Госник
.pdf
|
З |
|
длина всех активных зазоров. |
|
|
||
|
|
|
6.6.ПОРОШКОВЫЙ ЭЛЕКТРОТОРМОЗ Отличается от электродинамического тормоза тем, что воздушный зазор между статором и ротором заполнен ферромагнитным
порошком, который повышает магнитную проницаемость зазора в результате чего повышается величина тормозного момента. В таком тормозе тормозной момент почти не зависит от частоты вращения. Недостаток: износ и истирание порошка, необходимость уплотнения его специальными магнитными сальниками. Данным томозом можно тормозить барабан до полного торможения. Магнитный порошок засыпают во внутреннюю полость через специальное отверстие, частицы диаметром 40…200 мКм.
Тормозной момент: |
|
2 R |
|
B |
|
||
|
|
М |
|
2 |
; |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
напряжение сдвига при заданной величине индукции в зазоре; |
|||||
|
|||||||
|
R средний радиус ротора; |
|
|
|
|
|
|
|
длина всех активных зазоров; |
|
|
|
|||
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
ширина всех активных зазоров. |
|
|
|
||
Тормозной момент зависит от тока возбуждения и электрической системы и может плавно изменяться от нуля до максимума. Тормозной момент выбирается из следующего условия:
1) для электродинамического тормоза:
где
2)
|
|
|
|
М |
т |
М |
ст |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
М |
ст |
|
статический момент вращения от веса наиболее тяжелой колонны труб. |
||||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|||||||||
для порошкового электротормоза: |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
М |
т |
М |
ст |
М |
ин |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
где |
М |
ин |
|
вращающий момент от действия инерционных сил при наибольшей массе |
|
|
|||
|
|
|
|
колонны и угловом замедлении.
На рисунке представлена характерстика тормозов.
1-гидродинамический тормоз;
2-порошковый электротормоз;
3-электродинамический тормоз.
11. Тахограмма подъема бурильного инструмента. Определение машинного времени.
Изменения скорости за время подъема и спуска одной свечи изображаются тахограммой. Для подъемных механизмов характерна трехпериодная тахограмма подъема, имеющая трапецеидальную форму (рис. Х1.9)
Рис. Х1-.9. Тахограмма подъема Рассмотрим подробнее процесс движения талевой системы при СПО для
определения действительной скорости крюка.
Подъем крюка под нагрузкой при помощи лебедки происходит при извлечении колонны из скважины, а без нагрузки - при ее опускании.
Каждый цикл подъема (рис.1) или спуска колонны на длину свечи может состоять из двух или трех периодов: периода разгона tр, в течение которого крюк увеличивает скорость движения; периода установившейся скорости движения tу и периода замедления движения tт до полной остановки. В некоторых случаях период установившегося движения может быть очень
небольшим или отсутствовать кривая (2).
Действительная средняя механическая скорость крюка при подъеме или спуске на длину свечи с учетом разгона и торможения определяется по формуле: υК СР П = h/(tp+tу+tT);
Здесь h – длина хода крюка, м (при расчетах можно принимать h = а*Lc, где Lс—длина свечи, а =1,01÷1,02 –коэффициент, учитывающий отношение хода крюка к длине свечи).
На графиках (рис.1) показаны по два случая подъема и спуска нагруженного крюка. Кривая 1 соответствует большой мощности на крюке и максимальной скорости подъема крюка υк мах п и кривая 2 – недостаточной мощности на крюке при неправильно выбранной максимальной скорости его подъема υ’к мах п но большей, чем скорость υк мах п в первом случае (рис.1). Из этих диаграмм видно, что во втором случае, вследствие более медленного разгона, время разгона tрп’ и общее время подъема tп’ крюка на длину свечи больше, чем время tрп и tп, достигаемое в первом случае.
