Глава V n вертлюги

§ 1. Назначение и схема

Вертлюг является промежуточным звеном между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым рука­вом и вращающейся бурильной колонной, которая при помощи замковой резьбы соединена 'со стволом вертлюга. Для обеспе­чения возможности перемещения вертлюга буровой раствор подводится к нему при помощи гибкого бурового рукава, один конец которого крепится к корпусу вертлюга, а второй — к сто­яку на высоте, несколько меньшей его длины. На рис. V.1 пока­зана схема расположения в буровой вертлюга при бурении.

Рис. V.I. Схема расположения оборудования для вращения бурильной ко­лонны:

/ — пол буровой; 2 —potop; 3 — ведущая труба; 4 — гибкий рукав; 5 — вращатель веду­щей трубы; 6 — вертлюг; 7 — стояк; 8 — крюкоблок -

Вертлюг является пятой, обеспечи­вающей возможность свободного вра­щения бурильной колонны при невра- щающемся его корпусе. Он висит на крюке, связан с буровым рукавом и представляет собой устройство, слу­жащее для нагнетания под большим давлением бурового раствора во вра­щающуюся бурильную колонну.

Н

Рис. V.2. Принципиальная схема бурового вертлюга

а рис. V.2 показано устройство вертлюга для бурения глубоких сква­жин. Основной вращающейся его де­талью является полый ствол 1, вос­принимающий вес колонны. Ство,л, смонтированный в корпусе 3 на ра­диальных 4 и 6 и опорных 5 и 7 под­шипниках, снабжен фланцем, пере­дающим вес колонны через главный опорный подшипник 5 на корпус 3. и штроп 14. Опоры ствола фиксируют его положение в корпусе, препятст­вуют осевым вертикальным и ради­альным перемещениям и обеспечи­вают устойчивое положение и легкость вращения.

Вес корпуса вертлюга, осевые тол­чки и удары от колонны снизу вверх воспринимаются его вспомогательной опорой 7, устанавливаемой обычно над главной 5. Ствол вертлюга явля­ется ведомым узлом. При принятом в бурении нормальном на­правлении вращения бурильной колонны (по часовой стрелке, если смотреть сверху на ротор) ствол и все детали, связанные с ним, во избежание самоотвинчивания имеют стандартные конические левые резьбы. Вертлюг снабжается штропом 14 для подвески его на крюке. Штроп крепится к корпусу на осях и может поворачиваться на угол до 40°. Корпус имеет приливы, ограничивающие перемещение штропа и устанавливающие его в положение, удобное для захвата крюком, когда вертлюг с ведущей трубой находятся в шурфе.

К крышке корпуса 11 прикреплена горловина — отвод 13, к которому присоединяется буровой рукав 12. Буровой раствор поступает из рукава через патрубок в соединенную с ним напор­ную трубу 10, из которой он попадает в полость вращающегося ствола вертлюга. Зазор между отверстием в стволе и напорной трубой уплотняется напорным сальником 9, обеспечивающим герметичность при наибольших рабочих давлениях бурового раствора. Напорный сальник 9 во время роторного бурения 6* 163

Параметры	Завод «Баррикады»				Уралмашзавод
	БУ-50БР	БУ-75БР	ШВ15-250	У6-ШВ-14— 160М		У В-250	У6-300
Максимальная статическая нагрузка, МН	0,7	1,00	2,5	1,6		2,5	4,0
Динамическая нагрузка при 100 об/мин, МН	0,5	0,75	1,6	0,75		1,6	3,0
Глубина бурения, м	600—1200	1200—2500	2000—2500	1500-2800		3000—5000	4000-7000
Частота вращения, об/мин	300	170	250	250		100	100
Рабочее давление раствора, МПа	20	20	25,0	20		25	32
Размеры главной опоры, мм:
наружный диаметр				460		540	670
внутренний диаметр				210		260	310
Предельная допустимая нагрузка главной опоры, МН: статическая Со				6,3		7,8	10,4
динамическая С				2,4		2,8	3,6
Присоединительная резьба ствола	3-147Л	3-147Л	3-147Л	3-152 Л		3-152 Л	3-171Л
Диаметр проходного отверстия в стволе, мм	73	100		100		90	75
Габаритные размеры, м: высота	1,815	2,673		3,040		3,070	3,390
ширина	0,645	0,760		1,016		1,090	1,390
Масса, кг	670	1190		1815		2490	4230

эксплуатируется в тяжелых условиях, срок его службы значи­тельно меньше, чем остальных деталей вертлюга, поэтому он выполняется быстросменным.

Проточную часть вертлюга изготовляют обтекаемой формы для обеспечения минимальных гидравлических потерь и мини­мального износа абразивными частицами, содержащимися в бу­ровом растворе, который движется со скоростью до б м/с. Размеры и конструкция вертлюга выполняются с учетом обеспе­чения надежной смазки всех опор и отвода от них тепла. В верх­ней и нижней частях корпуса для уплотнения зазора между корпусом и вращающиеся стволом устанавливают самоуплот- няющие манжетные сальники 2 и 8, которые защищают внут­реннюю полость корпуса с масляной ванной от попадания в них влаги снаружи и удерживают масло от вытекания.

В вертлюгах есть устройства для заливки, спуска масла и контроля его уровня, а также отверстия для уравновешивания давления, создающегося при нагреве в процессе работы с ат­мосферным. Все детали предохраняются от самоотвинчивания.

Типоразмер вертлюга определяется динамической нагрузкой, которую он может воспринимать в процессе вращения колонны 114-мм труб с учетом глубины скважины. Вертлюги также ха­рактеризуются допустимыми статической нагрузкой и частотой вращения, предельным рабочим давлением прокачиваемого бу­рового раствора, массой и габаритными размерами.

Размерным рядом установлена номинальная динамическая цагрузка: 0,5; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5 и 3,0 МН для бурильных труб диаметром 60—140 мм. Каждый вертлюг рассчитывается для применения с бурильными трубами двух-трех размеров.

Конструкция вертлюгов должна быть прочной, чтобы выдер­живать наибольшие нагрузки, действующие на основные рабо­чие элементы и подшипниковые узлы. Главный опорный подшип­ник воспринимает наибольшие статические нагрузки и обеспе­чивает длительную работу на всех режимах. Конструктивные формы деталей просты, технологичны и обеспечивают прочность и простоту сборки. Вертлюги должны быть приспособлены к транспортировке любыми транспортными средствами без упа­ковки.

В табл. V.1 приведены технические характеристики отече­ственных вертлюгов.