки или блока. Эту работу выполняют в такой последовательности. Перед началом движения по команде руководителя работ трактористы на малых оборотах двигателя натягивают все буксирные тросы и поддерживающие оттяжки, не допуская их провисания. По предупреждающему сигналу руководителя работ о подготовке к движению все трактористы выключают муфты сцепления и включают первую скорость тракторов, а рабочие занимают свои места. При подаче команды о начале движения трактористы одновременно включают муфты сцепления, увеличивают обороты двигателей и начинают транспортировку вышки или блока. Трактор, соединённый с передней страховой оттяжкой вышки, начинает движение несколько позже начала движения буксирных тракторов.После изучения и рассмотрения способов транспортировки нефтегазового оборудования и буровых вышек приходим к выводу, что наиболее перспективный метод транспортировки больших грузов, нефтяного оборудования наиболее перспективный метод транспортировки на санях – основаниях. Данный метод исключает:
◦ длительные работы монтажа;
◦ задействованию специальной техники, домкратов;
◦ наиболее экономичный.
Эксплуатация транспортных платформ на санях основаниях более практичный вариант, так как сани – основания вмонтированы в конструкцию буровой установки, что значительно сокращает количество времени и монтажа для транспортировки на следующее месторождение.
1.2.7 Транспортировка вышек на санях основаниях
Бурение в одном месте обычно продолжается не более 10-15 дней. После этого вышка разбирается, переносится на новое место, где она снова собирается и устанавливается. На все это уходило много времени и сил (180 человеко-дней). После каждого такого «переселения» вышка требовала дополнительных средств и материалов на ремонт, а после 5-6 переездов приходила в полную негодность и выходила из строя. Преимущества передвижной вышки говорят сами за себя. На строительство обыкновенной (разборной) вышки уходит 40 рабочих дней. Сметная стоимость ее – 6 тыс. руб. На разборку, перевозку и установку вышки на новом месте через каждые 15-20 дней требуется дополнительное рабочее время, а на неизбежный ремонт – дополнительные материалы и средства. На сооружение передвижной вышки требуется не больше времени, чем на сооружение обыкновенной. Стоимость ее не выше 8 тыс. руб. На перевозку ее уходит от 3 до 5 часов. Прибыв на новое место, вышка тотчас же может начать работу. Таким образом, рабочая сила и время, затрачиваемые обычно на вспомогательные процессы (разборка, перевозка, ремонт и установка вышки на новом месте), используются на основной производственный процесс – бурение.
Транспортировка вышек на санях основаниях в вертикальном положении на небольшие расстояния является прогрессивным способом, который исключает трудоемкие работы по сборке и разборке вышек. Этот способ транспортировки характерен для агрегатного способа сооружения буровых вышек.
2.Методы монтажа оборудования
1.2.1 Агрегатный метод монтажа
Этот метод заключается в индивидуальном методе монтажа агрегата, строительстве отдельных объектов и сооружения буровой установки фундаментах однократного использования, после монтажа всех агрегатов на фундаментах производится их кинематическая увязка в соответствии с монтажной схемой. При переходе буровой установки на новую точку все агрегаты демонтируют, нарушают кинематические связи между ними, разбирают сооружения и перевозят всё россыпью на новое место. Перевозка производится универсальным транспортом, на новом месте снова строят фундаменты, сооружения, монтируют буровую установку.
1.2.2 Мелко - блочный метод монтажа
При этом методе монтажа отдельные объекты сооружения объединяют в группы и крепят на специальных основаниях. В результате вся буровая установка представляет собой отдельные блоки, соединенные на площадке будущей буровой. Основания предназначают для монтажа на них отдельных агрегатов, коммуникаций и укрытий буровой установки, а также для транспортировки закрепленного на них оборудования с одной точки бурения на другую. Размеры блока позволяют транспортировать их на специальных транспортных средствах по существующим дорогам или волоком тракторами. По сравнению с расчлененным методом монтажа мелко-блочный характеризуется меньшей трудоемкостью и длительностью, более низкой себестоимостью и меньшим износом.
1.2.3 Крупноблочный метод монтажа
Этот метод заключается в том, что монтаж буровой установки сводится к соединению двух – трех крупных блоков, включающих в себя основное технологическое оборудование, расположенное на мощных металлических основаниях.
Крупноблочный метод монтажа предусматривает:
◦ изготовление крупноблочных оснований и транспортных средств в заводских условиях;
◦ сборку крупных блоков – монтаж агрегатов на основаниях;
◦ транспортировку крупных блоков к месту монтажа;
◦ крупноблочный монтаж буровой установки на последующих точках бурения.
Буровую установку расчленяют на 2-3 крупных блока массой 60-130 тонн, перевозимых на тяжеловозах. При перевозке блоков все коммуникации и кинематические связи, а также укрытия на каждом блоке не нарушаются.
Эффективность применения крупноблочного метода зависит от:
◦ рельефа местности;
◦ расстояния между точками бурения;
◦ вида бурения;
◦ объёма буровых работ;
◦ отсутствия большого количества воздушных линий;
◦ отсутствие наземных и подземных конструкций;
◦ климатических условий.
Ознакомившись с методами монтажа прихожу к выводу, что крупноблочный метод превосходит остальные в следующем:
◦ буровая установка скомпонована в 2-3 больших блока в отличии от агрегатного, где буровая установка состоит из сборочных единиц и мелко - блочного, где буровая установка включает от 7 до 16 блоков;
◦ блоки уже установлены на основания;
◦ требуется меньше техники для перевозки буровой установки;
◦ уменьшается время монтажа и демонтажа;
◦ уменьшается трудозатраты при монтаже и демонтаже.
Заключение
Исследование показало, что перевозка буровых оборудований является сложным и ответственным процессом, требующим особого внимания к безопасности и эффективности. Для различных типов оборудования необходимо выбирать оптимальный способ перевозки, учитывая его особенности. Эффективная перевозка буровых оборудований требует учета специфики оборудования и тщательного планирования. Методы крепления и защиты буровых установок играют ключевую роль в обеспечении безопасности и сохранности груза во время транспортировки. Для успешной доставки буровых установок необходимо обращаться к квалифицированным перевозчикам, имеющим опыт в данной сфере и обладающими необходимым оборудованием. Выводы по монтажу буровых установок указывают на важность осуществления этого процесса с высокой точностью, уделяя особое внимание безопасности и соблюдению стандартов. Критическими моментами являются выбор подходящего места для установки, использование специализированного оборудования и тщательное планирование всех этапов монтажа. Помимо этого, эффективное управление рисками, обучение персонала и соблюдение экологических стандартов являются ключевыми аспектами обеспечения успешного завершения монтажа буровых установок.
Библиографический список
1.Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: Учебник для ВУЗов М. Недра, 1988 – 201с.
2.Денисов П.Г. Сооружение буровых установок. Учебное пособие. 2 – е издание М.: Недра 1989 – 397 с.
3.Козлов Н.А. Буровые вышки на санях. Советская Арктика; Издание №5, 1940 г. – 57 с.
4.Самохвалов М.А. Монтаж и эксплуатация бурового оборудования: Учебное пособие; Томский политехнический университет, 2010 г – 312 с.