Ways to improve safety of a pumping-circulatory system of a drilling rig

Abstract

Purpose. To modernize a pumping-circulatory system of a drilling rig in order to improve the environmental safety data, reliability, and convenience during oil well construction. Methods. Methods of system analysis of the conditions and use of different design features of facilities and equipment of pumping-circulatory systems for well washing with muds have been applied. Computer modeling has been performed to assess the risks of pumping-circulatory station operation; theoretical and experimental data have been evaluated and generalized to develop environmentally friendly pumping-circulatory system. Findings. Improved design of a pumping-circulatory system which components are made of elastic (e.g. rubber-textile) materials has been proposed; the design provides air-tightness and prevents harmful substances from penetrating into the environment. Modernized pumping-circulatory system allows obtaining efficient operation results since it meets following requirements: quick readjustment to the drilling mode under certain conditions; minimum time for transportation to the operating site, assembling and disassembling; compactness and mobility; convenient and safe labor conditions for the personnel; and considerable damage-resistance. Originality. The paper demonstrates the approach aimed at the increase of environmental safety level, labor protection, and efficiency of operating processes in terms of pumping-circulatory system based on stage-by-stage study of different sections of the equipment, technological processes, and impact of the related substances. The research has made it possible to determine the ways for the improvement of separate equipment units as well as to define their positioning and provide proper operation modes. That approach, aimed at the increase of the environmental safety level of the industry, is appropriate to be applied at other stages of the life cycle of oil and gas industry.

Мета. Вдосконалення насосно-циркуляційної системи бурової установки для покращення показників екологічної безпеки, надійності та зручності при спорудженні нафтогазових свердловин. Методика. Використано методи системного аналізу умов і досвіду експлуатації різноманітних конструктивних особливостей пристроїв та обладнання насосно-циркуляційних систем для промивання свердловин буровими розчинами. Проведено комп’ютерне моделювання оцінки ризиків при роботі насосно-циркуляційної системи, а також оцінювання й узагальнення теоретичних та експериментальних даних для можливості створення екологічно безпечної насосно-циркуляційної системи. Результати. Запропоновано вдосконалену схему насосно-циркуляційної системи, особливостями якої є виконання складових з еластичного матеріалу (наприклад, гумовотканинного), який забезпечує герметичність та ізоляцію шкідливих речовин від потрапляння в навколишнє середовище. Модернізована насосно-циркуляційна система, з точки зору досягнення ефективних виробничих результатів, задовольняє наступні вимоги: оперативно переналагоджується на метод буріння, який відповідає конкретним умовам; має мінімальні витрати часу на перевезення до місця роботи, монтаж і демонтаж; є компактною для підвищення маневреності; має комфортні та безпечні умови праці для обслуговуючого персоналу; володіє мінімальною схильністю до ушкоджень. Наукова новизна. В роботі продемонстровано підхід для підвищення рівня екологічної безпеки, охорони праці та якості виробничих процесів на прикладі насосно-циркуляційної системи, який базується на поетапному дослідженні різних ділянок обладнання, технологічних процесів і впливу речовин, що їх супроводжують. Це дало можливість встановити напрями вдосконалення обладнання: підібрати найбільш відповідні матеріали для виконання окремих одиниць обладнання, визначити їх розташування та забезпечити необхідні режими роботи. Такий підхід для підвищення рівня екологічної безпеки доцільно використовувати й на інших етапах життєвого циклу нафтогазової галузі. Практична значимість. Запропонована насосно-циркуляційна система потребує мінімальних фінансових витрат на транспортування, монтаж, експлуатацію, обслуговування й демонтаж.

Цель. Совершенствование насосно-циркуляционной системы буровой установки для улучшения показателей экологической безопасности, надежности и удобства при сооружении нефтегазовых скважин. Методика. Использованы методы системного анализа условий и опыта эксплуатации различных конструктивных особенностей устройств и оборудования насосно-циркуляционных систем для промывки скважин буровыми растворами. Проведено компьютерное моделирование оценки рисков при работе насосно-циркуля-ционной системы, а также оценка и обобщение теоретических и экспериментальных данных для возможности создания экологически безопасной насосно-циркуляционной системы. Результаты. Предложена усовершенствованная схема насосно-циркуляционной системы, особенностями которой является выполнение составляющих из эластичного материала (например, резинотканевого), обеспечивающего герметичность и изоляцию вредных веществ от попадания в окружающую среду. Модернизированная насосно-циркуляционная система, с точки зрения достижения эффективных производственных результатов, удовлетворяет следующим требованиям: оперативно переналаживается на метод бурения, который соответствует конкретным условиям; имеет минимальные затраты времени на перевозку до места работы, монтаж и демонтаж; является компактной для повышения маневренности; имеет комфортные и безопасные условия труда для обслуживающего персонала; обладает минимальной склонностью к повреждениям. Научная новизна. В работе продемонстрирован подход для повышения уровня экологической безопасности, охраны труда и качества производственных процессов на примере насосно-циркуляционной системы, основанный на поэтапном исследовании различных участков оборудования, технологических процессов и влиянии сопровождающих веществ. Это позволило установить направления совершенствования оборудования: подобрать наиболее подходящие материалы для выполнения отдельных единиц оборудования, определить их расположение и обеспечить необходимые режимы работы. Такой подход для повышения уровня экологической безопасности целесообразно использовать и на других этапах жизненного цикла нефтегазовой отрасли. Практическая значимость. Предложенная насосно-циркуляционная система требует минимальных финансовых затрат на транспортировку, монтаж, эксплуатацию, обслуживание и демонтаж.