Ресурс и наработка талевого каната, условия замены его на новый

БУ – буровая установка;

2900 – максимальная глубина бурения, м;

200 – допускаемая нагрузка на крюке, тс;

ЭП – вид привода основных машин;

К – конструктивное исполнение (для кустового бурения);

БМ – вид компоновки, определяющей монтажеспособность (БМ – блочно-модульное исполнение, У – универсальной монтажеспособности).

31 Конструкции вертлюгов, основные параметры, маркировка

Выбор основных параметров

Параметры вертлюгов должны соответствовать аналогичным параметрам подъёмного механизма и буровых насосов.

Допускаемая статическая нагрузка должна быть ≥ допускаемой нагрузки на крюке.

Динамическая нагрузка устанавливается из условия обеспечения расчётного ресурса основной опоры вертлюга при вращении с n = 100 об/мин в течение 3000 часов. Рассчитывается по наиболее тяжёлой бурильной колонне

,

где С – динамическая нагрузка на главную опору;

G_БК – наибольший вес бурильной колонны.

Максимальное давление прокачиваемой жидкости должно быть ≥ наибольшего давления насосов бур установки сооответствующего класса.

Диаметр проходного отверстия в стволе принимается из опыта конструирования равным 75 мм.

Частота вращения ствола совпадает с частотой вращения ротора и изменяется от 15 до 300 об/мин.

Высота штропов принимается от 2,6 до 3,1 м.

УВ-250(2500кН),320,450

32 Назначение основных и вспомогательных тормозов буровой лебёдки

По назначению делятся на основные и вспомогательные.

Основные предназначены для остановки в конце движения. В качестве их используются ленточные фрикционные тормоза.

Вспомогательные – для длительного торможения с целью снижения скорости движения (для остановки не предназначены). К ним относятся гидродинамические и электромагнитные тормоза.

Включение и выключение тормозных устройств осуществляется посредством механического, пневматического или электроприводов, снабжённых ручным или дистанционным управлением. Последнее обеспечивает автоматическую остановку в аварийных ситуациях.

Механические муфты

По назначению подразделяются на:

а) постоянные, которые не допускают разъ­единения валов в процессе работы машины.

б) сцепные, которые служат для соединения и разъединения валов на ходу или при кратковременных остановках.

В качестве постоянных используются подвижные муфты, допускающие взаимное смещение валов. К подвижным муфтам относятся:

а) жесткие компенсиру­ющие,

б) шарнирные,

в) упругие.

Накладки шино-пневматических муфт изготовляют из ретинакса и других фрикционных ма­териалов, обычно используемых для ленточных тормозов буровой лебедки

Сцепные муфты

Используются при частых пусках и остановках, при необходимости изменения режима работы и реверсировании. Вращающий момент передается зацеплением (сцепные кулачко­вые и зубчатые муфты) либо силами трения (фрикционные сцеп­ные муфты).

1). Кулачковые и зубчатые муфты по сравнению с фрикционными проще по конструкции и имеют значительно меньшие габариты и массу. Основной недостаток их – невозможность включения на быстром ходу.

Фрикционные муфты

Передают вращающий момент за счет сил трения между пластинами или дисками ведущей и ведомой полумуфт. Позволяют осуществить плавное сцепление валов при любой ча­стоте их вращения.

38 Крюки и крюкоблоки, их устройство, параметры

Предназначены для:

подвешивания вертлюга и бурильной колонны при бурении скважины;

подвешивания с помощью штропов и элеватора колонн бурильных и обсадных труб при СПО;

подвешивания и перемещения тяжёлого оборудования при монтажно-демонтажных работах и инструмента при бурении скважины.

Крюки используются при ручной расстановке свечей. При использовании АСП и двухсекционного талевого блока крюки заменяются автоматическими элеваторами. При бурении вертлюг присоединяется к автоматическому элеватору при помощи дополнительной подвески.

Крюки бывают 3-х видов:

с шарнирным соединением с талевым блоком;

с универсальным соединением (шарнирно и жёстко);

с жёстким соединением – крюкоблоки.

Крюкоблоки имеют меньшую длину, массу и используются при ручной расстановке свечей.

Используются только трёхрогие крюки. Крюк состоит из литого корпуса и собственно крюка. Основной рог используется для подвешивания вертлюга при бурении скважины, а два боковых – для штропов элеватора при проведении СПО.

Крюки подразделяются на кованные, пластинчатые (из склёпанных между собой стальных пластин) и литые из стали. Литые проще в изготовлении и легче.