Рис 1 Диаграмма (тахограмма) подъема колонны на длину свечи с различными скоростями Действительная механическая скорость крюка при подъеме зависит от длины каната,
наматываемого на первый и последний ряды барабана, и от интенсивности разгона. Она может отличаться от скорости, определенной по среднему ряду навивки каната, на 3 - 8 %. При практических расчетах этой ошибкой можно пренебречь.
Период установившейся скорости движения tу=tп – tрп – tтп, где tп – машинное время подъема колонны на длину свечи, с; tрп – время разгона крюка при подъеме, с; tтп – время торможения при подъеме, с.
Средняя механическая скорость подъема всегда меньше скорости, обеспечиваемой при полной (номинальной) частоте вращения двигателя, из-за невозможности мгновенного пуска и торможения буровой лебедки.
При ручной расстановке свечей продолжительность СПО слагается из следующих
элементов
tСПО=tП +tСП +tПЭ +tСПЭ +tМРП +tМСР
где tП и tСП – машинное время соответственно подъема и спуска бурильных труб;
tПЭ и tСПЭ – машинное время соответственно подъема и спуска ненагруженного элеватора; tМРП tМСР – время машинно-ручных операций при подъеме и спуске бурильных труб.
12. Механизация спуско-подъемных операций (СПО). Оборудование и инструмент для СПО.
Буровая установка снабжается комплексом механизмов и инструмента для захвата, подъема, удерживания на весу или на столе ротора бурильной или обсадной колонны при свинчивании и развинчивании труб, извлекаемых или спускаемых в скважину, а также для свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб при спуско-подъемных операциях. Эти операции осуществляются при помощи элеваторов, клиновых захватов, предохранительных поясов, механических, машинных и круговых ключей.
В практике бурения скважин используются два способа захвата и подвешивания бурильных и обсадных колонн: за заплечик - уступ замка или за тело трубы - за счет ее обжатия.
Элеваторы бывают: корпусные, створчатые, автоматические.
Корпусной элеватор:
1 – корпус;
2 – стопорное устройство;
3 – предохранительная планка;
4 – рукоять;
5 – створка;
6 – пружинная защелка.
Данный элеватор выполняется из стали 40 грузоподъемностью до 120 тонн, и из стали 40 ХН грузоподъемностью более 120
тонн. |
|
|
|
Шифр: |
|
|
|
ЭК-4’’ |
120; |
||
|
где ЭК – элеватор кованный; 4’’ – диаметр проходного отверстия в дюймах; 40 – материал; 120 – грузоподъемность, т.
Створчатый элеватор:
1,2 – створки элеватора;
3– ось, соединяющая створки;
4– проушины для штропы;
5– ручки;
6– пружинное стопорное устройство.
Шифр:
ЭЛ – 4’’
где ЭЛ – элеватор литой; 4’’ – диаметр проходного отверстия в дюймах.
Автоматический элеватор:
1 – клинья;
2 – система рычагов;
3 – пружина;
4 – ролики;
5 – корпус;
6 – свеча.
Шифр: ЭА – автоматический элеватор.
Клиновые захваты. При спуско-подъемных работах и наращивании труб для захвата и подвешивания колонн применяют автоматические клиновые и роторные захваты и ручные клинья.
Клинья поднимаются штоками, в нижней части соединенных бугельным кольцом, с помощью которого они поднимаются или опускаются. Подъем клиньев осуществляется на такую высоту, чтобы они раскрывались и через них свободно прошел замок. Управление клиновым захватом осуществляется сжатым воздухом под давлением 0,6 - 1 Мн/м2 с пульта бурильщика.
По окончании спуско-подъемных операций клинья захвата убирают, а на их место устанавливают в ротор вкладыши ведущей штанги.
Клинья роторные и пояса. Роторные клинья применяют для подвешивания бурильного инструмента на роторе. Они закладываются в конусное отверстие между трубой и вкладышами ротора. Наиболее распространены трехзвенные и многозвенные клинья, в которых корпусы шарнирно соединены.
