Узел катушечного вала и вспомогательная лебедка

Узел катушечного вала и вспомогательная лебедка вклю­чают катушки, катушечный вал в сборе и барабан вспомога­тельной лебедки (см. рис. 3.2).

Катушки представляют собой вращающиеся барабаны с приводом от промежуточного вала. Катушки бывают механи­ческого и фрикционного типов.

Фрикционные катушки используют для передвижения тяже­лых предметов по полу вышки с помощью пенькового каната.

Механические катушки расположены на противоположных сторонах лебедки и предназначены для свинчивания. На ка­тушки навивается стальной канат необходимой длины, который соединяется с машинными ключами. Канат, идущий от катушки со стороны пульта бурильщика, называют канатом свинчива­ния, а соответствующий машинный ключ — ключом свинчива­ния. Этот ключ применяют для закрепления замков бурильных труб при спуске бурильной колонны в скважину.

Механическая катушка на противоположной от пульта бу­рильщика стороне называют катушкой развинчивания, а соот­ветствующие канат и машинный ключ—канатом и ключом развинчивания. Последний применяют для раскрепления зам­ков бурильных труб при подъеме бурильной колонны из сква­жины.

Вспомогательная лебедка (или, так называемый, барабан для подъема грунтоноски) использует стальной канат малого диаметра (обычно 14,3 мм) длиной, достаточной для спуска на забой скважины и подъема различных приборов. Например, инклинометр может быть спущен по бурильной колонне до по­садки на посадочную втулку над долотом. После истечения времени завода часового механизма включается узел замера и пробивается отверстие на круговой диаграмме, затем инклино­метр поднимают вспомогательной лебедкой. Положение отвер­стия на диаграмме показывает угол отклонения скважины от вертикали.

ГЛАВНЫЙ ПРИВОДНОЙ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛЫ

На многих современных буровых установках используют силовые приводы дизель-электрического типа, причем дизели применяют для получения электроэнергии. Для передачи энер­гии к приводным двигателям, ротору и насосам используют электрические кабели (см. рис. 3.2).

Главный приводной вал оснащен двумя звездочками, соеди­ненными роликовыми цепями с быстро- и тихоходной звездоч­ками промежуточного вала. Промежуточный вал соединен с ка­тушечным валом и валом барабана лебедки роликовыми це­пями через звездочки (см. рис. 3.2).

Сцепление быстро- и тихоходных звездочек катушечного вала и подъемного барабана достигается за счет скользящих зубчатых муфт.

В результате сочетания быстро- и тихоходных звездочек цепных передач на промежуточном валу и пневматических муфт (быстрой и тихой) на валу барабана последний имеет четырехскоростную коробку скоростей. Обратное вращение обеспечивается изменением направления вращения электродви­гателей постоянного тока. Управление скоростью осуществля­ется с пульта бурильщика ножным или ручным регулятором.

УЗЕЛ КОНТРПРИВОДА РОТОРА

Вал контрпривода необходим, если ротор имеет привод не­посредственно от лебедки. Узел контрпривода содержит меха­низмы, необходимые для передачи вращения ротору. Оборудо­вание включает приводную роторную цепь и звездочки, пнев­матическую муфту, инерционный тормоз и пульт управления. Однако в большинстве современных буровых установок ротор имеет независимый привод от отдельного двигателя постоян­ного тока.

ТАЛЕВАЯ СИСТЕМА

Для спуска и подъема бурильной колонны применяют тале­вую систему, в которой канат намотан на несколько неподвиж­ных и движущихся блоков.

Набор шкивов служит для увеличения натяжения одной хо­довой струны каната барабаном лебедки, что позволяет спус­кать и поднимать бурильные и обсадные колонны большого веса. Без учета трения в шкивах натяжение ходовой струны приблизительно равно отношению общего веса на крюке к числу струн между набором шкивов-блоков.

КРОНБЛОК

Кронблок представляет собой устройство, направляющее канат от подъемного барабана к талевому блоку. Кронблок неподвижно закреплен в верхней части вышки. Он имеет не­сколько шкивов, смонтированных на неподвижном валу, при этом каждый шкив работает как отдельный блок. Талевый ка­нат навивается последовательно на шкивы кронблока и тале­вого блока, причем неподвижный конец идет на зажимное уст­ройство крепления мертвого конца.

Конец каната, идущий от барабана лебедки к кронблоку, называется ходовым.

Во время СПО на барабан лебедки навивается канат дли­ной, значительно большей длины ходовой струны или длины перемещения талевого блока. Скорость ходовой струны равна произведению количества струн на скорость талевого блока.

Кронблок расположен так, что шкив ходовой струны нахо­дится около плоскости, проходящей через середину барабана лебедки.

Угол между ходовой струной и вертикалью называется уг­лом отклонения (см. рис. 3.1). Угол отклонения должен быть менее 1,5° для уменьшения износа каната и исключения непра­вильной намотки [З].

Обычно Кронблок установлен на стальной раме. Шкивы кронблока размещены параллельно друг другу на валу. Каж­дый шкив закреплен на двухрядном коническом роликовом подшипнике для уменьшения трения. Кроме того, на кронблоке расположен шкив для каната вспомогательной лебедки. Малый шкив для пенькового каната от фрикционных катушек также может быть закреплен на кронблоке.

