книги из ГПНТБ / Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник

П р и н ц и п д е й с т в и я п о р ш н е г о н а с о с а (рис. 59). При вращении шкива 1 приводятся во вращательное движение зубчатые колеса 2 и 3; последнее при помощи коленчатого вала при­ водит в возвратно-поступательное движение шатун 4, крейцкопф 5, шток 6 и поршень 7. Цилиндр 8 сообщается с камерами всасывания и нагнетания, которые отделены от цилиндра соответствующими кла­ панами. При движении поршня вправо всасывающий клапан 9 откроется, а нагнетательный клапан 10 закроется, и в левую полость цилиндра произойдет всасывание жидкости через храпок (фильтр) 11 с приемным клапаном 12 и всасывающий шланг 13. В правой полости

Рис. 59. Схема поршневого насоса.

цилиндра происходит нагнетание жидкости через напорный клапан 14 при закрытом (всасывающем) клапане 15. При движении поршня вле­ во в правой части цилиндра произойдет всасывание жидкости (кла­ пан 15 откроется, а клапан 14 закроется), а в левой — нагнетание через открытый клапан 10 при закрытом клапане 9. За один оборот коленчатого вала поршень совершает два хода и, следовательно, всасывание и нагнетание жидкости повторяется по 2 раза, поэтому такие насосы называются насосами двойного действия. При нагне­ тании жидкость проходит через клапаны 10 и 14 в камеру нагнета­ ния, откуда проходит через нижнюю полость воздушного колпака 16 с манометром 17 и предохранительным клапаном 18 в напорную магистраль 19.

Опишем более подробно буровой насос типа ГР-16/40, приме­ няемый в колонковом бурении.

На рис. 60 изображены общий вид и разрез насоса ГР-16/40. Насос ГР-16/40 отличается от других геологоразведочных на­ сосов наличием бесступенчатого механизма регулирования подачи, позволяющего плавно (от 32 до 267 л/мин) менять производитель­

ность на ходу под нагрузкой.

Рис. 60. Насос ГР-16/40.

Применение принудительной смазки, замена подшипников сколь­ жения подшипниками качения, применение износостойкости мате­ риалов позволили повысить срок службы деталей насоса ГР-16/40 в два—три раза по сравнению с насосом НГР-250/50.

Насос ГР-16/40 состоит из гидравлического и приводного бло­ ков, закрепленных на общих салазках. Электродвигатель установ­ лен непосредственно на насосе.

Гидравлический блок имеет два цилиндра, полости которых заканчиваются всасывающими и нагнетательными камерами с та­ рельчатыми клапанами и мягким уплотнением на седлах.

Сменные цилиндровые втулки предохраняют гидроблок от вред­ ного воздействия промывочной жидкости, несущей частицы песка.

На гидроблоке монтируется: задвижка, демпфер, предохрани­ тельный клапан, патрубки нагнетательного, всасывающего и слив­ ного шлангов.

Задвижка служит для слива жидкости в момент запуска и оста­ новки насоса, а также для слива жидкости в момент срабатывания предохранительного клапана. К корпусу задвижки крепится рукав для слива жидкости.

Демпфер предназначен для предохранения манометра от прежде­ временного выхода из строя. Во время работы насоса перекачива­ емая жидкость давит на резиновую диафрагму демпфера, которая передает давление на масло, залитое в его полость, и далее через обратный шариковый клапан или щель под запорным винтом — на манометр.

Предохранительный клапан, установленный в задней стенке корпуса гидроблока, служит для предотвращения поломок в насосе. Шток предохранительного клапана при увеличении давления до 45 кгс/см2 срезает чеку, изготовленную из калиброванной проволоки, соединяя при этом нагнетательную линию со сливом.

Приводной блок состоит из бесступенчатого механизма регули­ рования, двух шатунов с крейцкопфом, принудительной системы смазки с плунжерным маслонасосом. Электродвигатель установлен на кронштейне. Натяжение ремней осуществляется двумя регулиро­ вочными винтами.

Производительность насоса изменяется штурвалом, установлен­ ным на противоположной от шкива стороне вала.

Характеристика буровых насосов для колонкового бурения при­ ведена в табл. 19.

Производительность поршневого насоса определяется по формуле

поршня в дм; п — число двойных ходов поршня (взад и вперед) или

тем большим, чем меньше высота всасывания и чем лучше действуют клапаны.

Высота всасывания, особенно при промывке скважин глинистым раствором, должна быть по возможности меньше.

К насосу присоединяются всасывающий и нагнетательный рукава. Всасывающий рукав изготовляется из резины, покрытой холщевой прокладкой с проволочной спиралью. Оба конца рукава имеют ре­ зиновые мягкие манжеты.

Один конец рукава плотно, при помощи хомутиков, кре­ пится на всасывающий шту­ цер насоса, а на другой конец надевается приемный клапан—храпок (см. рис. 60). Назначение храпка — предо­ хранять приемную линию на­ соса от засорения, а также поддерживать в приемной линии столб жидкости между резервуаром и всасываю­ щими клапанами насоса, для чего храпок снабжается об­ ратным клапаном.

