книги из ГПНТБ / Механизация вспомогательных операций в разведочном бурении

Только усилия в канате, создаваемые лебедкой бурового станка, непосредственно влияют на грузоподъемность мачты (вышки). В за­ висимости от геологического строения и величины прихвата эти усилия могут возникать на любой глубине скважины. Поэтому мак­ симально допустимую кратковременную нагрузку на мачту следует рассчитывать по формуле

где QM — максимальная допустимая кратковременная грузоподъем­ ность мачты; Рл — грузоподъемность лебедки бурового станка на первой (минимальной) скорости; п — количество подвижных струи в талевой оснастке; ц — к. п. д. талевой системы; К — коэффициент перегрузки двигателя (привода станка), для электродвигателя К = 1,7—2,2 (указывается в паспорте па электродвигатель), для двигателя внутреннего сгорания К = 1,1.

При этом напряжения, возникающие в узлах мачты, должны быть на 20% ниже допускаемого предела текучести металла, из которого изготовлена ферма мачты:

а^'0,80[сгт ].

Из опыта эксплуатации мачт известны случаи, когда мачту, предназначенную для работы в комплекте со станками типа ЗИФ-300 или СБА-500, комплектуют станками типа ЗИФ-650, у которых грузоподъемность лебедки в 1,5 раза больше, в результате чего ферма мачты деформируется и приходит в негодность. Такая прак­

В этом случае много неприятностей происходит при работе с полу­ автоматическим элеватором, который при движении вверх или вниз под действием ветрового напора и вибрации имеет значительную амплитуду раскачивания и часто задевает за пояса и раскосы мачты, что в свою очередь может быть причиной деформации мачты или трав­ мирования членов буровой бригады. Во избежание этого необходимо:

а) предусматривать направляющие талевого блока; б) при работе без направляющих обшивать переднюю грань мачты

листовым железом или продольными прутками, а также обеспечить размер между передней гранью мачты и осью перемещения элеватора не менее 400 мм.

9. Габаритные размеры мачты и бурового здания должны соответ­ ствовать допускаемым транспортным габаритным размерам.

В настоящее время известны два типа мачт:

а) мачты, наклоняемые для бурения скважины и в транспортное положение в одной плоскости, вдоль бурового здания. Буровой станок располагается поперек бурового здания;

б) мачты, наклоняемые в транспортное положение в плоскости продольной оси бурового здания, а для бурения скважины в пло­ скости, перпендикулярной продольной оси. Буровой станок распола­ гается вдоль бурового здания.

Для обеспечения нормальных условий работы и допустимых проходов мачты первого типа требуют увеличенных размеров буро­ вого здания в поперечном сечении. Для самоходных буровых уста­ новок применение таких мачт вызывает трудности в размещении серийного бурового станка и вынуждают проектирование специаль­ ного станка.

Мачты второго типа, имеющие возможность наклоняться в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, лишены отмеченных не­ достатков и являются наиболее перспективными.

Г л а в а V I

МЕХАНИЗАЦИЯ I I АВТОМАТИЗАЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

В последние годы научно-исследовательские и конструкторские организации Министерства геологии СССР уделяют большое внима­

(СКБ) разработан ряд буровых установок, у которых автоматизи­ рованы или механизированы некоторые трудоемкие операции. К та­ ким операциям относятся прежде всего операции по перекреплению вращателя. Для этого разработаны различные конструкции гидра­ влических патронов и автоматические перехваты. ВИТР разработапа автоматизированная буровая установка, позволяющая произво­ дить операции по спуску и подъему инструмента в автоматическом цикле. Ниже приводятся наиболее интересные разработки.

МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКРЕПЛЕНИЯ ПАТРОНОВ

В процессе бурения скважин значительное время расходуется на операции по перекреплению патронов. В среднем за один рейс на эти операции расходуется от 15 до 20 мии (при использовании механических патронов) при бурении скважин глубиной до 500—

влениям: применение гидравлических патронов и использование механизмов, осуществляющих автоматическое перекрепление патронов.

В первом случае для производства операции перекрепления необходимо снизить осевую нагрузку на забой, остановить вращение снаряда, раскрепить гидравлические патроны, поднять шпиндель вверх, закрепить патроны, уравновесить вес снаряда, приходящийся на наконечник гидравликой, включить вращение и постепенно до­ вести осевую нагрузку до требуемой. На все эти операции при каж-

В буровом стайке СБА-800 используются одновременно оба типа гидравлических патронов.