ТАЛЕВЫЙ БЛОК И БУРОВОЙ КРЮК

Талевый блок по конструкции аналогичен кронблоку, имеет несколько отдельно закрепленных шкивов или блоков. Шкивы изготовляют из высококачественной стали. Каждый шкив ус­тановлен на антифрикционных подшипниках большого диа­метра. Подшипники смазывают консистентной смазкой через канал в валу, на котором установлены шкивы. В общем слу­чае диаметры шкивов кронблока и талевого блока должны быть в 30—35 раз больше диаметра талевого каната, чтобы ис­ключить износ и продлить срок службы каната. Канавки шкива — конической формы и входят в контакт с другой по­верхностью каната под углом 150° [З]. Талевый блок должен удовлетворять следующим требованиям [3]:

· быть коротким и малогабаритным, чтобы не занимать боль­шого пространства в верхней части вышки;

· иметь низко расположенный центр тяжести, чтобы противо­стоять опрокидывающему моменту из-за различий в навивке;

· быть тяжелым, чтобы преодолеть трение каната о талевую систему при спуске ненагруженного блока;

· не иметь выступов и острых кромок в целяхбезопасности рабочих.

Талевый блок часто совмещают с крюком в одно устрой­ство, называемое крюкоблоком. Крюк используют для соеди­нения талевого блока с вертлюгом и бурильной колонной.

МЕХАНИЗМ КРЕПЛЕНИЯ НЕПОДВИЖНОЙ СТРУНЫ ТАЛЕВОГО КАНАТА И.ИНДИКАТОР ВЕСА

Механизм крепления неподвижной струны талевого каната состоит из станины и медленно вращающегося барабана, ук­репленных на полу вышки или подвышечном основании. С по­мощью этого устройства можно закрепить неподвижную струну и измерить вес на крюке.

Вес на крюке измеряют с помощью трансформатора дав­ления, который установлен между плечом рычага барабана и. выступом станины. При спуске или подъеме груза на крюке в неподвижной струне возникает напряжение, обусловленное натяжением. Это натяжение преобразуется в гидравлическое давление в трансформаторе, которое передается по наполнен­ному жидкостью трубопроводу к показывающему прибору — манометру, установленному на пульте бурильщика.

В процессе бурения часть веса на крюке передается на до­лото, причем величина нагрузки на долото зависит от размера и типа долота и свойств разбуриваемой породы. Индикатор веса снабжен двумя указателями: один показывает общий вес на крюке, второй — нагрузку на долото.

Для замера общего веса на крюке используют трансформа­тор давления в виде мембраны, устанавливаемой под ногой вышки. В этом случае напряжение в трансформаторе переда­ется к индикатору веса на пульте бурильщика через трубопро­вод высокого давления.

ТАЛЕВЫЕ КАНАТЫ

Талевый канат изготовлен из нескольких прядей проволоки, навитых вокруг стального сердечника. Каждая прядь состоит из нескольких тонких проволок, навитых вокруг центрального сердечника. Существуют различные типы проволочных канатов:

с круглой прядью, с плоской прядью, нераскручивающиеся (запорные свивки), полу нераскручивающиеся, многопрядные.

Принципиальные различия между ними - конструкция, вес единицы длины, прочность на разрыв, число проволок в каж­дой пряди, количество прядей и тип сердечника. В бурении ис­пользуют только канаты с круглой прядью.

КАНАТЫ С КРУГЛОЙ ПРЯДЬЮ

Канаты с круглой прядью наиболее широко используют в процессе СПО при бурении и в горнодобывающей промыш­ленности. Они более гибкие и экономичные, чем канаты дру­гих типов, но требуют большего ухода.

Канаты с круглой прядью состоят из шести прядей, нави­тых вокруг органического волокнистого сердечника или вокруг проволочного каната, используемого в качестве сердечника. Ка­наты с середниками данного типа могут быть с одной или с не­сколькими центральными проволоками.

Канаты тросовой конструкции классифицируются по числу прядей, проволок в пряди и типу сердечника. На рис. 3.6 изо­бражены канаты следующих типов:

тип А или 6Х9/9/1, что означает шесть прядей, каждая из которых состоит из девяти наружных и девяти внутренних про­волок и одного центрального сердечника; канат этого типа также можно обозначить 6Х19, что означает шесть прядей, со­держащих девятнадцать проволок;

тип С или 6Х 10/5/5/1 (или 6Х21).

Канаты с круглой прядью подразделяют по способу свивки прядей и проволок в прядях. Различают два типа свивки.

Свивка Ленга. Проволоки в прядях и пряди в канате этого типа свиты в одном направлении. Таким образом, свивка Ленга может быть правой или левой в зависимости от направления свивки. Этот тип свивки увеличивает износостойкость каната, однако они способны раскручиваться, если освободить их концы (кроме случая, когда проволоки до свивки в пряди предвари­тельно деформируются и приобретают геометрические формы, соответствующие их положению в готовом канате).

Обычная свивка. При такой свивке проволоки в прядях и пряди в канате свивают в противоположных направлениях. Ка­наты этого типа имеют малую площадь износа и укороченный

Рис. 3.6. Типовые конструкции проволочных канатов [7]:

А, б.—6х19 типа «Сил» с органическим сердечником и независимым сердечником в виде проволочного троса; в, г — 6х21 и 6х25 с органическими сердечниками; д — 6х25 с независимым сердечником в виде проволочного троса; е — 6х25 типа «Вэрингтон Сил» с независимым сердечником в виде проволочного троса

срок службы. Основное преимущество этих канатов — простота установки и эксплуатации по сравнению с канатами со свивкой Ленга.