Корпуса клиновых захватов допускают за счет смены собачек применения клиньев, предназначенных для бурильных труб двухтрех смежных размеров.
13. Инструмент для свинчивания и развинчивания бурильных труб.
Устройства для свинчивания предназначены для захвата бурильных труб и замков одного или нескольких размеров. К ним относятся: механические ключи, приспособления и механизмы для свинчивания и раскрепления резьбовых соединений. В процессе бурения иногда используют комбинированные колонны из труб нескольких диаметров, поэтому смена ключа во время спуска или подъема ее нежелательна, так как занимает много времени.
Крепление и раскрепление осуществляется верхней и нижней частями механических ключей или двумя машинными ключами и пневмораскрепителем. Механические и машинные ключи для облегчения работы с ними подвешиваются в буровой на противовесах. Механизированные ключи с автоматическим захватом, укрепляемые на колонне или шарнирах, выполняются так, чтобы их можно было убирать от оси скважины для того, чтобы не мешать работам во время бурения и других операций.
Процесс свинчивания состоит из:
1)самого свинчивания труб резьбы;
2)докрепления резьбового соединения.
Для предварительного свинчивания труб диаметром 102…140 мм необходим момент 100…500
Н
м
. Для укрепления момент
составляет 1…2
кН м
для труб диаметром 73…102 мм и 2…3
кН м
для труб диаметром 102..140 мм. Чтобы избежать порчу
резьбы частота вращения должна быть не более 60 об/мин и момент не более 0,8…1,2 |
кН м |
. Для раскрепления замков момент |
|||||
|
|||||||
может составлять 10…50 |
кН м |
, а иногда до 100 |
кН м |
. Ключи могут производить |
более 100 тыс. свинчиваний и |
||
|
|
|
|||||
развинчиваний без ремонта. Для |
докрепления и раскрепления бурильных труб используются машинные ключи. В частности |
||||||
используют ключ УМК (универсальный машинный ключ). В комплекте используют два таких ключа, которые устанавливают на подвесках. Ключ четырехзвенный.
1 – рычаг;
2,3,4,5 – челюсти;
6 – защелка.
Материал изготовления – 40ХЛ; материал пальцев – 40Х.
1,2 – ключи;
3 – нога вышки;
4 – раскрепитель.
Ключ АКБ устанавливают между лебедкой и ротором со стороны приводного вала.
Ключ ПКБ подвешивается на канатах, его вставляют в бурильную колонну, развинчивают трубу и возвращают на место.
14. Система автомат спуско-подъема (АСП). Состав оборудования, общие принципы эксплуатации и об-служивания.
Спуск и подъем бурильной колонны - сложный и трудоемкий процесс, зависящий от глубины скважины и числа рейсов долота. Существующие способы и оборудование для автоматизации этого процесса конструктивно сложные и дорогостоящие, поэтому они применяются при бурении скважин глубинной более 4000 м в тех случаях, когда большое число рейсов долота. При незначительном числе рейсов долота и меньшей глубине экономически целесообразнее использовать системы с частичной механизацией.
Для механизации СПО применяют механизмы в различных комбинациях, а для тяжелых условий работы - автоматические системы АСП-3М. В механизированных системах используются обычные талевые системы и СПО ведутся без совмещения по времени отдельных операций. При системах АСП-3М совмещаются операции спуска ненагруженного элеватора с отвинчиванием и уборкой свечи при спуске бурильной колонны или подачи к ротору и свинчивание свечей. Это требует применения более широких кронблока и талевого блока, а также усложняет монтаж вышки.
Комплекс механизмов АСП-3М
Применение АСП-3М значительно облегчает труд рабочих при СПО в процессе бурения глубоких скважин и ускоряет эти работы.
