8 Билет
В процессе проводки скважины подъёмная система выполняет различные операции. В одном случае она служит для проведения спуско-подъёмных операций (СПО) с целью замены изношенного долота, спуска, подъёма и удержания на весу бурильных колонн при отборе керна или других работах на скважине, а также для спуска обсадных труб. В других случаях обеспечивает создание на крюке необходимого усилия для извлечения из скважины прихваченной бурильной колонны или при авариях с ней. Для обеспечения высокой эффективности при этих разнообразных работах, подъёмная система имеет два вида скоростей подъёмного крюка – техническую для СПО и технологическую для остальных операций.
В связи с изменением веса бурильной колонны при подъёме, для обеспечения минимума затрат времени подъёмная система должна обладать способностью изменять скорость подъёма в соответствии с нагрузкой. Она также служит для удержания бурильной колонны, опущенной в скважину в процессе бурения.
Подъёмная система установки представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока, талевого (подвижного) блока, стального каната, являющегося гибкой связью между буровой лебёдкой, и механизмом крепления неподвижного конца каната. Кронблок устанавливается на верхней площадке буровой вышки. К талевому блоку присоединяется крюк, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг.
В настоящее время талевый блок и подъёмный крюк во многих случаях объедиянют в один механизм – кронблок.
Кронблок
Кронблок устанавливают на верхней площадке вышки, называемой наголовником. Это неподвижный элемент талевой системы.
1 – шкивы; 2 – ось; 3 – рама; 4 – предохранительный кожух; 5 – вспомогательные шкивы
Конструкция кронблока зависит от типа вышки, действующей нагрузки и объёма СПО. Шкивы кронблоков монтируют на подшипниках качения на одной или двух соосно расположенных осях, установленных в опорах на раме, либо соосно. При несоосной схеме ось шкива, служащего для подвижной струны талевого каната, располагается перпендикулярно к оси остальных шкивов. Кронблоки с несоосным расположением шкивов применяют в мачтовых вышках, установках с буровой лебёдкой, расположенной ниже пола буровой, для того, чтобы подвижный конец каната не цеплял ферму мачты. Или при использовании АСП (автоматическая система подачи) с механизированной расстановкой свечей.
Кронблок
1 – ограждение; 2 – шкив; 3 – опора; 4 – ось шкивов; 5 – кожух; 6 – подкронблочная рама
Двухсекционный блок с соосным расположением осей, в котором шкив с осью перпендикулярны, смонтирован на опоре, установленной на полке рамы. Две секции (трёхшкивные) смонтированы на опорах. Каждый шкив смонтирован на оси на двух цилиндрических роликоподшипниках, внешние кольца которых зафиксированы в ступицы шкива пружинным кольцом, а внутренние – на оси распорными кольцами. Смазка к подшипникам каждого шкива подаётся через пресс-маслёнку по каналам, просверленным по оси.
Талевый блок
Талевый блок является подвижной частью талевой системы. Предназначен, также как кронблок, для выполнения спуско-подъёмных операций и других работ, необходимых при бурении скважин. В буровых установках применяют талевые блоки двух видов:
одноосные – все шкивы смонтированы на одной оси, укреплённой в боковых щёках;
соосные с двумя осями – две сборки шкивов смонтированы каждая отдельно, а между осями оставлено пространство для пропуска свечи.
Талевый блок шестишкивный
1 – серьга; 2 – подвеска; 3 – корпус; 4 – кожух; 5 – ось шкивов; 6 – роликоподшипники; 7 – шкив; 8 – крышка
Талевый блок должен иметь минимальные габариты, особенно ширину, т.к. он движется внутри вышки в пространстве между пальцами магазина с бурильными свечами. Поэтому должно быть обеспечено минимально безопасное расстояние между блоком и элементами вышки. Талевый блок обычно выполняют из двух сварных боковых щёк, соединённых наверху полой траверсой, а внизу – поперечной подвеской, которая присоединяется с помощью пальцев. Эти детали составляют силовой каркас блока.
Талевый блок
1 – траверса; 2 – шкивы; 3 – ось; 4 – предохранительные кожухи; 5 – щеки; 6 – серьга
В щеках неподвижно закреплена ось, на которой на подшипниках качения смонтированы шкивы (для предохранения смещения ось торцов закреплена гайками). Шкивы блока закрыты кожухами, снабжёнными прорезями для прохода струн каната.