Верхний гндравдический патрон станка СБА-800 по своей кон­ струкции относится к типу постоянно-замкнутого (рис. 58). Принцип действия патрона заключается в следующем: масло из гидросистемы подается через штуцер 1 в полость 2 поршня 3, опирающегося через упорный подшипник 4 на коническую обойму 5. Под давлением жидкости поршень 3 продвигается между стаканом 6 п цилиндром 7

конструкции к типу нормально разомкнутого, бурильпая ведущая труба зажимается в патроне под воздействием гидравлики.

в полость 2 под поршень 3. Под воздействием давления жидкости поршень передвигается между кольцевой втулкой 4 и цилиндром гпдропатрона о. Движение поршня передается через упорный под­ шипник 6 на коническую обойму 7, которая, скользя по конусам кулачков плашек 8, заставляет их сжиматься. В нижней части па­ трона расположена крышка 9, привернутая к шпинделю гидро­ патрона 10 болтами 11. Со шпинделем гидропатроиа соединена с по­ мощью резьбы приводная муфта 13. Внутри приводной муфты располагается шпиндель вращателя 14, а с наружной стороны уста­ новлена кольцевая муфта 12.

Для разжима бурильной ведущей трубы давление масла в гидро­ системе снижается и силой пружин 15, расположенных в конической обойме, последняя поднимается вверх и освобождает кулачки пла-

шек. Механизм гидропатрона закрыт сверху металлическим кожу­ хом 16.

Корпус гидропатрона закреплен на нижней траверсе 17 с помощью болтов.

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПЕРЕХВАТЫ

Всесоюзным научно-исследовательским институтом методики и техники разведки разработаны механизмы для автоматического перекрепления снаряда для буровых станков ЗИФ-650А

нЗИФ-300М — АП-650А и АП-300Л, выполненные в виде приставок

кэтим станкам. Конструкции перехватов несложны н они легко могут быть смонтированы даже в условиях ремонтно-механических мастерских геологоразведочных партий и экспедиций.

иа рис. 60. Верхний гидравлический патрон 1 передает осевое усилие и обеспечивает вращение снаряда во время бурения. Он монтируется на траверсе станка 2 с помощью болтового фланцевого соединения. Нижний гидравлический патрон 3 передает вращение снаряду и обес­ печивает поддержание колонны бурильных труб на весу и сохранение осевой нагрузки во время осуществления процесса перекреплеиия. Нижний патрон и приводной промежуточный шпиндель 4 крепятся к корпусу вращателя бурового станка 5 с помощью фланцевого болтового соединения.

На цилиндре подачи 6 укреплен переключатель механического типа 7 с помощью хомута 8, который приводится в действие метал­ лическими упорами 9 к 10 при достижении нижнего или верхнего положения шпинделя станка. Кран цилиндров подачи станка пере­ ключается сервоцилиндром 11, установленным на корпусе прибора гидроуправления. В прибор гидроуправленпя встроен дроссель 12. Кран включення автомата 13 крепится к кожуху гидросистемы станка.

Гидравлический патрон (рис. 61) нормально разомкнутого типа.

Для зажима ведущей трубы масло из гидросистемы подается в невращающнйся корпус патрона 1 через отверстие 2 под поршень 3. Поршень вместе с верхним упорным подшипником 4 и вращающейся конической обоймой 5 передвигается вверх, зажимая плашки 6 на бурильной трубе. Патрон раскрепляется винтовыми пружинами 7, которые перемещают коническую обойму вниз, а также кольцевыми пружинами 8, разжимающими плашки. Шпиндель 9 разъемный, чтобы можно было быстро заменить изношенные плашки.

Переключатель представляет собой концевой, трехпозиционный распределитель потоков гидросистемы станка. С его помощью произ­ водятся закрепление и раскрепление патронов, а также работа сервоцилиндра и дросселя. Дроссель 12 (см. рис. 60) представляет собой модернизированную конструкцию дросселя бурового станка. При включении дросселя весь объем масла обеспечивает быстрое

Рис. 60. Общий вид перехвата АП-650А.

перемещение цилиндров подачи вверх. При его включении во время бурения в цилиндрах подачи устанавливается необходимое давление, отрегулированное ранее буровым мастером. Дроссель включается за счет подачи жидкости в нижнюю полость корпуса. При повышении

Рпс. 61. Гидравлический патрон АП-650А.