АСП обеспечивает:
совмещение по времени спуско-подъема колонны бурильных труб и ненагруженного элеватора с установкой свечи на подсвечник, выносом ее с подсвечника, а также с операциями по свинчиванию и развинчиванию свечи; механизацию свинчивания и развинчивания бурильных труб; механизацию установки свечей на подсвечник и вынос их к центру скважины;
автоматизацию управления элеватором при захвате и освобождении им колонны бурильных труб; механизацию закрепления колонны бурильных труб в роторе,
Для совмещения операций при подъеме и спуске колонн применяется специальная талевая система, состоящая из талевого блока, автоматического элеватора и приспособления для захвата вертлюга. Талевый блок отличается от обычного тем, что две секции шкивов раздвинуты относительно вертикальной оси и соединены траверсой, позволяющей спускать и поднимать его по свече; в это время соединение развинчивается или свинчивается ключом АКБ. Такая схема позволяет интенсифицировать работы путем совмещения во времени операции подъема и спуска загруженного и незагруженного талевого блока с операциями свинчивания и развинчивания свечи, установки ее на подсвечник и переноса с подсвечника к центру скважины.
Установка АСП-3М состоит из пульта управления, талевого блока, автоматического элеватора; пневматического роторного клинового захвата, ключа АКБ-3М2, центратора для удержания свечей в вертикальном положении, механизма захвата свечи, механизмов подъема свечи и переноса свечи.
Свечи устанавливаются на подсвечники, а верхняя их часть заводится в магазины, удерживающие свечи в определенном порядке на подсвечнике. Наверху буровой установлены кронблок с дополнительным шкивом и два приспособления для закрепления направляющих канатов центратора.
Управление механизмами АСП-3М осуществляется с поста бурильщика, на котором находятся несколько пультов: пульт бурильщика, на котором выполняются обычные операции и управление пневматическим клиновым захватом; пульт управления, откуда помощник бурильщика управляет ключом АКБ-3М2;
пульт, с которого рабочий управляет командоаппаратами электродвигателей передвижения тележки и стрелы механизма захвата свечи, а также пневматическим цилиндром механизма подъема свеч.
Тележка механизма расстановки свечей управляется автоматически с помощью сельсинно-следящей системы. Передвижение тележки и стрелы механизма захвата свечи сблокировано с движением талевого блока таким образом, что исключается возможность столкновения блока с механизмом захвата свечи.
15. Оборудование циркуляционной системы буровой установки. Функции и взаимосвязь.
Предназначена для промывки скважины путем многократной принудительной циркуляции. Замкнутая циркуляция имеет ряд преимуществ:
1)экономическая выгода благодаря сокращению расхода химических компонентов и других ценных материалов;
2)предотвращение загрязнения окружающей среды стоками бурового раствора.
Циркуляционная система предназначена для выполнения следующих функций:
1)регулирование физико-механических свойств раствора;
2)подвод гидравлической энергии к забойным двигателям;
3)подвод гидравлической мощности к долоту;
4)подача в буровую колонну необходимого количества раствора;
5)создание непрерывной циркуляции жидкости;
6)приготовление бурового раствора;
7)очистка бурового раствора.
Схема циркуляционной системы:
1-буровой насос;
2-нагнетательная линия;
3-стояк;
4-вертлюг;
5-буровая колонна;
6-ротор;
7-забойный двигатель;
8-долото;
9-система для очистки раствора;
10-система для приготовления раствора.
Буровые растворы должны выполнять следующие функции:
1)облегчать разрушение горной породы но не усиливать разрушение оборудования и инструмента;
2)эффективно очищать забой скважины;
3)транспортировать выбуренный шлам на дневную поверхность, удерживая его во
взвешенном состоянии и не размывая стенок скважины; 4) компенсировать избыточное пластовое давление, но не допускать поглощения раствора отдельными пластами. 5) укреплять стенки скважины в неустойчивых породах, но при этом не ухудшать
проницаемость горизонта. 6) обеспечивать прокачивание буровыми растворами;
7)обладать свойством осаждать песок и шлам после выноса их из скважины;
8)смазывать и охлаждать долото и оборудование.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА.
