Каждый из описанных выше агрегатов имеет ряд достоинств и недостатков. Тракторный подъемник имеет хорошую проходимость, маневрен при установке на скважине. К недостаткам его относится малая скорость перемещения и невозможность продвижения по дорогам с твердым покрытием.

Кабина трактора плохо приспособлена для работы. При работе на скважине коробка скоростей трактора-подъемника изнашивается интенсивнее, чем при передвижении, так как режим смазки при этом нарушается.

Эти агрегаты позволяют обеспечить безвышечную эксплуатацию скважин в южных районах страны при малопересеченной местности и небольшой глубине снежного покрова. Для таких агрегатов необходимы стеллажи для штанг и труб. Вышки этих агрегатов необходимо расчаливать, в результате чего значительно увеличивается время подготовительно-заключительных операций.

В тяжелых дорожно-климатических условиях транспортабельность агрегатов недостаточна.

С целью ускорения подземного ремонта, снижения трудоемкости его процессов в районах с тяжелыми климатическими условиями был разработан агрегат АКМ-28.

1.4. Двигатели промысловых подъемников

В современных промысловых подъемниках используют двигатели тракторов, на которых они смонтированы, а также автомобильные двигатели в случае установки подъемника на автомашине. Характеристики двигателей внутреннего сгорания не дают возможности использовать полную мощность двигателя при переменной величине поднимаемого груза без изменения скоростей подъема путем изменения передаточного числа лебедки.

На графике 1 дана характеристика тракторного двигателя М-17, установленного на тракторе С-65. Из характеристики следует, что полную мощность двигатель развивает, при определенном числе оборотов; при снижении числа оборотов мощность резко падает, так как создаваемый двигателем момент незначительно увеличивается со снижением оборотов.

В настоящее время на всех тракторах устанавливаются дизели, работающие на соляровом масле или газойле. Основным преимуществом дизелей перед карбюраторными двигателями, которые устанавливались на тракторах до 1936 г., является их экономичность. Удельный расход топлива в быстроходных дизелях составляет 210— 230 г/л, с. ч., кроме того, стоимость газойля и солярового масла значительно ниже стоимости бензина и лигроина, на которых работают карбюраторные двигатели.

Недостатками дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями являются более жесткая характеристика, плохая восприимчивость к резко изменяющимся нагрузкам и сложность запуска. Однако эти недостатки в сравнении с экономическим эффектом не существенны и при правильной конструкции подъемника и соответствующем выборе мощности они не создают заметных затруднений при эксплуатации. Поэтому перевод промысловых подъемников на дизели следует признать мероприятием, вполне обоснованным как технически, так и экономически.

2. Расчет деталей подъемника

Выбрать диаметр и тип каната для оснастки талевой системы.

Решение. Из выбранного оборудования для талевой системы видно, что оно рассчитано на канат диаметром 26 мм. Значит, для производства работ в данной скважине выбираем талевый канат диаметром 26 мм.

Выберем тип талевого каната. Натяжение ходового конца талевого каната, определенное по формуле P_хk=84,7 кН. Определим необходимое разрывное усилие Р_р талевого каната с учетом коэффициента запаса прочности К=3—5. Для нашего случая принимаем К=3,5.

Тогда

(1)

Исходя из полученного значения разрывного усилия, которое равно 296,45 кН, выбираем талевый канат диаметром 26 мм с органическим (пеньковым) сердечником линейного касания (ЛК-0), который при пределе прочности σ_р=16ОО МПа имеет расчетное разрывное усилие Р_р=331,5 кН.

2.1 Определение числа рядов малого каната на барабане лебедки подъемника

От правильной навивки талевого каната на барабан лебедки зависят равномерность и плавность спускоподъемных операций, что очень важно во избежание непредвиденных динамических усилий в процессе ремонтных работ.

Определить число рядов талевого каната, навиваемого на барабан лебедки подъемника ЛПТ-8, при следующих данных:

- диаметр бочки барабана D_б=420 мм;

- длина бочки барабана L_б=800 мм;

- диаметр талевого каната d_к=26 мм,

- оснастка талевой системы 3x4,

- высота подъема крюка h_kр=13 м.

Решение. Определим средние диаметры рядов навивки каната на барабан лебедки.

Средний диаметр первого ряда

(2)

Средний диаметр любого другого ряда

(3)

где а — коэффициент, учитывающий расстояние навивки каната (обычно а=0,90—0,93, принимаем 0,93);

z - число рядов каната на барабане.

Диаметры второго и третьего рядов составят:

(4)

(5)

Для определения числа рядов каната находим число витков в ряду, длину каната, навиваемого на барабан, и длину каната, которая навивается на каждый ряд.

Число витков каната в одном ряду на барабане

(6)

где β — коэффициент неравномерности навивки каната на барабан лебедки подъемника (обычно β = 0,92—0,95, принимаем 0,92);

t — шаг навивки каната, мм.

(7)

Принимаем m = 28 витков.

Необходимую длину каната, навиваемого на; барабан при подъеме бурильных труб на высоту 13 м, определяем по формуле

(8)

где n-число рабочих струн оснастки талевой системы;

l_о - длина нерабочих витков каната первого ряда, постоянно навитого на барабан, м:

(9)

где m₀ — число нерабочих витков каната в первом ряду навивки:

Тогда

(10)

Длина каната, навиваемого на каждый ряд:

на I ряд

(11)

на II ряд

(12)

на III ряд

(13)

Тогда число витков в третьем ряду будет

(14)

Таким образом, при подъеме из скважины бурильной колонны на высоту h_кр=13 м на барабан лебедки подъемника навиваются два полных ряда каната и 8 витков – на третий ряд.