Крюкоблок
Буровой крюк предназначен для подвешивания бурильных и обсадных колонн. В процессе бурения крюк:
удерживает подвешенный на штропе вертикально перемещающийся вертлюг с вращающейся бурильной колонной;
воспринимает крутящий момент, возникающий на опоре вертлюга при вращении бурильной колонны ротором;
обеспечивает автоматическое запирание центрального рога после ввода в него штропа вертлюга;
когда ведущая труба находится в шурфе при переходе от спуско-подъёмных операций к бурению, освобождает штроп вертлюга с ведущей трубой, устанавливаемой в шурф;
при переходе от бурения к спуско-подъёмным операциям, надёжно удерживает в зеве крюка штроп вертлюга при внезапных остановках в скважине спускаемой колонны.
При СПО крюк обеспечивает:
надёжное удержание штропов при спуске и подъёме бурильной или обсадной колонны;
лёгкий поворот и манипулирование в процессе захвата или освобождении свечей;
разгрузку резьб замковых соединений;
отвеса свечи при её отвинчивании от бурильной колонны;
автоматический приподъём отвинченной от колонны свечи при её подъёме на высоту несколько большую длины замковой резьбы;
автоматическую установку элеватора в заданной позиции для захвата очередной свечи.
Крюкоблоки: а – с пластинчатым крюком; б – с литым крюком
Буровой крюк состоит из трёх рогов – двух боковых и одного центрального. Центральный рог крюка служит для захвата штропа вертлюга; два боковых – для захвата штропов элеватора, что позволяет быстро снимать и надевать на крюк вертлюг при переходе от бурения к СПО. При этом штропы элеватора остаются висеть на крюке, что облегчает работу персонала.
В корпусе крюка размещают упорный подшипник, ствол, пружину, амортизатор и другие устройства. Подшипник служит для облегчения лёгкости поворота крюка при захвате свечей или их свинчивании во время СПО. Пружина нужна для автоматического извлечения нипеля из муфты замка свечи при её отвинчивании. Ход крюка несколько больше длины резьбы замка – от 127 до 254 мм, а усилие пружины больше веса свечи. В разжатом состоянии – от 13 до 30 Кн, в сжатом – от 25 до 50 Кн.
По способу изготовления крюки подразделяются на: кованые, составные пластинчатые и литые из стали. Буровые крюки из стального литья применяют на максимальных нагрузках; для больших нагрузок – составные пластинчатые крюки. Литые крюки легче и удобнее кованых и пластинчатых.
Центральный рог имеет зев минимальных размеров, что уменьшает напряжение изгиба и позволяет выполнить тело крюка меньшего сечения. В то же время защёлка центрального рога должна быть большей длины для удобства завода штропа вертлюга в зев крюка при подъёме ведущей трубы из шурфа.
Трёхрогий стальной литой крюк с универсальным корпусом, рассчитанный на нагрузку 1,6 Мн, может быть соединён с талевым блоком как жёстко при помощи двух проушин верхней части корпуса, так и шарнирно через серьгу.
Крепления неподвижного конца талевого каната
Неподвижный конец каната крепится к полу буровой при помощи механизма, который также предназначен для периодического перепуска каната с целью повышения его срока службы. Механизм состоит из литого стального корпуса, в отверстия кронштейна закреплена ось, на которой на двухрядном коническом подшипнике вмонтирован консольный рычаг. На этой оси также на двухрядном коническом подшипнике установлен барабан, на который навивается неподвижный конец каната.
После навивки на барабан, канат при помощи фиксатора соединяется с консольным рычагом, на противоположном конце которого – сжимное устройство талевого каната. Между проушинами консольного рычага и корпуса находится датчик усилия действующего в канате. Механизм рассчитан на канат диаметром до 30 мм и растяжением до 450 Кн. Канат пропускается следующим образом: отпускают болты зажимного устройства и подают запасную часть каната, а ведущий его конец наматывают на барабан лебёдки. После перепуска требуемой длины каната болты вновь затягивают и регулировочным винтом настраивают положение консольного рычага.