Процесс приготовления раствора состоит из трех основных операций:
1)приготовление основы раствора из воды и глины, соляро-битуумного раствора, или водо-нефтяной эмульсии;
2)добавление порошкообразных барита или гематита с целью повышения плотности;
3)обработка раствора химическими реагентами с целью регулирования и стабилизации основных его свойств . Оборудование для приготовления раствора по принципу действия делится намеханическое и гидравлическое.
БЛОК ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА (БПР).
Предназначен для хранения на буровой запаса глинопорошка и приготовления из него растворов. Существуют 3 вида БПР:
БПР-100 (2 бункера для хранения по 50
БПР-70 (2 бункера для хранения по 35
БПР-50 (2 бункера для хранения по 25
М М М
3 3 3
);
);
).
I – подача глинопорошка из цементовоза; II – подача воздуха для аэрирования;
III – подача жидкости из насоса; IV – ручная подача глинопорошка; V –подача готового раствора в
1-бункер;
2-воздушный фильтр;
3-трубопровод для подачи порошка;
4-разгрузочное устройство;
5-система аэрирования;
6-аэродорожки;
7-шланг;
8-воронка;
9-камера смешивания.
ГИДРОМЕШАЛКИ.
1-сопло;
2-воронка;
3-камера смешивания;
4-отбойник;
5-емкость;
6-люк для очистки;
7-отвод.
Производительность 70…90 М 3 / час , объем воронки 0,175
ГЛИНОМЕШАЛКИ.
М |
3 |
|
, объем емкости 1
М |
3 |
|
.
Производительность: комовая глина 2…4 м3/час; глинопорошок 6 м3/час. Камера смешивания до 4 м3, частота вращения 37…174 об/мин, мощность электродвигателей 2…22 кВт. По конструкции бывают одновальные и двухвальные . Вал имеет
|
90 |
0 |
|
рабочие лопасти под углом |
друг к другу, зазор между концами лопастей и стенками корпуса 30…35 мм. Преимущества: |
||
|
достаточная надежность, высокое качество выполнения операций, простота конструкции. Недостатки: малая производительность, затрудненный доступ внутрь мешалки для выполнения ремонта и очистки, заклинивание и поломка лопастей при попадании вместе с комовой глиной камней; уменьшение рабочего объема при налипании глины на стенки.
1-двигатель;
2-понижающий редуктор;
3-камера;
4-лопасть;
5-люк для засыпки глины;
6-вал;
7-подшипник;
8-рама.
ФРЕЗЕРНО-СТРУЙНЫЕ МЕЛЬНИЦЫ.
1-рифленая плита;
2-вал;
3-ротор;
4-ограждение;
5-сетка;
6-бункер;
7-выдвигающаяся плита;
8-откидная крышка;
9-штифт.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА. Процесс очистки заключается в удалении из раствора частиц выбуренной породы, ила или газа. Своевременная и качественная очистка раствора повышает:
1)долговечность узлов бурового оборудования;
2)эффективность процесса бурения.
Для очистки бурового раствора применяют два вида устройств:
1)устройства для механической очистки с использованием вибросит;
2)устройства, в которых разделение твердых частиц из жидкости происходит за счет центробежных сил.
Схема расположения оборудования для очистки:
1-скважина;
2-первоначальное вибросито;
3-пескоотделитель;
4-пескоотделитель гидроциклонный;
5-илоотделитель;
6,7-сепараторы центрифуги.
