2.3. Выбор основных параметров

Параметры вертлюгов должны соответствовать аналогичным параметрам подъёмного механизма и буровых насосов.

Допускаемая статическая нагрузка должна быть ≥ допускаемой нагрузки на крюке.

Динамическая нагрузка устанавливается из условия обеспечения расчётного ресурса основной опоры вертлюга при вращении с n = 100 об/мин в течение 3000 часов. Рассчитывается по наиболее тяжёлой бурильной колонне

,

где С – динамическая нагрузка на главную опору;

G_БК – наибольший вес бурильной колонны.

Максимальное давление прокачиваемой жидкости должно быть ≥ наибольшего давления насосов бур установки сооответствующего класса.

Диаметр проходного отверстия в стволе принимается из опыта конструирования равным 75 мм.

Частота вращения ствола совпадает с частотой вращения ротора и изменяется от 15 до 300 об/мин.

Высота штропов принимается от 2,6 до 3,1 м.

УВ-250(2500кН),320,450

32 Назначение основных и вспомогательных тормозов буровой лебёдки

По назначению делятся на основные и вспомогательные.

Основные предназначены для остановки в конце движения. В качестве их используются ленточные фрикционные тормоза.

Вспомогательные – для длительного торможения с целью снижения скорости движения (для остановки не предназначены). К ним относятся гидродинамические и электромагнитные тормоза.

Включение и выключение тормозных устройств осуществляется посредством механического, пневматического или электроприводов, снабжённых ручным или дистанционным управлением. Последнее обеспечивает автоматическую остановку в аварийных ситуациях.

Основной ленточный тормоз буровых лебёдок

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

Вспомогательные тормоза буровых лебёдок Вспомогательные (регулирующие) тормоза служат для умень­шения скорости спуска бурильных и обсадных колонн и погло­щения части выделяющейся при этом энергии.

Регулирующие тормоза включают при спуске колонны только при достиже­нии глубин 200—300 м.

Во время спуска колонн при подъеме ненагруженного элева­тора тормоз должен отключаться.

33 Талевые блоки, их конструкция, основные параметры, маркировка

Талевый блок – подвижная часть талевой системы. Не испытывает нагрузок от натяжения подвижной и неподвижной ветвей каната, поэтому грузоподъёмность его меньше. Однако, масса иногда больше массы кронблока (чтобы обеспечить необходимую скорость спуска в ненагруженном состоянии).

Выпускаются 1-о секционные для ручной расстановки свечей и 2-х секционные для работы с комплексом АСП.

1-о секционные состоят из 2-х щёк, с приваренными накладками, изготовленными из стального листа. Щёки соединяются траверсой и двумя стяжками, образуя раму. Между щёками в опорах размещается ось, на которой в подшипниках качения установлены шкивы. В оси имеются отверстия для подведения смазочного материала. Для предотвращения выскакивания каната имеется нижний кожух. В верхней части шкивы закрываются верхним кожухом с прорезями для выхода каната. Для соединения с крюком талевые блоки снабжаются серьгой.

2-х секционный талевый блок состоит из 3-х шкивной и 2-х шкивной секций, соединённых жёлобом, который направляет талевый блок при его перемещении вдоль свечи при АСП. В траверсе установлен стакан на упорном подшипнике. К нему крепится скоба-подвеска с проушинами для штропов автоматического элеватора. При ручной расстановке свечей в проушины подвешиваются штропы для работы с обычным элеватором. В процессе бурения скоба используется для подвески вертлюга. В верхней части кожуха имеется резиновый буфер, на который при подъёме ложится центратор комплекса АСП.

УТБА-5-200

УТБА-5-225

ТТБА-6-250

УТ-300

УТБА-6-320

УТБА-6-400

34 Конструкции ленточных тормозов буровой лебёдки

Основной ленточный тормоз буровых лебёдок

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).

35 Назначение роторов, их параметры, маркировка

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.

Роторы являются одним из основных механизмов буровой уста­новки. Они различаются по:

диаметру проходного отверстия,

мощно­сти,

допускаемой статический нагрузке.

Привод ротора осуществляется посредством цепных, кардан­ных и зубчатых передач:

от буровой лебедки,

коробки перемены передач

индивидуального двигателя.

В зависимости от при­вода роторы имеют:

ступенчатое,

непрерывно-ступенчатое,

и непре­рывное изменение скоростей и моментов вращения.

Для воспри­ятия реактивного крутящего момента они снабжаются стопор­ными устройствами, установленными на быстроходном валу либо столе ротора.

Подвижные детали смазываются разбрызгиванием и принудительным способом.

Поставляются роторы в двух испол­нениях — с пневматическим клиновым захватом ПКР для удер­жания труб и без ПКР.

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(диам отв в столе в мм) – 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

36 Назначение кронблоков, их устройство, параметры

Устанавливаются на подкронблочной раме. Монтируются на вышках башенного типа после монтажа вышки, а на вышках мачтового типа – при монтаже вышки в горизонтальном положении.

Конструкции кронблоков зависят от используемых вышек, ручного или автоматического выполнения СПО, различаются по грузоподъёмности, числу шкивов и их расположению. Конструктивные схемы приведены на рис. 2.2. Несоосное и разноосное расположение шкивов применяется при АСП и обусловлено особенностью конструкции его механизмов.

Шкивы располагаются на осях, которые установлены в разъёмных опорах корпусов секций. Оси в опорах предохраняются от провёртывания дюбелями. На осях шкивы установлены на подшипниках качения (сдвоенных роликовых или конических). Между подшипниками установлены распорные кольца. В осях имеются отверстия для подвода ручным насосом к каждому подшипнику смазочного материала через маслёнки, расположенные на торцах осей. Секции шкивов закрываются защитными кожухами. Для предотвращения выскакивания каната из канавки шкива зазор между кожухом и шкивом не должен превышать 0,15 диаметра каната. Более всего изнашиваются шкивы, огибаемые подвижной ветвью каната, поэтому каждую секцию, после определённого периода эксплуатации кронблока, периодически разворачивают на 180 градусов.

Некоторые кронблоки имеют небольшие подвесные шкивы, вынесенные за корпус, для выполнения вспомогательных операций.

Кронблоки выпускаются ОАО «Уралмаш» и ОАО «ВЗБТ». Пример обозначения кронблоков ОАО «Уралмаш»: УКБ-6-250, УКБА-7-500.

У- «Уралмаш»; 6, 7 – число шкивов; 250, 500 – максимальная нагрузка, тс; А – для АСП. Основные параметры кронблоков, выпускаемых ОАО «Уралмаш», приведены в таблице 2. Основные параметры кронблоков, выпускаемых ОАО «ВЗБТ» приведены в таблице 3.

37 Зубчатые и кулачковые муфты в приводе буровых установок

В буровых машинах и механизмах используются муфты различных конструк­ций и видов.

Муфты делятся на: механические, гидравлические и электромагнитные.