12 Устройство для крепления неподвижной ветви талевого каната

Предназначено для крепления и перепуска каната при его изнашивании и замене. Состоит из станины, конического барабана, на который наматывается 4 витка каната, рычага, который имеет две оси для крепления рычага к станине и крепления на рычаге барабана (рис.7). Между рычагом и станиной устанавливается датчик веса на крюке. После смены или перепусков каната барабан 6 жёстко соединяется с рычагом 4 при помощи стопора 11, а свободный конец каната крепится в зажимах 3. В результате образуется рычаг относительно оси 7. На плече «а» действует сила S_н от натяжения каната, а на плече «в» – сила сопротивления Р_д, воспринимаемая датчиком веса 2, установленного между станиной и рычагом:

.Такая конструкция механизма позволяет ускорить смену и перепуск каната.

13 Стабилизатор колебаний подвижной ветви каната

Предназначен для:

- предотвращения колебаний подвижной ветви,

- обеспечения правильной намотки каната на барабан лебёдки,

- предотвращения преждевременного износа каната.

Представляет собой систему роликов, установленных на перпендикулярно расположенных осях, между которыми устанавливается ходовая ветвь каната . Стабилизатор монтируется между ногами вышки.

14 Кинематическая схема ротора с верхней главной опорой

Предназначены для выполнения следующих операций:

1) вращения поступательно движущейся бурильной колонны при бурении роторным способом;

2) восприятия реактивного момента при использовании забой­ных двигателей;

3) удержания колонны труб над устьем при наращивании и СПО;

4) проворачивания инструмента при ловильных работах и других осложнениях

Стол ротора устанавливается на 2-х опорах – главной и вспомогательной.

Главная опора воспринимает:

1) динамические нагрузки:

- радиальную от передаваемого крутящего момента,

- осевую от трения ведущей трубы о вкладыши ротора;

2) статическую осевую нагрузку от веса колонны труб при её установке на стол ротора.

Вспомогательная опора воспринимает:

1) радиальные нагрузки от зубчатой передачи,

2) осевые удары вверх от долота при бурении или от замков труб при подъёме бур. колонны

Рис. 6. Схемы роторов

1— стол ротора; 2, 7 —опоры вспомогательная и главная; 3 — передача коническая зубчатая; 4 — вал быстроходный; 5 — звездочка; 6 – станина

15 Устройство и параметры гидравлического диспергатора

Гидравлический диспергатор ДГ-1 используется для тонкого измельчения твердых и жидких фаз бурового раст­вора (рис. 11.6).

1 – дугообразная труба; 2 – камера; 3 – сменные насадки; 4 – сливной патрубок

Рисунок 11.6 – Гидравлический диспергатор

Сменные насадки 3 изготавливаются из твердых сплавов либо металлокерамических материалов. Диаметр насадок вы­бирают в зависимости от подачи буровых насосов, используемых для нагнетания бурового раствора в диспергатор:

Подача буровых насосов, л/с 16 20 24 28 32 38

Диаметр насадок, мм...............11÷12 12÷13 14 14÷15 15÷16 17

Встречные высокоскоростные потоки раствора, выходящие из насадок 3, приводят к гидродинамической кавитации. Ультра­звуковые колебания, создаваемые в кавитирующем растворе, уси­ливают диспергирование твердых и жидких фаз. Техническая характеристика диспергатора ДГ-1

Рабочее давление, МПа............................................... 12—15

Подача по готовому буровому раствору, м³/ч.......... 15—20

Диаметр насадок, мм...................................................... 9, 11, 13, 16

Масса, кг...................................................................... 76

16 Лебедки вспомогательные

Вспомогательная лебёдка предназначена для подтаскивания и подъёма в буровую грузов с приёмных мостков, свинчивания и развинчивания бурильных труб. Ими комплектуются буровые установки, имеющие буровые лебёдки без фрикционных катушек (БУ-80, БУ-2500, БУ-5000).

