Определение показателей назначения МОНГП по теме КП

Как уже отмечалось в предыдущем разделе качество изделий характеризуется тремя группами измеряемых показателей: функциональные, ресурсосберегающие и природоохранные. Функциональные показатели качества выражают потребительские свойства изделий и включают показатели технического эффекта, надежности, эргономичности и эстетичности.

Показатели технического эффекта следует называть показателями назначения поскольку они характеризуют способность изделия выполнять свои функции с заданными параметрами в заданных условиях его использования. Следует различать технологические и технические показатели назначения, которые взаимосвязаны между собой. К технологическим показателям следует отнести две группы показателей:

1) определяемые условиями использования техники (глубина конструкция скважин, условия залегания продуктивных пластов, дебит, пластовое давление и т. д.);

2) характеризующие предполагаемые технические и экономические результаты применения в заданных условиях (производительность техническая и коммерческая, себестоимость и рентабельность и т. д.).

Технические показатели являются производными от задаваемых технологических показателей назначения и определяют возможности проектируе-мого оборудования обеспечить достижение последних в процессе эксплуата-ции. В эту группу относят параметры, отражающие силовые, скоростные и другие эксплуатационные возможности оборудования: мощность и КПД привода, скорость подъема крюка талевых систем, частоту вращения стола ротора, подачу и развиваемое давление насосов, габариты, массу и т. д . Эти параметры являются изначально определяющими технический уровень оборудования при оценке его качества путем сопоставления с техническим уровнем изделий-аналогов, закладываются в технические характеристики перспективных образцов и стандарты.

Следует четко определить все основные технологические и технические показатели, а также описать взаимосвязь между эффективностью и производительностью машины, агрегата и их показателями назначения

в соответствии с темой КП. На выбор технологических и, соответственно, технических параметров оборудования нефтегазового комплекса влияет множество факторов: природно-климатические и горно-геологические условия залегания месторожде-ний углеводородного сырья, наличие транспортных и энергетических сетей, ремонтных баз и т. д. Совокупное влияние указанных факторов отражается на экономической эффективности использования оборудования и повышает роль его производительности как главного технологического показателя назначения. Например, в проектируемое буровое оборудование, рассматриваемое в КП, должны закладываться высокие показатели по механической и рейсовой скорости бурения, проходке за станкомесяц; в скважинное оборудование для подъема нефти и газа –по суточным, месячным и годовым объемам добычи.

Среди показателей назначения выделяют главные показатели, которые используются для классификации оборудования, применяемого в одних и тех же целях, т. е. в технологических циклах, идентичных по содержанию процессах производства, но разных по масштабам работ и объемам продукции в этих циклах. Классификация различных видов бурового оборудования по главным показателям назначения позволила строить типоразмерные параметрические ряды по многим ее видам. Например, для буровых установок классификационными показателями назначения являются допускаемая нагрузка на крюке и глубина бурения скважин.

Свои главные параметры назначения, используемые для классификации и построения стандартизованных параметрических рядов, имеют и агрегаты, механизмы, устройства, входящие в состав буровых установок. Так, например, буровые лебедки разделяются по нагрузке на крюке и расчетной мощности привода, буровые насосы – по мощности, подаче и развиваемому давлению, буровые роторы – по диаметру проходного отверстия и приводной мощности, вертлюги – по допускаемой нагрузке на ствол. Противовыбросовое оборудование различают по условному диаметру проходного отверстия стволовой части и рабочему давлению. Диаметр проходного отверстия и рабочее давление также являются главными параметрами назначения плашечных и универсальных превенторов, входящих в состав противовыбросового оборудования.

Классификации и размерные параметрические ряды построены по по-гружным штанговым насосам и их приводу, станкам-качалкам, электроцентробежным насосным установкам, компрессорам различного назначения и многим другим видам оборудования. Определение типоразмеров параметрических рядов производится с помощью оптимизационных расчетов на основе экономических критериев. Это позволяет заложить данные классификации и ряды в основу действующих ныне научно обоснованных стандартов на типы и параметры, а также на основные технические требования по всему спектру техники в нефтегазовой отрасли. В литературе приводятся рекомендации по расчетам и выбору рациональных типоразмеров в соответствии со стандартами практически по всем видам оборудования для конкретных условий и областей применения [ ]. В ряде случаев удобно использовать таблицы, диаграммы, графики и номограммы.

Главные технические параметры назначения оборудования являются основой для разработки принципиальных, кинематических и компоновочных схем и конструктивных решений, являются основой для кинематических, силовых и прочностных расчетов, рассматриваемого в КП оборудования. Кроме того, они определяют и его другие свойства и качества, прежде всего технологичность в изготовлении, монтажеспособность, транспортабельность, ремонтопригодность.