В корпусе крюка размещаются: оси штропов, упорный подшипник, ствол, пружина, гидроамортизатор, защёлка ит.д.

Подшипник служит для лёгкости поворота при захвате свечей или их свинчивании при СПО. Пружина – для подскока ниппеля из муфты замка при отвинчивании. Гидроамортизатор – для смягчения подскока. Защёлка – для предотвращения проворачивания при СПО.

В талевых механизмах буровых установок, оснащённых комплексом АСП вместо крюка используется автоматический элеватор. Соединение вертлюга с автоматическим элеватором осуществляется посредством устройства, (рис. 6) состоящего из петлевых штропов 2, переходной скобы 3 и траверсы 5, которая надевается на штроп 7 вертлюга и соединяется с переходной скобой осью 4. Положение траверсы фиксируется рамками 6, закреплёнными на штропе хомутами 8. Вертлюг подвешивается к талевому механизму с помощью штропов 2, соединяющих переходную скобу с автоматическим элеватором 1, установленным на талевом блоке.

40 Гидротрансформаторы, их назначение и основные параметры

Это устройства для передачи мощности от двигателей лебедке, насосам, ротору и другим потребителям энергии буровой установки.

Их функции:

1) регулирование момента (М) и частоты вращения (n) лебедки и ротора;

2) регулирование числа ходов поршней насоса;

3) суммирование мощности двигателей при групповом и много­моторном приводе;

4) распределение мощности между лебедкой, насосами и рото­ром при групповым приводом;

5) плавное включение и защита двигателей от пере­грузок;

6) реверсирование лебедки и ротора, приводимых от ДВС.

В приводе используются механические, гидравлические, электрические и пневматические передачи. Гидравлические и электрические используются в сочетании с механическими, образуя гид­ромеханические и электромеханические передачи.

Гидромеханические передачи

Механические передачи сочетаются с гидродинамическими. В основном используются гидротрансформаторы, из-за сложной системы управления гидромуфты используются реже.

Преобразование момента в гидротрансформаторе происходит в результате воздействия лопаток реактора на скорость и направление потока жидкости, поступающей из насосного колеса на турбинное. К.п.д. его 0,8ч0,92. В комплексном имеется муфта свободного хода (МСХ), которая позволяет ему работать в режимах гидромуфты и гидротрансформатора.

В приводе буровых установок гидротрансформаторы используются в основном в сочетании с дизелями и называются дизель-гидравлическими агрегатами. Гидромеханические передачи улучшают пусковые и регулировочные характеристики привода, но к.п.д. их ниже, чем привода с механическими передачами

41 Состав буровых установок, требования предъявляемые к ним

Состав буровых установок

1). Основное буровое оборудование: талевый механизм, лебёдка, вертлюг, ротор, привод, насосы, топливо-масло установка, дизель-генераторная электростанция, компрессоры и пневмосистема управления;

2). Буровые сооружения: вышка, основания блоков, приёмные мостки, укрытия блоков и т.д.);

3). Оборудование для приготовления, очистки и регенерации бурового раствора: блок приготовления, вибросита, песко- и илоотделители, центрифуга, подпорные насосы, ёмкости и т.д.;

4). Оборудование для механизации трудоёмких работ: регулятор подачи долота, механизмы автоматизации спускоподъемных операций (АСП), пневмоклиновой захват, вспомогательная лебёдка, пневмораскрепители и т.д.; 5). Манифольд: нагнетательная линия насосов, запорные и предохранительные устройства, стояк, буровой рукав; 6). Устройства для обогрева блоков буровой установки: котельные, радиаторы, воздухотеплогенераторы, электронагреватели и др.;7). Коммуникации: электрокабели, водо- паро- масло- пневмо и топливо проводы.

Требования, предъявляемые к машинам и оборудованию для бурения скважин:

технические – соответствие мировым стандартам и требованиям современной технологии бурения;

- технологические – оптимальные материальные и трудовые затраты на изготовление;

- эксплуатационные – доступность и удобство технического обслуживания и ремонтов, высокая ремонтопригодность;

- экономические – минимальные производственные и эксплуатационные расходы;

- социальные – безопасность работы, лёгкость управления и обслуживания, выполнение эргономических требований;

- специальные – ограничение площади, занимаемой буровой установкой, ограничение массы узлов и блоков, монтажеспособность, взрывобезопасность электрооборудования и т.д.

42 Материалы для ленточных тормозов

Накладки шино-пневматических муфт изготовляют из ретинакса и других фрикционных ма­териалов, обычно используемых для ленточных тормозов буровой лебедки.

