Глава X

РОТОРЫ

§ 1. Назначение и устройство роторов

Роторы предназначены для вращения вертикально подвешенной бурильной колонны или восприятия реактивного крутящего момента колонны, создаваемого забойным двигателем. Служат они также для поддержания на весу колонны бурильных или обсадных труб,

Рис. Х-1. Внешний вид ротора с клиновым пневматическим упра­вляемым захватом.

устанавливаемых на его столе, на элеваторе или клиньях, и исполь­зуются при отвинчивании свечей при подъеме колонны, ловильных и вспомогательных работах.

Ротор представляет собой как бы угловой редуктор с конической зубчатой передачей. Ведомое колесо передачи насажено на втулку, соединенную со столом ротора, в центре которого находится отвер­стие для пропуска колонны. Диаметр отверстия стола ротора зави­сит от диаметра долота или обсадных труб, пропускаемых через него, и составляет 250—560 мм.

На рис. Х-1 приведен ротор с автоматическим клиновым захватом колонны бурильных труб. Клиновые захваты вы-

258

полняются так, чтобы при надобности их можно было легко снимать и работать на роторе элеваторами или в периоды бурения вставлять в отверстие стола ротора вместо клиньев вкла­дыши и зажимы квадратной штанги.

Управление клиньями, вставленными в ротор, осуществляется пневматически, для чего в его корпус встраивается пневматический цилиндр с подъемным устройством.

На рис. Х-2 показана принципиальная схема ротора с консоль­ным расположением конического колеса, смонтированного на ради-ально-упорных шарикоподшипниках в верхней части втулки ротора.

Стол ротора, соединенный с втулкой, укрепляется на двух опо­рах — главной и вспомогательной.

21 12 11 Ю

9816

Рис. Х-2. Схема ротора.

1 — стол; 2 — колесо зубчатое коническое; 3 — главная опора; 4 — вспомогательная'опора: S — станина; в — звездочка; 7 — подшипник радиально-упорный; 8 — ведущий вал; 9 — защелка ротора; Ю — ограждение; 11 — вкладыши; 12 — зажины квадратной штанги (ве­дущей трубы).

Главная опора воспринимает осевую статическую нагрузку, воз­никающую при установке колонны на стол ротора, и рабочие, ци­клически действующие нагрузки, — радиальные от передаваемого крутящего момента и осевые от трения квадратной штанги {ведущей трубы) о вкладыши ротора при подаче колонны и от силы тяжести стола ротора. В этой опоре применяют радиально-улорные шарико­вые или реже конические подшипники качения.

Вспомогательная опора стола ротора воспринимает радиальные нагрузки от зубчатой передачи и удары вверх при бурении или подъ­еме бурильной колонны. В этой опоре применяют либо радиально-упорные подшипники качения, либо подшипники скольжения с упор­ным буртом.

Ведущий горизонтальный вал с шестерней укрепляется на двух подшипниках качения, один из которых воспринимает только ра­диальные, второй — радиальные и осевые нагрузки от конической передачи. Второй подшипник фиксирует вал от осевых смещений. Передача вращения от силового привода ведущему валу ротора осу­ществляется карданным валом или цепной передачей. Крестовина карданного вала или цепная звездочка монтируется на консольном

17« 259

конце ведущего вала ротора. Во время свинчивания свечей и в про­цессе бурения забойными двигателями для предохранения колонны от вращения стол ротора стопорится, для чего на ведущем валу имеется запорное устройство. Все механизмы ротора монтируются в станине.

Станина ротора выполняется прочной и. удобной для монтажа на буровой и транспортировки автотранспортом на тележках или волоком с помощью двух полозей. Для захвата станина имеет рым-болты или отверстия, в которые вставляются штропы. В станину ротора заливается масло, служащее не только для смазки,трущихся деталей, но и отвода тепла, образующегося в процессе работы в зуб­чатой передаче и подшипниках.

- Для предохранения механизмов от попадания в них грязи и про­мывочной жидкости и предохранения от вытекания смазки из ротора его конструкция выполняется герметичной: втулка стола и ведущий вал уплотняются сальниками и лабиринтными устройствами. Если смотреть сверху, стол вращается по часовой стрелке. Обратное вра­щение применяется только при аварийных работах, если трубы имеют левую резьбу.

Во время роторного бурения скорости вращения бурильной колонны могут измениться в зависимости от глубины скважины и условий бурения в пределах 30—300 об/мин. Обычно скорость равна 50—150 об/мин. При бурении забойными двигателями стол ротора проворачивают периодически с небольшой скоростью.

Крутящий момент, передаваемый столом ротора, зависит от. длины и диаметра бурильной колонны, типа и диаметра долота, находящихся в скважине. Момент, передаваемый ротором, должен быть меньше момента скручивания бурильных труб.

Наибольшая статическая нагрузка, действующая на стол в то время, когда он не вращается, длительно передаваемая мощность, наибольшая допускаемая скорость вращения стола, рабочий и наи­больший крутящий моменты, диаметр проходного отверстия в столе, а также масса и габариты ротора определяют их область приме­нения. Эти величины при проектировании выбираются по типовой скважине в зависимости от максимальной статической и системати­ческой нагрузок и выбранных типовых условий бурения.

Если бурение происходит в условиях, отличных от условий проходки принятой типовой скважины, при проектировании ротора долговечность его деталей соответственно изменится, что может учитываться коэффициентом эквивалентности нагрузок. В этом случае фактический срок службы ротора соответственно коррек­тируется.