Госник

Маркировка кронблока:

У3-300;

где У-завод «Уралмаш»; 3-номер оборудования буровой установки;

300-грузоподъемность на крюке, тонн.

УКБА-7-300;

где У-завод «Уралмаш»; КБ-кронблок;

А-кронблок применим в комплексе АСП; 7-количество шкивов; 300-грузоподъемность, тонн. 3.ТАЛЕВЫЙ БЛОК.

Талевый блок является подвижной частью талевой системы. Существуют два вида талевых блоков: одноосные и соосные. В одноосном все шкивы смонтированы на одной оси, в соосном талевый блок состоит из двух блоков со шкивами, между которыми предусмотрено пространство для спуска свечи. На рисунке показан одноосный талевый блок.

1-боковая щека;

2-траверса;

3-ось с каналами для подачи смазки к подшиникам; 4-шкив; 5-подшипник; 6-серьга; 7-палец.

Двухосный талевый блок применяется в талевых системах АСП (автоматического спускаподъема). Особенности его конструкции в том, что между секциями шкивов расположен желоб с приемным конусом, который обеспечивает направление талевого блока вдоль свечи. В нижней секции вмонтированы две оси для подвески траверсы, в которой установлен стакан со скобой-подвеской.

1-секция шкивов;

2-приемный конус;

3-желоб;

4-траверса;

5-стакан;

6-подшипник;

7-скоба-подвеска;

8-палец;

9-ось.

Материалы для изготовления талевых блоков: шкивы - среднеуглеродистые стали легированные хромом и марганцом, оси - Сталь40.

4.ШКИВЫ.

Шкивы у талевого блока и у кронблока имеют одинаковую форму и размеры.

На срок службы талевых канатов влияют диаметр шкива, профиль и размеры канавки. С увеличением диаметра шкива возрастает усталостная долговечность каната. Диаметр шкива определяют по формуле:

;

где диаметр каната;

запас прочности.

;

где радиус ложи канавки.

При увеличении радиуса канавки опорная поверхность каната уменьшается, возрастают контактные напряжения, вследствие чего уменьшается срок службы

каната. Для нормальной работы каната угол должен быть

больше угла .

Для более правильной работы угол должен быть .

Канавка шкива подвергается поверхностной закалке на глубину не менее 3 мм, с твердостью поверхности , радиальное биение не должно превышать 2 мм, а смещение оси канавки от средней плоскости шкива не должно превышать 2 мм.

Шифр талевого блока:

ТБ-3-100; УТБА-5-300; ТБ-75-Бр; У4-300

расшифровка аналогична расшифровке шифра кронблока. 5.КРЮКИ.

Предназначены для подвешивания вертлюга и буровой колонны, для подвешивания элеватора с помощью штропов, для подвешивания и перемещения тяжелого бурового оборудования при монтажно-демонтажных работах и инструмента при бурении скважин. Крюк входит в талевую систему и является ее третьим узлом после кронблока и талевого блока. По конструкции крюки бывают: литые, кованные, пластинчатые. Лучше всего применять пластинчатые крюки, т.к. это облегчает изготовление самого крюка и повышает его надежность. Пластины для такого крюка изготавливают из легированной конструкционной стали с пределом текучести свыше 700 МПа, пластины соединяют между собой потайными заклепками. Для защиты и предохранения зева основного крюка от износа в нем закреплена защитная подушка из материала 35ХНЛ.

1-подушка;

2-подпружиненный стопор;

3-основной рог;

4-дополнительный рог;

5-ствол крюка;

6,11-ось;

7-пружина;

8-корпус;

9-подшипник;

10,13-штроп;

12-стакан.

Материал изготовления: литой крюк - 30ХНЛ; штропы - 30ХГСА, 35; корпус - 30Л, 35Л; боковые рога - 38Х2Н2МА, 40ХН.

5.1.КРЮКО-БЛОКИ.

Представляют собой совмещенную конструкцию талевого блока и крюка. Преимущество: высота крюко-блока меньше суммарной высоты талевого блока и крюка, что позволяет уменьшить высоту вышки. Недостаток: крюко-блок тяжелее, чем

крюк, и им труднее манипулировать при спуско-подъемных операциях.

1-талевый блок;

2-боковая щека;

3-крюк.

8. Буровая лебедка: назначение и параметры, классификация, кинематика и динамика.

Назначение:

Буровые лебедки - это основной механизм буровой установки, он предназначен для проведени следующих операций:

1)спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

2)удержания колонны на весу;

3)передачи вращения ротору;

4)свинчивания и развинчивания труб;

5)производства вспомогательных работ по подтаскиванию на буровую инструмента, оборудования, труб и т.д.;

6)для подъема собранной вышки в вертикальное положение.

Основные узлы лебедки:

1)подъемные и трансмиссионные валы;

2)КПП (коробка перемены передач);

3)тормозная система, состоящая из основного и вспомогательного тормозов.