Вспомогательная лебедка

Вспомогательная лебёдка состоит из сварной металлической рамы 2 с двумя вертикальными стойками 1, на которых смонтирован редуктор 10, электродвигатель 9, трансмиссионный вал, колодковый грузовой тормоз с электромагнитом 12, катушечный вал 11,

аправляющие ролики 5, закреплённые в специальном кронштейне, образованном из двух планок 3. При помощи этих роликов создаётся возможность работы грузовыми канатами под необходимым углом. В полках планок имеется ряд отверстий, в которые устанавливаются ролики в зависимости от необходимого направления каната. Безопасная шпилевая катушка 4 посажена неподвижно на консольный конец катушечного вала. Барабан лебёдки 6 посажен на катушечный вал на подшипниках и подключается к валу зубчатой муфтой 7 с помощью рукоятки 8. Трансмиссионный вал соединён с катушечным цепной передачей.

Лебёдка управляется с пульта, который

установлен на стойке. Некоторые конструкции вспомогательных лебёдок имеют два барабана различного диаметра – один для свинчивания-развинчивания труб, а второй для подтаскивания и подъёма груза. При монтаже вспомогательная лебёдка устанавливается на основании вышечно-лебёдочного блока и надёжно закрепляется с помощью болтов.

Рама лебёдки должна быть зафиксирована от смещения её в плоскости пола буровой к центру скважины. Смещение может возникнуть во время свинчивания-развинчивания труб. Место расположения лебёдки выбирается с таким расчётом, чтобы ось барабанного вала находилась перпендикулярно к оси скважины, и работающий на ней мог видеть расположенные на приёмных мостках грузы.

17 Циркуляционные системы буровых установок, их функции, состав

Состав и технологическая схема циркуляционной системы

Циркуляционная система включает в себя наземные сооружения, обеспечивающие промывку скважины путём циркуляции бурового раствора по замкнутому кругу: насос – забой скважины – насос. Это даёт значительную экономическую выгоду за счёт сокращения химреагентов, предотвращает загрязнение окружающей среды стоками.

Функции циркуляционной системы:

приготовление буровых растворов,

очистка от выбуренной породы и вредных примесей,

прокачивание по системе,

оперативное регулирование физико-химических свойств растворов.

Циркуляционные системы монтируются из отдельных блоков, что обеспечивает их компактность и упрощает монтаж и обслуживание

18 Оснастка талевой системы при АСП

По мере увеличения глубины скважин вес бурильных колонн, которые приходится спускать и поднимать, увеличивается, а максимальная скорость намотки ведущей струны талевого каната на барабан лебедки остается практически неизменной (около 20 м/с) для буровых установок разных классов. Поэтому для каждой установки применяют талевую систему со своей кратностью полиспаста от 4-х до 14. Это достигается применением различных оснасток 2X3; 3X4; ...; 7X8 (здесь первая цифра — число шкивов талевого блока, а вторая — кронблока).

Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательности, исключающей перекрещивание каната и трение его струн друг о друга. В настоящее время создано несколько типов оснастки. Перед тем как приступить к оснастке системы необходимо определить число шкивов в талевом блоке, тип каната, диаметр и разрывное усилие каната - pppa.ru. Диаметр каната должен соответствовать размеру канавок шкивов талевого блока и кронблока. При бурении глубоких скважин, когда глубина еще небольшая и бурильная колонна легкая, для ускорения СПО канатом оснащают не все шкивы системы, а только часть. В дальнейшем проводят переоснастку до полного использования всех шкивов. Однако переоснастка трудоемка и не всегда целесообразна.

Оснастку стремятся выполнить так, чтобы ведущая струна набегала на один из средних шкивов. В системах АСП струны каната не должны мешать спуску талевого блока с находящейся в нем свечой. Неправильно выполненная оснастка может вызвать трение канатов или закручивание талевого блока, что может привести к аварии.

Существует два типа оснасток: параллельная, когда ось талевого блока параллельна оси кронблока, и крестовая, когда оси талевого блока и кронблока перпендикулярны - pppa.ru. Наиболее распространена крестовая оснастка (см. рисунок). Она имеет то преимущество, что исключает закручивание талевого блока и трение струн каната друг о друга.

Схема крестовой оснастки талевой системы

Оснастку осуществляют следующим образом. Бухту каната устанавливают на металлическую ось приспособления, расположенного под полом буровой, и соединяют конец талевого каната с концом пенькового вспомогательного каната. Затем раскрепляют барабан механизма крепления и наматывают на него четыре-пять витков пенькового каната, после чего этот канат последовательно пропускают через шкивы 6 кронблока и V талевого блока, 1 кронблока и / талевого блока, затем 5—IV—2—//—4, как показано на рисунке.

