2. Вертлюги

2.1. Общие сведения

Предназначены для подвода бурового раствора во вра­щающуюся бурильную колонну.

При бурении вертлюг подвешивается к крюку или к автоматическому элеватору и посредством гибкого шланга соединяется со стояком манифольда.

Во время СПО вертлюг с ведущей трубой и гибким шлангом отводится в шурф и отсоединяется от талевого блока.

При бурении забой­ными двигателями вертлюг используется для периодических про­ворачиваний бурильной колонны с целью предотвращения при­хватов.

При эксплуатации вертлюг испытывает статические осевые нагрузки от действия веса бурильной колонны и динами­ческие нагрузки от продольных колебаний долота и от пульсации промывочной жидкости.

Детали вертлюга, контак­тирующие с раствором, подвергаются абразивному износу. Изно­состойкость трущихся деталей снижается от нагрева при трении.

Требо­вания к вертлюгам:

1) поперечные габариты не должны препятствовать его свобод­ному перемещению вдоль вышки;

2) быстроизнашиваемые узлы должны быть быстрозаменяемыми;

3) система смазки должна обеспечивать эффектив­ную смазку и охлаждение трущихся деталей вертлюга;

4) устройство для соединения с талевым блоком должно быть удобным для быстрого отвода и выноса вертлюга из шурфа.

27 Конструкции талевых канатов

Предназначены для соединения буровой лебёдки с талевым блоком и кронблоком.

Подвергаются многократным растяжениям и перегибам на шкивах блоков и барабане лебёдки.

Представляют собой свивку из 6 прядей вокруг сердечника. Изготавливаются с сердечниками: металлическим (м.с.), органическим (о.с.) из пеньки, сизаля, манилы, пластмассовым (п.с.). Выпускаются диаметрами: 25, 28, 32, 35, 38 мм.

Шаг свивки измеряется по расстоянию между 2-мя одноимёнными точками, расположенными через К+1 прядей, где К – число прядей.

Талевые канаты изготавливаются путём двойной свивки: проволок в пряди и прядей в однослойные шестипрядные канаты (тросы). По способу свивки подразделяются на обыкновенные и нераскручивающиеся (свиваются из предварительно деформированных проволок и прядей). Выносливость последних на 30 % выше, поэтому они и выпускаются в основном для буровых установок. Каждая прядь состоит из 31 проволоки, которые свиты в 3 слоя: (1+6), (6+6), (12). 1-й слой состоит из центральной проволоки и 6-ти проволок одинакового диаметра. 2-й слой – из 6- ти тонких и 6-ти толстых. 3-й слой – из 12 проволок более толстых, чем в 1-м и 2-м слоях (Рис. 11 на доске). По роду свивки различаются канаты крестовой и параллельной свивки (Рис. 12 на доске). В основном используются канаты правой крестовой свивки.

Условное обозначение канатов, например, талевый канат 1-32-1600-В. Исполнение 1 (с металлическим сердечником), 32 – диаметр, мм, 1600 – предел прочности, МПа, В – правой крестовой свивки.

Длина талевого каната устанавливается заказчиком.

Прочность талевого каната на разрыв характеризуется суммарным разрывным усилием всех проволок в канате Р_с и агрегатным разрывным усилием Р_а. Р_с рассчитывается по формуле

,

где f₁, f₂, f₃ – площади поперечного сечения проволок каната,

n₁, n₂, n₃ – число проволок разного диаметра,

σ_b1, σ_b2, σ_b3 – пределы прочности проволок разного диаметра.

Агрегатное разрывное усилие Р_а определяется в результате растяжения готового каната на испытательных машинах.

Проволоки изготавливаются из высокоуглеродистой стали с добавками до 0,7 % Мn и 0,3 % Si. Пряди и металлические сердечники – из светлой проволоки с _В =1600 ÷ 1800 МПа.

Канаты с органическим сердечником наиболее мягкие, а с металлическими, пластмассовыми более жёсткие, дольше служат.

При изготовлении канат покрывают специальными смазочными материалами (технический вазелин, гудрон, битум, полиамидные смазки и др.). В основном используется смазка 39У. Органические сердечники пропитывают антигнилостными и антикоррозионными составами. Физико-механические свойства смазок должны сохраняться при температурах от –50 до + 50^оС.