Нагнетательный шланг состоит из внутреннего ре­ зинового слоя, обернутого прорезиненными прокладка­ ми, и наружного резинового слоя. Один конец нагнета­ тельного шланга присоеди­ няется к нагнетательному штуцеру насоса (см. рис. 60), а другой надевается на при­ емный патрубок сальника или вертлюга-сальника. Кон­ цы шланга зажимаются кре­ пежными хомутиками. Шлан­ ги необходимо оберегать от загрязнения смазочными ма­ териалами, керосином, бен­ зином и пр. Они должны быть удалены от нагрева­ тельных приборов на рас­ стояние не менее 1 м.

Нагнетательный шланг должен быть рассчитан на максимальное давление на­ соса. Длина нагнетательного

шланга может быть 10—25 м (в зависимости от длины свечи). Промывочный сальник предназначен для соединения враща­

ющейся колонны труб с невращающимся нагнетательным рукавом (рис. 61). Поэтому каждый сальник состоит из невращающегося

узла, соединенного со шлангом, и вращающегося узла, соединенного с верхней частью колонны бурильных труб. Поскольку жидкость протекает через ствол сальника под высоким давлением, сальник должен иметь надежные уплотнения.

При глубоком колонковом бурении сальник используется также для поддержания верхней части колонны бурильных труб в натя­ нутом состоянии. Такой сальник называется вертлюгом-сальником (рис. 62).

Вертлюг-сальник отличается от обыкновенного сальника тем, что он имеет серьгу, подхватываемую крюком талевого блока. Для уменьшения трения между вращающимся узлом и неподвижным корпусом включается упорный шариковый подшипник.

Грузоподъемность вертлюгов-сальников для колонкового бурения должна быть больше веса колонны бурильных труб. На буровой всегда надо иметь два сальника с полным набором ключей.

Характеристика насосов для колонкового бурения приведена в табл. 19.

Кроме насосов, приведенных в табл. 19, к серийному производ­ ству приняты легкие быстроходные горизонтальные трехплунжер­ ные насосы НБ-60/40, НБ-120/40 и НБ-320/63 (В числителе — про­ изводительность в л/мин, в знаменателе — давление в кгс/см2).

Эти насосы работают при скорости вращения коленчатого вала 300 об/мин, обеспечивают высоту всасывания до 5 м, устойчиво работают при перекачивании зашламованных буровых растворов и относительно небольшой пульсации потока подаваемой жидкости.

СИЛОВОЙ ПРИВОД БУРОВЫХ УСТАНОВОК

В современных установках для колонкового бурения в каче­ стве силового привода применяются электродвигатели и дви­ гатели внутреннего сгорания. При подземном неглубоком бурении иногда для привода легких буровых станков применяются пневма­ тические двигатели, особенно в шахтах, опасных по газу и пыли.

На некоторых зарубежных станках применяются подвижные вращатели с гидравлическими двигателями. Последние обладают мягкой характеристикой и плавно снижают обороты с увеличением крутящего момента.

§ 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Электрический привод широко применяется в геологоразведочных партиях и экспедициях, длительно работающих в одном районе. При наличии в районе сетей высокого напряжения для питания бу­ ровых установок применяются стационарные и передвижные пони­ зительные трансформаторы. Когда буровые работы производятся длительное время, но высоковольтные электропередачи отсутствуют, электроснабжение буровых установок может быть организовано от передвижных электростанций или от специально построенных вре­ менных электростанций. В высокогорных районах, богатых быстрыми речками, иногда целесообразно строить гидроэлектростанции. Не­ обходимый для работы гидротурбин напор можно получить путем устройства небольших плотин, от которых вода к турбине подводится деривационным каналом, имеющим небольшой уклон.

Дли привода буровых станков рекомендуется применять асин­ хронные электродвигатели переменного тока. Электродвигатели не­ большой мощности обычно берутся с короткозамкнутым ротором. При мощности более 15—20 кВт целесообразно применить электро­ двигатели с контактными кольцами и пусковыми устройствами,, обеспечивающими снижение пусковых токов.

= 0,1 —0,3 см — величина разбурки стенок скважины и забоя; DKep — диаметр керна, см.

Мощность на холостое вращение подвешенной колонны бурильных

где L — глубина скважины в м; d — наружный диаметр бурильных труб, м или см; п — число оборотов бурильных труб в мин; уж — удельный вес промывочной жидкости; а — опытный коэффициент, зависящий от диаметра бурильных труб, их веса и интенсивности

* Ѳ —угол между осью скважины и вертикалью.

Исследования Р. Ю. Мамедли показали, что мощность на холос­ тое вращение бурильной колонны в вертикальной скважине при скорости вращения от 80 до 250 об/мин изменяется в соответствии с формулой

здесь L и d в м.

При алмазном бурении применяются большие скорости вращения инструмента. Колонна бурильных труб вращается со скоростью от 500 до 1500 и более об/мин. При больших скоростях вращения ко­ лонна бурильных труб часто начинает вибрировать. При возбуждении вибрации мощность на вращение колонны резко увеличивается.