Когда конец талевого каната со шкива 4 достигнет пола буровой, отсоединяют пеньковый канат, а конец ведущей струны талевого каната укрепляют в зажимном приспособлении реборды барабана лебедки и наматывают на барабан лебедки восемь — десять витков - pppa.ru. Перед этим неподвижный конец талевого каната должен быть зажат в механизме крепления, после чего скрепляют его барабан с консольным рычагом и тарируют датчик и индикатор веса инструмента

19 Требования предъявляемые к ленточным тормозам

Предназначен для остановки и удержания на весу бурильной и обсадной колонн. Он также может подтормаживать спуск или подъём.

Требования, предъявляемые к нему:

должен удерживать в неподвижном состоянии колонну труб наибольшей массы,

должен обеспечивать регулирование тормозного момента и мягкую посадку колонны на стол ротора,

должен отключаться одновременно с включением привода лебёдки,

температура на поверхности трения должна быть < Т_доп материала тормозных накладок,

должно исключаться самопроизвольное торможение и растормаживание,

должны обеспечиваться: лёгкость управления, удобство осмотра, регулировки и ремонта узлов.

В буровых установках используются двухленточные тормоза (для дублирования и надёжности). Кинематическая схема и общий вид ленточного тормоза представлены на рис. 2 и 3. На рисунке 2 представлена схема лебёдки, расположенной под полом буровой. Тормозной рычаг связан с коленвалом посредством рычагов. Для оперативного торможения используется пневматическое управление. В лебёдках большой мощности добавляется аварийный пневмоцилиндр, который питается от баллона со сжатым воздухом. Балансир служит для выравнивания натяжения тормозных лент. Если зазоры отрегулированы неодинаково, он поворачивается на оси и выравнивает натяжение лент. Пружины сжатия выбирают осевой зазор между балансиром и стаканом пружины, образующийся при растормаживании. Равномерность радиального зазора между тормозными накладками и шкивом регулируется опорными роликами 16 и пружинными оттяжками (на рисунках не показаны).

21 Схема основного узла приготовления бурового раствора

К преимуществам использования блоков относятся: сокращение време­ни приготовления растворов, возможность одновременного смешивания и диспергирования (эмульгирования) компонентов раствора за один цикл циркуляции жидкости, исключение потерь материалов, экологичность процесса приготовления химреагентов, буровых растворов и спецжидко­стей, механизация и безопасность работ, простота обслуживания и экс­плуатации, возможность организовать оборотное водоснабжение на буро­вой.

Схема основного узла блоков приготовления типа БПР-70 (БПР-40) приведена на рис. 11.5.

1 – силос; 2 – фильтр; 3 – загрузочный патрубок; 4 – разгрузочное устройство; 5 – система аэрирования; 6 – аэродорожки; 7 – шланг; 8 – воронка; 9 – гидроэжекторный смеситель; 10 – патрубок; 11 – сопло смесителя; 12 – труба

Рисунок 11.5 – Схема основного узла блока приготовления бурового раствора типа БПР-70

22 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.

23 Устройство лебедок

Предназначены для спуска, подъёма и удержания на весу бурильной, обсадной колонн и бурильного инструмента при бурении и креплении скважин. Универсальные лебёдки, кроме того, могут выполнять передачу вращения ротору, служат для свинчивания и развинчивания труб, выполнения тартальных работ при извлечении грунтоносок. По параметрам и конструкции буровые лебёдки различают:

1. по мощности привода (2003000 кВт),

2. по числу скоростей (2, 3, 4, 5, 6 скоростные),

3. по характеру привода (ступенчатый, непрерывно-ступенчатый, бесступенчатый),

4. по схеме включения быстроходной скорости (независимой и зависимой),

5. по числу валов (1, 2-х и 3-х вальные),

6. по числу скоростей, передаваемых ротору и кинематической схеме передач между лебёдкой и ротором,

7. по способу управления подачей долота (ручное или автоматическое),

8. с капельной или струйной смазкой цепных передач,

9. с воздушным или водяным охлаждением тормозных шкивов,

10. с гидродинамическим или электромагнитным вспомогательным тормозом,

11. с ручным или дистанционным управлением.