Технический ресурс каната составляет 40 ÷ 55 тыс. т · км (тонно-километров)

28 Основное и вспомогательное оборудование буровых установок

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.

29 Состав талевой системы, её особенности, кратность оснастки

Назначение и состав

Предназначена для выполнения спускоподъемных операций (СПО).

Состоит из :1) полиспастного механизма, включающего:

а) кронблок, неподвижно расположенный на верхней части буровой вышки;

б) подвижный талевый блок или крюкоблок (совмещённый талевый блок с крюком);

в) талевый канат, который связывает между собой кронблок, талевый блок и лебёдку;

2) крюка, используемого при ручной расстановке свечей или автоматического элеватора при оснащении буровой автоматическим спускоподъёмом (АСП);

3) стабилизатора колебаний подвижной ветви талевого каната;

4) механизма для крепления неподвижного конца талевого каната.

Усилие от массы поднимаемого груза распределяется между рабочими струнами. Подвижная ветвь талевого каната наматывается на барабан буровой лебёдки. Неподвижная ветвь крепится к механизму для её крепления, на котором устанавливается датчик веса на крюке.

Кратность оснастки талевой системы (число рабочих струн) обозначается i_тс и определяется по формуле

где n – число шкивов талевого блока.

Число шкивов талевого блока всегда на 1-н меньше, чем у кронблока, так как с кронблока сходит ещё неподвижная ветвь каната. Диаметры шкивов талевого блока и кронблока одинаковы. Оснастки талевой системы бывают 4х5, 5х6, 6х7, 7х8.

30 Классы буровых установок, их основные параметры

В настоящее время буровые установки для глубокого бурения подразделяются на 12 классов. Главными параметрами являются допускаемая нагрузка на крюке G, кН (тс) и условный диапазон глубин бурения (таблица 1).

В настоящее время буровые установки выпускаются ОАО «Волгоградский завод буровой техники» (ВЗБТ) (г. Волгоград) – глубиной бурения до 3000 м и ОАО «Уралмаш» (г. Екатеринбург) – от 3000 м до 8000 м. На рис. 1.2 представлена буровая установка БУ5000/320ДГУ-1 (IT).

Буровые установки выпускаются с различными приводами основных машин:

Э – электропривод переменного тока от промышленных электросетей;

ЭП (ЭР) – электропривод постоянного тока от промышленных электросетей, ЭР - регулируемый;

ДЭП (ДЭР) – дизель электрический привод постоянного тока, ЭР - регулируемый;

Д – дизельный с механическими передачами;

ДГ – дизельный с гидромеханическими передачами;

ГТ – газотурбинный.

В последнее время условные обозначения буровых установок приведены к одному виду. Пример обозначении: БУ 2900/200 ЭП К БМ

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

Устройство, конструктивные особенности и основные параметры

Вертлюги имеют общую конструктивную схему и различаются в основном по допускаемой осевой нагрузке.

Вращающийся ствол 1 смонтирован в корпусе 2 на радиальных и упорных подшипниках 4,5,6,7. Ствол имеет фланец, передающий вес бурильной колонны через главный опорный подшипник 5 на корпус 3 и далее на штроп 14.

Вес корпуса вертлюга, толчки и удары от бурильной колонны снизу вверх воспринимаются вспомогательной осевой опорой 7, установленной над главной.

Ствол является ведомым вращающимся элементом. Ствол и связанные с ним детали имеют левые стандартные конические резьбы во избежание самоотворачивания.

Штроп 14 крепится к корпусу на осях и может поворачиваться на угол до 40⁰. К верхней крышке 12 корпуса 2 прикреплён подвод с резьбой 13 с резьбой или фланцем 10, к которому присоединяется буровой рукав. Напорный сальник 9 во время бурения работает в тяжёлых условиях, он быстро изнашивается, поэтому выполнен быстросменным.

В корпус вертлюга заливается масло для смазки всех подшипников. В нижней и верхней частях корпуса установлены самоуплотняющиеся манжетные уплотнения 2 и 8 для предотвращения вытекания масла.

Вертлюги снабжаются устройствами для заливки, спуска и контроля уровня масла, сапунами.