43 Гидроциклоны, их конструкция, песко- и илоотделители

В циркуляционных системах используются пескоотделители ПГ-50, ПГ-60/300, ГЦК 360М и илоотделители ИГ-45/75, ИГ-45М.

Пескоотделители ПГ-50 (рис. 12.3) состоят из 4-х гидро­циклонов диаметром 150 мм, расположенных в один ряд.

1 – коллектор; 2 – гидроциклоны; 3 – рама; 4 – шламосборник; 5 - отводы; 7 – труба для выгрузки шлама

Рисунок 12.3 – Пескоотделители ПГ-50

В илоотделителях ИГ-45 (рис. 12.4) используются шестнад­цать гидроциклонов диаметром 75 мм, расположенных в два ряда.

Корпус гидроцикло­нов имеет разъемную конструкцию и состоит из силуминовых литых цилиндров, конуса и обоймы для шламовой насадки. Контактирующие с буровым раствором поверхности, покрывают резино­вым чехлом. Насадки изготовляют из износостойких сталей и сплавов.

1 – коллектор; 2 – гидроциклоны; 3 – рама; 4 – шламосборник; 5 - отводы; 7 – труба для выгрузки шлама

Рисунок 12.4 – Илоотделитель ИГ-45

В гидроциклон 1 (рис. 12.5) буровой раствор подается под давле­нием по питающей насадке 4. Бла­годаря тангенциальному располо­жению питающей насадки буровой раствор интенсивно вращается от­носительно оси гидроциклона. Крупные и тяжелые частицы, содержащиеся в буровом растворе, отбрасываются центробежными си­лами во внешний поток. Опускаясь по винтообразной траектории, частицы удаляются через шламовую насадку 3 в находящийся под гидроциклоном шламосборник.

Мелкие частицы оказываются во внутреннем восходящем потоке, создаваемом в результате обра­зования вдоль оси гидроциклона воздушно-

1 – гидроциклон; 2 – конус; 3 – шламовая насадка; 4 – питающая насадка; 5 – патрубок

Рисунок 12.5 – Конструктивная схема гидроциклона

жидкостного столба пониженного давления. Восходящий поток очищенного бурового раствора направляется к сливному насадку и по патрубку 5 поступает в приемную емкость циркуляционной системы.

45 расчет и Выбор основных параметров роторов

1). Диаметр проходного отверстия в столе ротора выбирается исходя из выражения

,

где D_ст – диаметр отверстия в столе ротора,

D_д – диаметр долота при бурении под направление,

δ = 30÷50 мм – зазор для свободного прохождения долота.

2). Проходное отверстие вкладышей стола для всех роторов принято равным 225 мм.

3). Допускаемая статическая нагрузка на стол ротора определяется из условия

,

где G_мах – масса наиболее тяжёлой колонны обсадных труб,

Р_ст – допускаемая статическая нагрузка на стол ротора,

С_о – статическая грузоподъёмность основной опоры.

Запас грузоподъёмности принимается

.

Для примера; диаметры подшипников для роторов Р-560 – 750х1000, Р- 950 – 1060х1280, Р-1260 – 1400х1630.

4). Частота вращения стола ротора выбирается в зависимости от режима бурения. Наибольшее её значение – 350 об/мин, наименьшее – 15 об/мин. Для обратного вращения достаточно 1-ой или 2-х скоростей от 15 до 50 об/мин.

5). Мощность ротора должна быть достаточной для вращения бур. колонны, долота и разрушения забоя скважины

,

где N_хв – мощность на холостое вращение бурильной колонны,

N_д – мощность на вращение долота и разрушение забоя,

η – к.п.д. учитывающий потери в трущихся частях ротора.

Мощность на холостое вращение бурильной колонны на каждую 1000 м глубины при плотности бурового раствора 1200 кг/м³ при различных диаметра труб можно найти по таблице

Мощность, расходуемая на вращение долота и разрушение забоя, определяется по формуле

,

где μ_о – коэффициент сопротивления долота (для алмазных и шарошечных = 0,2÷0,4, твёрдосплавных режущего типа = 0,4÷0,8),

Р – осевая нагрузка на долото,

n – частота вращения долота,

R_ср – средний радиус долота, для шарошечных долот = D_Д/3.

Максимальный вращающий момент определяется из выражения

,

где n_мин – минимальная частота вращения ротора.

Базовое расстояние – измеряется от оси ротора до 1-го ряда зубьев цепной звёздочки на быстроходном валу ротора.