Классификация лебедок:

1)по мощности от 200 до 3000 кВт;

2)по числу скоростей подъема 2,3,4,6 скоростные;

3)используемый привод: со ступенчатым, непрерывноступенчатым, бесступенчатым изменением скорости подъема;

4)по типу двигателя: электродвигатели переменного тока, электродвигатели постоянного тока, двигатели внутреннего сгорания;

5)по числу валов: одновальные, двухвальные, трехвальные;

6)по схеме включения быстроходной передачи: а) независимая быстрая скорость; б) зависимая быстрая скорость.

7)по способу управления подачей долота: с ручным или автоматическим управлением.

8)В зависимости от используемого привода различают буровые лебедки:

-со ступенчатым,

-непрерывно-ступенчатым

-бесступенчатым изменением скоростей подъема.

По числу скоростей, передаваемых ротору, и кинематической схеме передач, установленных между лебедкой и ротором.

По способу управления подачей долота различают буровые лебедки с ручным и автоматическим управлением, осуществляемым посредством регулятора подачи долота.

Кинематика

Задача кинематики - определение скоростей и ускорений подъемного механизма. При этом заданными являются высота подъема, кинематическая схема и размеры звеньев подъемного механизма, частота вращения и характеристика используемого двигателя.

При спуско-подъемных операциях высота подъема h несколько превышает длину бурильной свечи l, т. е. H . Это обусловлено возможностью установки бурильной колонны на клинья либо элеватор. При спуске бурильная колонна приподнимается для освобождения клиньев либо элеватора, поэтому перемещения при спусках и подъемах бурильных свечей примерно одинаковые.

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

Динамика

Динамические нагрузки в подъемном механизме буровой установки возникают при СПО вследствие действия ускорения или замедления, а также упругих колебаний создавемых во время переходных процессов.

В процессе подъема динамические нагрузки зависят от пусковых св-в двигателей и упругости ситстемы, включающей силовые передачи, лебедку, талевый канат, вышку и колонну поднимаемых труб. При спуске зависят от снижения скорости, регулируемой вспомогательным и основным тормозами лебедки, а также от упругости талевого каната, вышки и колонны спускаемых труб.

9.Расчет рабочих параметров буровых лебедок и нагрузок, действующих на узлы.

Косновным параметрам буровых лебедок относятся мощность, скорости подъема, тяговое усилие, длина и диаметр барабана лебедки.

Мощность лебедки определяется полезной мощностью на ее барабане, которая должна быть достаточной для выполнения спуско-подъемных операций и аварийных работ при бурении и креплении скважин заданной конструкции. Оптимальная мощность буровой лебедки определяется из условий подъема наиболее тяжелой бурильной колонны для заданной глубины бурения с расчетной скоростью 0,4—0,5 м/с:

Nб = (Gб.к +Gт)*vр / т.с

где Nб —мощность на барабане лебедки, кВт; Gб.к —вес бурильной колонны, кН; Gт —вес подвижных частей талевого механизма, кН; vр —расчетная скорость подъема крюка, м/с; т.с — к.п.д. талевого механизма.

Мощность лебедки уточняется после выбора двигателей и силовых передач ее привода:

Nб = Nдв* тр,

где Nдв—мощность, получаемая от вала двигателя, кВт; тр— к.п.д. трансмиссии (от вала двигателя до барабана лебедки). Максимальная скорость подъема ограничивается безопасностью управления процессом подъема и предельной скоростью ходовой струны, при которой обеспечивается нормальная навивка каната на барабан лебедки.

Учитывая известную зависимость скорости ходовой струны от скорости подъема крюках = кр iт.с, максимальную скорость подъема выбирают из следующих условий:

для талевых механизмов с кратностью оснастки iт.с≤10 (υкр)max=2 м/с;

для талевых механизмов с кратностью оснастки iт.с>10

(υкр)max=20/ iт.с м/с.

Величина минимальной скорости подъема принимается в установленных практикой бурения пределах: (υкр)min=0,1÷0,2 м/с.

Диаметр барабана лебедки выбирают в зависимости от диаметра талевого каната

Dб=(23÷26)dk.

Диаметр конечного слоя навивки каната на барабан

Dk=Dб+α(2K-1).

где α=0,93—коэффициент, учитывающий уменьшение диаметра навивки вследствие смещения каната в промежутки между витками нижнего слоя.

Средний диаметр навивки

Dср=Dк+D1)/2,

где D1=Dб+dк—диаметр 1-го слоя навивки каната на барабан.

Длина барабана выбирается с таким расчетом, чтобы при заданном его диаметре обеспечить навивку каната в три-четыре слоя. Расчеты на прочность деталей и узлов лебедки выполняются по тяговому усилию, возникающему при допускаемой нагрузке на крюке, с учетом веса подвижных частей талевого механизма, кратности оснастки и потерь на трение при подъеме.

10. Тормозная система буровых лебедок.

ЛЕНТОЧНЫЙ ТОРМОЗ.

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.

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.