давления жидкости поршень 1 (рис. 62) сжимает пружину 2 и пере­ мещает иглу 3 для перекрытия дроссельной шайбы, расположенной в корпусе прибора гидроуправления. При выключенном дросселе пружина 2 возвращает поршень 1 в крайнее нижнее положение, обеспечивая зазор между иглой и отверстием дроссельной шайбы. Величина зазора регулируется буровым мастером с помощью махо­ вичка 4. Стопорный винт 5 во время регулировки удерживает

поршень от поворота, создавая поступательное движение игле за счет резьбы.

Сервоцилиндр (рис. 63) обеспечивает переключение крана цилин­ дров подачи станка. Поршень-репка 1 при поступательном движении

Ряс. 62. Игольчатый дроссель.

в корпусе поворачивает на определенный угол шестерню 2, которая находится в зацеплении со штоком крана цилиндров подачи. При этом происходит их включение на рабочий или холостой ход. Руко-

Рпс. 63. Сервоцшшндр.

1 — поршень-рейка; 2 — шестерня; 3 — рукоятка сервоцнлнндра; 4 — махо­ вик управления перемещением станка.

ятка сервоцнлиидра 3 служит для ручного управления цилиндрами подачи, для чего ее необходимо вывести из зацепления с шестерней 2.

Автоматический перехват работает следующим образом: после окончания холостого движения вверх шпинделя станка шток пере-

ключателя под воздействием движущихся со шпинделем механи­ ческих упоров перемещается в крайнее верхнее положение. Прп этом масло гидросистемы направляется в нижнюю полость верхнего гидроцилиндра и включает его. Далее масло из нижнего гидро­ патрона и дросселя через золотник переключателя уходит на слив, а патрон раскрепляется. Одновременно масло поступает в правую полость сервоцилиидра, перемещает поршень-рейку влево и повора­ чивает кран цилиндров подачи в положение шпиндель вниз, что соответствует рабочему ходу шпинделя во время буреппя.

Положение «быстрый подъем вверх» устанавливается после окон­ чания рабочего хода при крайнем нижнем положении станка, когда верхний механический упор переместит шток переключателя вниз. При этом золотник переключателя открывает доступ рабочей ЖИДКО­ СТИ в НИЖНИЙ патрон и включает его, а верхний патрон выключается. Одновременно с этим включается дроссель, а кран цилиндров подачп перемещением поршня-рейки сервоцилиидра поворачивается в поло­ жение быстрый подъем до его окончания. После этого цикл повто­ ряется.

При бурении с разгрузкой необходимо повернуть пробку крана управлением сервоцилиидров на 45°. В этом случае.схема работает аналогично описанному выше, за исключением поршня-рейки серво­ цилиидра, который поворачивает кран цилиндров не влево, а вправо, и вместо верхних полостей цилиндров подачи во время рабочего хода обеспечивает подачу масла в нижние полости цилиндров для поддержания части веса бурильной колонны.

Перехват АП-300Л. Автоматический перехват АП-ЗООЛ (рис. 64) имеет один гидравлический патроп, устанавливаемый на траверсе станка ЗИФ-300. Назначение узлов и нх местоположение анало­ гичны АП-650А.

Гидропатрон АП-ЗООЛ (рис. 65) снабжен кольцевым цилиндром двухстороннего действия. Плашки разводятся прп подаче масла в верхнюю полость цилиндра через штуцер 9. Муфта 5 имеет трех­ гранное отверстие, за счет которого патрон, передвигаясь по трех­ гранной штанге при холостом ходе вверх, обеспечивает вращение колонны бурильных труб. Муфта 5 может быть заменена муфтой

сцилиндрическим отверстием. При этом используется круглая

ведущая труба, а перекрепление производится обычным способом с остановкой вращателя и ручным включением и выключением патрона.

Остальные узлы принципиально не отличаются от конструкции узлов перехвата АП-650А.

Гидромеханическая схема АП-ЗООЛ зпачителыю упрощена. В схеме один гидропатрон, сервоцилиидра нет, вместо двух крапов один, сблокированный с переключателем. Значительно уменьшено количество трубопроводов. Схему АП-ЗООЛ можно применять только на станках для бурения скважин глубиной до 300 — 400 м, так как при перекреплении в автоматическом режиме во время холостого хода весь вес колонны передается на забой.