48 Конструкции шкивов кронблоков и талевых блоков

Секция кронблока представлена на рисунке 4, состоит из оси 1, на которой установлены шкивы 4, вращающиеся на подшипниках качения 2. В зависимости от грузоподъемности кронблока шкивы устанавливают на двух роликовых либо сдвоенных подшипниках с коническими роликами. Последние имеют общее наружное кольцо и два внутренних. Между подшипниками соседних шкивов на оси имеются распорные кольца 7, благодаря которым исключается трение ступиц смежных шкивов, вращающихся с различной частотой. Между наружными кольцами роликоподшипников в ступицах шкивов устанавливаются разрезные пружинные кольца 3, а на оси — распорные кольца 5 с проточкой и отверстиями для выхода смазки к подшипникам. Через масленки 11, продольные 8 и радиальные 6 отверстия в оси смазка подается ручным насосом в полость между кольцами 3 и 5 подшипников шкива.

Для сохранения смазки и защиты подшипников от загрязнения используются фланцевые крышки 9, закрепленные на ступицах шкивов. В других конструкциях для этого используются лабиринтные уплотнения, состоящие из колец, запрессованных в ступицу и входящих в кольцевой паз ступицы соседнего шкива. Осевые зазоры подшипников регулируются гайкой 12, предохраняемой от отвертывания винтом 10 либо стопорной шайбой.

Шкивы и подшипники кронблоков изнашиваются неравномерно. Опыт показывает, что наибольшему износу подвергаются подшипники и канавки шкива, огибаемого ходовой струной талевого каната, и соседних с ним быстровращающихся шкивов. Секционное расположение шкивов позволяет обеспечить их равномернее изнашивание путем поворота каждой секции на 180° либо их перестановки, если число шкивов в секциях одинаковое. Благо-даря этому увеличивается срок службы кронблока.

Секции шкивов закрываются кожухами. Для предотвращения выскакивания каната из канавки шкива зазор между шкивами и кожухом не должен превышать 0,15 диаметра каната. При больших зазорах канат может соскочить и оказаться затянутым между смежными шкивами. В результате этого часть рабочих струн разгружается, а из-за перегрузки оставшихся в работе струн может произойти обрыв каната.

49 Всасывающие линии и манифольд

Всасывающая линия - участок трубопровода, по ко­торому раствор подводится из приёмной емкости к насосу.

Длина её должна быть минимально возмож­ной, а диаметр труб – не менее диаметра прием­ного коллектора бурового насоса.

На конце её устанавливают сетчатый фильтр, площадь которого в свету должна быть не менее площади сечения труб.

Всасывающий трубопровод крепят к насосу посредством фланцевого соединения, уплотняемого лис­товой прокладкой из резины. Неточность монтажа компенсируется подвижными соединитель­ными муфтами (компенсаторами). Для предотвращения замерзания всасывающие линии покрывают теплоизоляцион­ным материалом.

Манифольд – участок тру­бопровода между буровым насосом и вертлюгом. Буровые насосы имеют индивиду­альные всасывающие линии и общий манифольд.

Стояк представляет собой на­бор трубных секций, имеющих линзовые соединения. К стояку крепится изогнутое колено для присоединения бурового рукава, по которому раствор подается в вертлюг.

Для плавного перевода бурового насоса с холостого режима работы на рабочий применяют дроссельно-запорное устройство которое приводится в действие сжатым воздухом. Уп­равление этим устройством осуществляется четырехклапанным краном, установленным на пульте управления.

Трубные секции манифольда соединяются быстроразъемными замковыми соединениями (рис. 12.10). Между отдельными блоками буровой установки трубы манифольда соединяются мон­тажными компенсаторами, обеспечивающими угло­вое смещение соединяемых труб на 10° и линейное их смещение до 200 мм.

Крепление манифольда к основанию буровой уста­новки и вышке осуществляется при помощи хомутовых соединений. Манифольды изготовляют с рабочим давлением 20, 25, 32 и 40 МПа в зависимости от класса буровой уста­новки. Пробное давление составляет соответственно 30, 38, 48 и 60 МПа. Трубы имеют диаметр проходного отверстия 80, 100 и 125 мм.

Силовые передачи

Это устройства для передачи мощности от двигателей лебедке, насосам, ротору и другим потребителям энергии буровой установки.

Их функции:

1) регулирование момента (М) и частоты вращения (n) лебедки и ротора;

2) регулирование числа ходов поршней насоса;

3) суммирование мощности двигателей при групповом и много­моторном приводе;

4) распределение мощности между лебедкой, насосами и рото­ром при групповым