2.2. Определение скорости подъема крюка

Определим скорость подъема крюка на каждой скорости вращения барабана лебедки подъемника ЛПТ-8 при оснастке талевой системы 3х4, используя данные ранее решенных задач.

Решение. Определим средний диаметр навивки трех рядов талевого каната на барабан лебедки

(15)

Скорость подъема крюка

(16)

где n_б – частота вращения барабана подъемника, об/мин;

n – число рабочих струн оснастки талевой системы.

При оснастке 3х4 n=6.

Скорость подъема крюка на I скорости лебедки:

Аналогично находим скорость подъема крюка на II, III и IV скоростях подъемника.

На II скорости

На II скорости

На IV скорости

При обратном ходе (II скорость)

2.3. Определение числа труб, поднимаемых на каждой скорости подъемника

Рациональное использование мощности подъемника и ускорение процесса спускоподъемных операций достигается правильной оснасткой талевой системы и использованием всех скоростей подъемника. Принятая оснастка 3X4 должна обеспечить подъем наибольшего груза на крюке на I скорости подъемника. В дальнейшем скорость подъема по мере уменьшения веса поднимаемой груза увеличивается путем переключения скоростей подъемника

Определить число бурильных труб диаметром 89 мм, поднимаемых на каждой скорости подъемника ЛПТ-8.

Решение. Число труб, которые следует поднимать на каждой скорости, определяем по формуле:

на I скорости

(17)

где n₁ — частота вращения барабана на I скорости, об/мин;

h - длина поднимаемой трубы (двухтрубки),

l₁=12 м

на II скорости

(18)

на III скорости

(19)

на IV скорости

(20)

Общее число двухтрубок в колоне бурильных труб

(21)

Число двухтрубок, которое следует поднимать на каждой скорости подъемника, составит:

на I скорости

(22)

на II скорости

(23)

на III скорости

(24)

на IV скорости поднимают остальные 4.

3. Охрана труда и окружающей среды

Подъемники и агрегаты, установленные над скважиной, представляют собой объекты повышенной сложности, т.к. не исключается возможность в любой момент осложнения на скважине в виде: аварийных выбросов нефти и газа, обрыв инструмента, падение вышки, мачты, обрыв талевого каната и т.д. Поэтому вопросам охраны труда и окружающей среды уделяется повышенное внимание.

1. На работу принимаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обучение, сдавшие экзамен. Ежегодно проверяется состояние здоровья, обучение и прием экзаменов с соответствующими записями в удостоверении. Вновь поступивший по прибытию на место проходит инструктаж на рабочем месте. Поступивших на работу обеспечивают специальной защитной одеждой, средствами индивидуальной защиты.

2. Подъемники и агрегаты после монтажа, осматриваются государственной комиссией совместно с представителями технического надзора и контроля, при этом особое внимание уделяется состоянию оборудования для спускоподъемных операций.

3. Талевой канат осматривается перед началом каждой смены, вахты, количеств оборванных ниток на один шаг свивки не должен превышать 6-8%, состояние узлов крепления к основанию и барабану лебедки, периодически смазывается.

4. Оборудование для спускоподъемных операций периодически осматривается и проходит дефектоскопию одним из известных способов.

5. Разлившиеся ГСМ, рассыпавшиеся химические реактивы немедленно собираются, замазанный грунт выкапывается и вывозится на специальные пункты по переработке.

6. Дизеля должны иметь соответствующие оборудованные выхлопа, за количеством отравляющих веществ ведется наблюдение, при условии превышении норм – дизель меняется на новый или после капитального ремонта.

7. По завершению всех работ примыкающая территория рекультивируется, и земли сдаются землепользователю.

Правила безопасности и организации работ по освоению скважин включают в себя следующие мероприятия.

Освоение скважин производить по плану, утвержденному главным инженером и главным геологом предприятия. При необходимости изменения технологии последующих вызовов притока план для скважины составить и утвердить заново.

Руководителем работ на скважине должен быть инженерно-технический работник, указанный в плане работ. Он руководит подготовкой скважин и ее территории к освоению, опрессовкой нагнетательных линий, обеспечивает выполнение намеченной технологий работ и правил по охране труда и окружающей среды на объекте. Руководитель работ может отлучаться со скважины только при обычных по технологии работах, после инструктажа рабочих, опрессовки оборудования и назначением старшего из числа оставшихся рабочих с соответствующей записью в журнале учета работа компрессора.

В плане работ следует указать число работающих, мероприятия и средства обеспечения их безопасности, включая дыхательные аппараты, меры по предупреждению аварий, средства и график контроля содержания сероводорода в воздухе рабочей зоны и мероприятия на случай превышения ПДК.

С планом должны быть ознакомлены все работники, связанные с освоением и исследованием скважин.

К плану работ должна прилагаться схема расположения оборудования, машин, механизмов с указанием маршрутов выхода из опасной зоны в условиях возможной аварии и загазованности при любом направлении ветра, а также схема расположения объектов в санитарно-защитной зоне и близлежащих населенных пунктов.

Фонтанная арматура должна быть соединена с продувочными отводами, направленными в противоположные стороны. Каждый отвод должен иметь длину не менее 100 м и соединяться с факельной установкой с дистанционным зажиганием.

Типы резьбовых соединений труб для отводов должны соответствовать ожидаемым давлениям, быть смонтированы и испытаны на герметичность опрессовкой на величину 1,25 от максимального давления.