Эффективность и соответственно производительность оборудования находятся в функциональной зависимости от главных технических параметров оборудования и прежде всего мощности и КПД его привода, поэтому в качестве критериев оптимизации этих показателей выбирают либо стоимость единицы выполненного объема работ или добытой продукции (руб./т нефти, руб./1000 м³ газа, руб./м бурения скважины и т. д.), либо показатель произ-водительности оборудования в единицу времени (м³/сут. добычи нефти или газа, м/ч или м/станко-месяц бурения и т. д.). Зависимости между этими эко-номическими показателями и мощностью оборудования или другими его по-казателями показаны на следующих примерах.

Ожидаемый суммарный объем бурения скважин буровой установкой в течение определенного отрезка времени (месяц, год) обозначим H, м. Допустим, что затраты на выполнение этого объема не должны превышать Z, руб. Тогда эффективность применения буровой установки можно оценивать по удельной себестоимости 1 м проходки скважины z = Z/H. Величины H и z будут главным образом зависеть от производительности, выражаемой рейсовой скоростью бурения V_p. Рейсовая скорость бурения зависит от производительности спускоподъемных операций (СПО) V_спо, а также от механической скорости «чистого» бурения V_м, глубины скважины L и проходки за рейс h.

Производительность СПО зависит прежде всего от уровня совершенства буровой установки, спускоподъемный комплекс ко-торой должен обеспечивать работу бурильной колонны на оптимальных ско-ростях спуска и подъема, а вспомогательные процессы при этом выполняться с максимальным использованием средств механизации и автоматизации. Производительность же непосредственно процесса углубления скважины обеспечивается выбором рациональных конструкций долот и поддержанием оптимальных параметров режима бурения : осевой нагрузки на долото, часто-ты его вращения и подачи промывочной жидкости. Оптимальные скорости выполнения рабочих процессов основных агрегатов буровой установки при необходимых значениях нагрузок обеспечиваются выбором силового приво-да агрегатов с требуемой мощностью Р_дв, частотой вращения выходного его вала n_дв и КПД этого привода η на основе стандартизованных значений расчетных мощностей привода этих агрегатов: лебедки – P_л, ротора – P_р, насоса – P_н.

Тогда расчет удельных затрат на один метр бурения скважин может быть представлен в виде алгоритма последовательного определения:

1) производительности спускоподъемных операций в зависимости от механической скорости подъема и спуска бурильной колонны, скорости выполнения вспомогательных операций при СПО, глубины скважины и мощности, затрачиваемой на привод лебедки при подъеме:

VСПО= f (Vмпс ,Vвс , L,Pл);

(3.1)

2) производительности процесса непосредственно углубления скважи-ны, выраженной через механическую скорость бурения, от мощности на при-вод ротора и буровых насосов:

V м =f(ΔPр , Pн);

(3.2)

3) рейсовой скорости бурения от производительности СПО и механи-ческой скорости бурения, от величины проходки за рейс:

Vp = f(VСПО, Vм, h);

(3.3)

4) суммарного объема бурения в рассматриваемом периоде от факто-ров, функции которых определены в предыдущих пунктах:

H = f(VР, Pл, Pр,ΔPн);

(3.4)

5) удельного объема затрат от изменения величины суммарного объема бурения под воздействием факторов, повышающих производительность основных процессов проходки скважины:

z = f (Z/Vр, Pл, Pр, Pн).

(3.5)

Последняя формула (3.5) характеризует обратную зависимость удельных затрат от рейсовой производительности бурения и использования приводной мощности основных агрегатов при условии, что буровой подрядчик должен уложиться в определенную сумму, выделяемую на бурение на определенный период, т. е. Z = const. Алгоритм поиска минимума удельных затрат может быть реализован с помощью компьютерной программы, в которой будет заложено варьирование значения P_i – изменение расходуемой мощности приводов основных агрегатов в зависимости от задаваемых режимов их работы в условиях данной скважины.

Задача оптимизации показателей назначения может также ставиться при условия H = const и нахождения суммарной величины затрат Z как переменной величины, зависящей от рейсовой скорости бурения и затрат мощности на привод основных механизмов.

Для скважинных штанговых насосных установок главными классифи-кационными параметрами (показателями назначения) являются подача продукции в единицу времени и предельная глубина спуска штанговых насосов; для бесштанговых скважинных насосов – подача, м³ /сут., и развиваемый напор, с которым необходимо поднимать продукцию. Для фонтанной арматуры в качестве таких параметров задаются давление в проходных каналах и диаметры этих каналов. Проектирование агрегатов для ремонта скважин определяется заданной грузоподъемностью подъемного механизма агрегатов, глубиной бурения, глубиной ремонтируемых скважин и т. д. Для скважинно-го оборудования, используемого для подъема продукции на поверхность (независимо от способа подъема), при определении его параметров должны учитываться, кроме приведенных показателей, диаметры эксплуатационных колонн и диаметры насосно-компрессорных труб. Способы подъема продукции и соответствующие виды оборудования для этого имеют области рационального применения. По приведенным показателям определяют мощность насосов, их геометрические параметры и массу. При выборе типоразмера оборудования для подъема жидкости из скважины из стандартного параметрического ряда также целесообразно базироваться на оптимизационных расчетах