книги / Справочник механика по геологоразведочному бурению

зель-электрических агрегатов

регатов типов ДГ-50, ЖЭС-60, ДЭС-30, ПЭС-30, ДЭС-200

Марка агрегата

Р а з д е л VII

БУРОВЫЕ ВЫШКИ, МАЧТЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Глава 1

БУРОВЫЕ ВЫШКИ И МАЧТЫ

Для спуска в скважину и подъема из нее бурильной колонны и обсадных труб, поддержания колонны в процессе бурения, а также проведения различных вспомогательных работ служат буровые вышки и мачты. Первые можно изготовлять из дерева (бревенчатые и дощатые) и из проката (трубчатые и угол­ ковые). Промышленностью поставляются Только металлические буровые вышки, а непосредственно на местах работ изготовляют и деревянные. Выбор материала для вышек зависит от местных условий и экономической целесообразности.

Высота вышек обусловливается в основном глубиной скважины (длиной свечи), размерами оборудования и инструмента, применяемыми при спуско­ подъемных операциях, а также величиной переподъема (расстояние между кронблоком и талевым блоком при полностью поднятой над устьем скважины бурильной свече).

В геологоразведочном бурении рекомендуется применять следующую длину

Вышки бывают трехногие и четырехногие. При небольших глубинах сква­ жин применяют трехногие вышки, которые изготовляют только на месте работ. Для наклонного оурения две передние ноги устанавливают в сторону наклона скважин, почти параллельно оси. Ноги изготовляют из бревен диаметром 25— 30 см при длине бревна 10—13 м. Если отсутствуют длинные бревна, исполь­ зуют короткие бревна, соединяемые замком и железными хомутами. Вершины ног оковывают железными обручами и обычно соединяют шкворнем, на который надевают серьгу с блоком. Ноги вышек по высоте расшивают примерно через каждые 2,5—3 м поясами, на которых располагают полати. Ноги между по­ ясами расшивают раскосами. Между полатями устанавливают внутренние лестницы. Трехногие вышки изготовляют также из труб.

Трехногие вышки поднимают подтягиванием конца задней ноги к двум передним, что можно делать вручную, если тренога легкая и невысокая/ или с помощью лебедки, автомашины, трактора. Опускают вышку оттаскиванием задней ноги.

Наибольшее распространение в геологоразведочном бурении получили металлические вышки, изготовляемые из труб или углового проката. Преиму­ ществами металлических вышек по сравнению с деревянными являются: проч­ ность конструкции, легкость и быстрота сборки и разборки, удобство при пере­ возках и длительные сроки эксплуатации. Ноги металлических вышек высотой 18 м изготовляют из труб диаметром 108/99,5 мм, пояса и раскосы — из угло­ вой стали размерами соответственно 65 X 65 X 6 мм и 50 X 50 X 6 мм. Для буровых вышек высотой 22—26 м применяют трубы диаметром 112/104 мм, для поясов — угловую сталь размерами 65 X 65 X 8 мм или бесшовные трубы

диаметрами 73/67 мм и для раскосов — угловую сталь размерами 50 X 50 X X 6 мм. Трубы соединяют между собой хомутами и болтами, к которым крепят пояса и раскосы. Ноги металлической вышки сверху и снизу закапчиваются башмаками для соединения их с верхней рамой и с основанием или фундаментом.

В процессе спуско-подъемных операций и особенно аварийных работ буро­ вая вышка испытывает значительные нагрузки, изменяющиеся по величине

На ферму вышки действуют нагрузка от крюка, собственный вес вышки п свечей, поднятых из скважин, а также ветровая нагрузка. В районах с одним преобладающим направлением ветра вышки необходимо устанавливать по воз­ можности ребром к направлению ветра. Чтобы обеспечить устойчивость вышки, ее укрепляют растяжками.

Для увеличения срока службы вышек и сокращения времени на монтажно­ демонтажные работы их монтируют на полозьях (салазках) вместе с установлен­ ным оборудованием и перетаскивают тракторами без разборки. В некоторых случаях для улучшения транспортировки вышку и буровое здание монтируют на отдельных салазках и перевозят отдельно друг от друга.

В последние годы в геологоразведочном бурении широко применяют вместо вышек буровые мачты. Их используют в стационарных передвижных и само­ ходных буровых установках. Они отличаются от вышек большей компактностью, меньшим весом и возможностью установки для бурения наклонных скважин. Передвижные и самоходные буровые установки оснащены складывающимися мачтами для удобства транспортировки.

