§ 3. Расчет деталей вертлюга

Детали, передающие вес бурильной колонны, штропы, пальцы, корпус, и другие, рассчитываются на статическую прочность аналогично деталям талевой системы.

Главная опора вертлюга рассчитывается по динамической предельной допустимой нагрузке* С, представляющей ограни­ченный предел выносливости подшипника. Предполагается, что после одного миллиона оборотов 90% подшипников не' разру­шится.

Р

(V.1)

асчетный ресурс, т. е. номинальное число оборотов подшип­ника опоры вертлюга в млн. оборотов

L = {C!P₉)

(р — показатель степени: для роликовых подшипников р=3,33; для шариковых р = 3).

Д

(V-2)

ля подшипника вертлюга УВ-250 из табл. V.1 С=2,8 МН. Эквивалентная динамическая нагрузка (в Н), воспринима­емая опорой вертлюга,

Р_э — Qk&o^t^k^s»

где Q_K — осевая нагрузка на главную опору вертлюга, Н; k₀= = 1,2—1,25 — коэффициент запаса; k_т ■— температурный коэффи­циент; при £<125°С &т=1,0; k_K=> 1,0 — кинематический коэф­фициент для упорных подшипников качения при вращающемся внутреннем кольце; &_Э=0,6-М),7 — коэффициент эквивалент­ности при ступенчатом нагружении.

Д

(V. 3)

ля бурения скважины глубиной 5000 м с использованием раствора плотностью р —1,2

Q_K = Q6+QyBT—^д*

где Qa — вес 4700 м бурильных 114-мм труб в растворе; Q₆=l,18 МН; Q_yBT—вес 300 м УБТ в растворе, Q_yBT = 0,4 МН; />_д=0,20 МН — нагрузка на долото.

Тогда

Q_K= 1,18 + 0,4—0,20= 1,38 МН.

Эквивалентная динамическая нагрузка

Р,= 1,38-1,25-1,0-1,0-0,7= 1,2 МН.

Расчетный ресурс опоры вертлюга

L = (2,8/1,2)³'³³10^в= 16-10⁶ оборотов.

Если средняя механическая скорость роторного бурения этой скважины vq. _Ср=5 м/ч, то для того, чтобы пробурить скважину, потребуется вращать колонну Лб=Ю00 ч, и за это время при средней частоте вращения п_Ср=Ю0 об/мин она сделает

п_ъ = 60• n_cph₆ = 60• 100• 1000 = 6-10® оборотов.

Расчетное число скважин, которое можно пробурить до вы­хода опоры из строя:

г—Ып_е = 16-10⁶/6-Ю^в = 2,6.

Опору вертлюга проверяют на статическую нагрузку, кото­рая должна быть выше разрывной прочности #бт применяемых бурильных труб. Например, для глубины 5000 м и Q_K=1,6 МН разрывная прочность должна быть не менее

Я_бт><ЭА=1,6.1,5 = 2,4 МН, (V.4)

где 5_Т 1,3-г-1,5 — коэффициент запаса.

Из табл. V.1 видно, что статическая нагрузка опоры верт­люга УВ = 250 С₀=7,8 МН.

Запас прочности опоры на статическую нагрузку

•S_B = C₀tR_6T = 7,8/2,4 = 3,25.

Эта величина вполне допустима. Разрушения роликов опоры вертлюга не должно наступать даже при нагрузке, равной проч­ности бурильных труб.

§ 4. Эксплуатация вертлюгов

Вертлюг является весьма ответственным элементом буровой установки, и от правильной эксплуатации во многом зависит безотказность и долговечность его работы.

Перед пуском вертлюга в эксплуатацию должно быть про­верено:

крепление отвода к крышке, крышки и сальника к корпусу вертлюга;

состояние переводника и ствола; при обнаружении повреж­дений резьбы или трещин вертлюг к эксплуатации не допус­кается;

Место смазки	' Сорт смазки		Указания по смазке
	Летние условия	Зимние условия
Все опоры вертлюга Пальцы штропа Нижние и верхние уплотнения	Масло цилиндро­вое П Смазка универс гост ю; То я	Масло авиа­ционное МС-14 альная УС-3 J3-79 ке	Смена масла через 3 мес. Пополнение по мере на­добности Смазывается ручным на­сосом 1 раз в смену (20 г) Смазывается ручным насосом 1 раз в смену (5 г)

легкость вращения ствола, который должен вращаться от усилия, приложенного одним рабочим к ключу с плечом 1 м;

уровень MacJia в корпусе; если уровень ниже отметки, не­обходимо добавить масло в соответствии с инструкцией.

Новый вертлюг должен быть поставлен на обкатку без на­грузки в течение 1—1,5 ч. Если в момент его доставки скважина будет пробурена на большую глубину, то рекомендуется при об­катке постепенно доводить нагрузку до полного веса колонны.

Вертлюг, который уже использовали, перед началом эксплуа­тации должен быть тщательно промыт и заправлен свежим маслом.

В период эксплуатации необходимо периодически проверять- состояние масла в ванне корпуса; если масло загрязнено, его следует слить, ванну промыть керосином или газойлем, а затем еще раз промыть чистым маслом веретенное-2 или 3, нагретым до 80—100° С, после чего залита свежее смазочное масло;

состояние нржнего уплотнения; при утечке масла необходимо сменить уплотняющие кольца, а полость уплотнения набить консистентной смазкой;

температуру вертлюга при работе; нагрев вертлюга свыше 70° С не допускается;

состояние напорного сальника напорной трубы; при пропус­ках бурового раствора зашприцевать в ^сальник смазку; в слу­чае непрекращения утечки сменить сальник;

утечки раствора через' резьбовое соединение переводника со стволом; при пропусках раствора вертлюг надо заменить;

утечки раствора через прокладку между напорной трубой и отводом; при обнаружении течи подтянуть гайки или сменить прокладку; следует проверить износ отвода: при большом из­носе отвод сменить;

состояние затяжки гаек и исправность всех деталей.

Смазка всех элементов вертлюга, а также добавка и смена масла в ванне корпуса должна производиться в соответствии с указаниями, приведенными в карте смазки (табл. V.2). Под зимними условиями подразумевается температура ниже +5° С.