При идеальной отчистке раствора из него должны быть удалены твердые частицы размером более 1 мкм; частиц вибросита > 150 мкм; размер частиц гидроциклона > 40 мкм; гидроциклонные илоотделители очищают до 90% частиц > 25 мкм; центрифуги > 10 мкм ВИБРОСИТА Оборудование первой (грубой) ступени отчистки. Потеря растворов неутяжеленного не более 0,2%,
утяжеленных растворов – 0,1%. Качество отчистки зависит от типа и состояния вибрирующей сетки, которая выполняется из
нержавеющей стали, диаметр проволоки 0,13…0,33 мм. Размер ячеек: квадратное 0.16, 0.2, 0.25, 0.9, 1.6, 2, прямоугольное 1 |
|
|
|
2.3, 1 5 мм. |
|
1-рама; |
|
2-желоб; |
|
3-двигатель; |
|
4-вал с эксцентриком; |
|
5-вибрирующая рама; |
|
6-пружинный амортизатор; |
|
7-сетка; |
|
8-емкость для сбора отчищенного |
|
раствора; |
|
9-клиноременная передача. |
|
Пропускная способность до 60 л/сек, частота вибрации сетки 1600…2000 кол/мин, наклон сетки 12…18 градусов. |
|
1,2-вал барабана;
3-бесконечная сетка;
4-емкость для сбора отчищенного раствора;
5-желоб;
6-емкость для сбора шлама.
СИТОКОНВЕЕР. Достоинства:
1)простота конструкции;
2)отсутствие потребления электроэнергии;
3)повышенная долговечность сетки. Недостатки:
повышенная потеря раствора вследствие промывки сетки водой. ГИДРОЦИКЛОНЫ. Оборудование второй ступени отчистки. Принцип действия инертно-гравитационный.
1-конусообразный корпус;
2-трубопровод;
3-отвод для отчищенного раствора;
4-резиновая насадка.
16. Назначение, условия работы и классификация буровых насосов. Современные конструкции.
БН предназначен для нагнетания бур.раствора в скважину.
Требования к БН: 1 возможность регулирования подачи в пределах, обеспечивающих эффективность промывки; 2 - мощность БН должна быть достаточной для промывки скв. и работы забойного двигателя; 3 - обеспечение минимально возможных инерционных нагрузок и пульсаций давления; 4 - долговечность узлов и деталей; 5 - защита элементов приводной части от промывочной жидкости и грязи; 6- удобство в обслуживании и возможность быстрой замены изнашиваемых деталей; 7 - возможность транспортирования и перемещения в собранном виде; 8 - экономичность и безопасность в работе.
Поршневой насос двойного действия:
1 — цилиндр; 2— поршень; 3— всасывающий 4 - нагнетательный трубопровод; 5, 6-нагнетательныеклапкны; 7,8-всасывающие клапаны;9-шток; 10-крейцкопф;11 — шатун, 12 — кривошип; 13 — кривошипный-вал; 14-фильтр
Классификация БН:
1)по приводной мощности: а) малой мощности до 200 кВт: б) средней 200 – 400 кВт: в) большой свыше 400 кВт;
2)по принципу действия при вытеснении жидкости: а) одностороннего (простого) действия; б) двухстороннего (двойного)
действия; по числу цилиндров насоса: а)двухцилиндровые;б) трехцилиндровые.
В качестве буровых насосов применяются горизонтальные, поршневые насосы с двумя цилиндрами двойного действия (дуплексы) и тремя цилиндрами простого действия (триплексы).
Поршни бывают цельными и сборными.
Простого действия Поршень
триплекса=1/2
поршня дуплекса
Двойного
действия
Угол м/у эксцентриком у дуплекса 900, а у триплекса 1200. Преимущества 3-х цил. Перед 2-х цил.
1.Лучшая гидр. хар-ка, обусловленная меньшей неравномерностью подачи.
2.Проще конструкция гидравлической части (отсутствуют уплотнения штока и пара клапанов).
3.Меньше масса насоса (у насосов большой мощности)
Недостатки:1-более сложная конструкция приводной части.2-увеличивается ск-ть перемещения поршня => а) повышается износ трущихся деталей, б) ухудшение гидр. хар-ки. 3 - необходимость установки подпорного насоса. 4 - необходимость смазывания поверхностей поршня и цилиндра (требует установки масляного насоса)