Кинематические схемы 1-о, 2-х и 3-х вальных лебёдок приведены на Рис. 10.

Технические характеристики буровых лебёдок приведены в таблицах 7 и 8.

Рисунок 10 – Кинематические схемы лебёдок

а) одновальная, в) двухвальная, г) трёхвальная

1 – регулирующий тормоз; 2, 8 – муфты фрикционные быстрой и тихой скоростей; 3 – трансмиссия привода ротора; 4, 7 – трансмиссия быстрой и тихой скоростей привода подъёмного вала; 5 – барабан лебёдки; 6 – станина; 9 – коробка передач; 10 – трансмиссия силового привода; 11 – вал трансмиссионный; 12 – фрикционная катушка; 13 барабан тартальный.

24 Состав блоков очистки буровых растворов

Очистка буровых растворов осуществляется путем последователь­ного удаления частиц, содержащихся в бу­ровом растворе. Циркуля­ционные системы оборудуются комплексом очистных устройств. Сначала очистка проводится виброситами (удаляются частицы размером более 75 мкм), затем пескоотделителями (> 40 мкм), илоотделителями (> 25 мкм) и центрифугами (> 5 мкм). Схема блока очистки приведена на рис. 12.1.

На виброситах частицы выбуренной породы просеиваются через сито под действием вибраций, которые создаются эксцентриковым (рис. 12.2, а) либо инерционным (рис. 12.2, б) вибратором. Наиболее распространены инерционные вибраторы, у которых амплитуду колебаний регулируется путем изменения положения дебалансов.

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.

В илоотделителях ИГ-45 (рис. 12.4) используются шестнад­цать гидроциклонов диаметром 75 мм, расположенных в два ряда. 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-жидкостного столба пониженного давления. Восходящий поток очищенного бурового раствора направляется к сливному насадку и по патрубку 5 поступает в приемную емкость циркуляционной системы.

Центрифуга. Предназначена для комплектации новых и эксплуатируемых циркуляци­онных систем буровых установок. Позволяет вести безамбарное буре­ние, решая экологические проблемы. Основой установки (рис. 12.6) является центри­фуга модели ОГШ-500. При очистке неутяжеленных растворов удаляются частицы размером до 5 мкм, а также обезвоживаются сливы из песко- и илоотделителей. При использовании центрифуг в несколько раз возрастает межремонт­ный период насосного оборудования, увеличивается стойкость долот. Кроме того, облегчается управление свойствами буровых растворов.

Установка комплектуется центробежным насосом и мембранным насо­сом для работы с утяжеленными буровыми растворами. Центрифуги позволяют возвращать жидкую фазу в оборотное водоснабжение.

25 Кинематическая схема ротора с нижней главной опорой

По конструктивной схеме они представляют собой угловой редуктор с конической зубчатой передачей, установленный внутри станины, поддон которой заполняется маслом. В настоящее время используются роторы, выполненные по двум схемам (рис. 6, а, б).

Рис. 6. Схемы роторов

1— стол ротора; 2, 7 —опоры вспомогательная и главная; 3 — передача коническая зубчатая; 4 — вал быстроходный; 5 — звездочка; 6 – станина

Стол ротора устанавливается на 2-х опорах – главной и вспомогательной.

Главная опора воспринимает:

1) динамические нагрузки:

- радиальную от передаваемого крутящего момента,

- осевую от трения ведущей трубы о вкладыши ротора;

2) статическую осевую нагрузку от веса колонны труб при её установке на стол ротора.

Вспомогательная опора воспринимает:

1) радиальные нагрузки от зубчатой передачи,

2) осевые удары вверх от долота при бурении или от замков труб при подъёме бур. колонны.

Ведущий горизонтальный вал с конической малой шестерней вращается в двух подшипниках.

Ближний к шестерне испытывает радиальные и осевые нагрузки от конической передачи и фиксирует вал от осевых смещений.

Дальний – только радиальные нагрузки.

В роторах небольшой мощности трущиеся детали смазываются разбрызгиванием масла, при больших мощностях применяют принудительную смазку шестерённым насосом.

26 Назначение вертлюгов и требования предъявляемые к ним