Грузоподъемность вышечно-мачтовых сооружений

Для подъема и спуска бурильных и обсадных труб, значительно превыша­ ющих грузоподъемность лебедок буровых станков, применяют талевые системы. Последние представляют собой полиспаст, состоящий из неподвижного крон­ блока, устанавливаемого на верхнем основании вышки, подвижного талевого блока, талевого каната, соединяющего кронблок с талевым блоком, и крюка. Крюк подвешивается к серьге талевого блока. На крюк надевается вертлюг (при бурении) или элеватор (при спуско-подъемных операциях). В легких бу­ ровых установках талевый блок и крюк объединены в один узел, называемый крюко-блоком.

При колонковом бурении применяют следующие оснастки талевой системы:

лик, а кронблок— два. В этом случае талевый блок может быть подвешен на двух струнах (с неподвижным креплением свободного конца каната) и на трех стру­ нах (при креплении свободного конца каната к талевому блоку).

Оснастку талевой системы можно вычислить по формуле

т _ (?кр

РлЦ 9

где т — число струн талевого блока (число ветвей каната, на которых под­ вешен талевый блок); ÇKp — наибольшая нагрузка на крюк в кгс; Рл — грузо­ подъемность (паспортная) лебедки в кгс; г| — к. п. д. талевой системы.

Ориентировочные значения к. п. д. талевой системы в зависимости от числа струн приведены ниже:

<?o=ÇKp( i + - ^ ) ;

ным концом каната, рис. VI 1.1, г)

Ço=?Kp(l + - ^) .

Номинальная нагрузка на крюк ÇKp складывается из веса наиболее тяже­ лой колонны бурильных или обсадных труб и сил трения, возникающих в сква­ жине при подъеме колонны.

Вес труб, опущенных в скважину, наполненную промывочным раствором, определяется по формуле

Номинальная нагрузка на крюк при подъеме колонны

<?кр= PÇ»

(Р = 1,2-5-1,4 — коэффициент, учитывающий силы трения колонны о степкп скважины и возможный прихват труб).

По нагрузке на кронблочную раму подбирается вышка или мачта соответ­ ствующей грузоподъемности. Буровая вышка или мачта на прочность прове­ ряется по максимальной нагрузке, которая может возникнуть при реализации максимальной мощности двигателя с учетом его возможной перегрузки.

Буровые вышки

Рис. VII.2. Металлическая буровая вышка ВР-24/30.

конструктивному устройству мало отличаются друг от друга, поэтому в качестве примера приводится описание одного из наиболее распространенных вышек типа ВР-24/30, конструкция которой показана на рис. VII.2.

Вышка состоит иэ девяти панелей. Ноги ее и подкосы ворот изготовлены из цельнотянутых стальных труб диаметром 102 мм с толщиной стенки 6 мм.

Между’собой ноги соединены с помощью хомутов и болтов. Пояса трех нижних панелей и пояс под полатями изготовлены также из труб диаметром 102 мм, остальные пояса — из труб диаметром 60 мм с толщиной стенки 5 мм. Диаго­ нальные тяги трех нижних панелей сделаны из круглой стали диаметром 24 мм, а остальные — из стали диаметром 20 мм. Вышка опирается на металлические салазки, нижняя опорная поверхность которых составляет 3 м2. Для подъема рабочего на полати имеются маршевые лестницы, а к кронблоку — лестница тоннельного типа.

Рама, на которой монтируется кронблок, изготовлена из швеллера или дву­ тавровых балок № 36. Для правильной навивки каната на барабан лебедки на боковом поясе четвертой панели укреплен оттяжной ролик. В целях предо­ хранения от опрокидывания буровая вышка крепится четырьмя металлическими растяжками.

Вышку собирают на земле в горизонтальном положении и с помощью мон­ тажных стрел, блоков, талевого каната и растяжек поднимают в рабочее по­

ЗИФ-ЗООМ. Она обеспечивает производство спуско-подъемных операций при бурении вертикальных геологоразведочных скважин глубиной 300—400 м. Мачта МР-1 представляет собой единый блок на металлических полозьях с укрытием и основанием под буровое оборудование. Конструкция мачты по­ казана на рис. VI 1.3.

Ферма мачты изготовлена из цельнотянутых труб, а основание — из про­ фильного проката, из которого также изготовлен каркас бурового здания. Ферму мачты можно устанавливать в вертикальное и горизонтальное положения. На ней смонтированы стремянка для подъема рабочего к кронблоку, переходная площадка, свечеприемник, свечеукладчик, кронблок и оттяжной ролик для направления каната. Поднимают и опускают мачту с помощью трактора или ручной лебедки. Нижняя часть ее имеет с трех сторон щитовую обшивку и во­ рота. Крыша бурового здания также состоит из деревянных щитов.

Под площадкой верхового рабочего устанавливают свечеукладчик. Он пред­ ставляет собой редуктор с приводом от электродвигателя. На выходном валу червячного колеса редуктора крепится рычаг, с помощью которого перемеща­ ются свечи бурильной колонны. Управляют свечеукладчиком с пульта, распо­ ложенного у рабочего места. В рабочем положении мачта крепится канатами.