широкая гамма приводных систем с различными характеристиками (регулируемыми и нерегулируемыми);
высокая долговечность оборудования, обусловленная оптимальными параметрами механизмов, применением высокопрочных сталей с большим запасом прочности, гарантированным качеством изготовления и контроля комплектующего оборудования;
наличие регуляторов, обеспечивающих автоматическую (заданную оператором) подачу и режимы нагружения инструмента на забой;
высокая степень механизации буровых работ, в том числе спускоподъемных операций (СПО) за счет использования механизмов АСП, обеспечи- вающих сокращение времени их выполнения на 40 % (по желанию заказ- чика возможна поставка установок с ручной расстановкой свечей);
возможность выбора оптимальных режимов бурения благодаря нали- чию приводных систем и регуляторов подачи долота;
легкость управления и удобство в эксплуатации; комплектация укрытиями в холодном или утепленном исполнении с
системами обогрева рабочих помещений; возможность кустового бурения скважин в грунтах с низкой несущей
способностью (специальное исполнение установок).
Высокие эксплуатационные качества буровых установок подтверждаются многолетней практикой их использования в различных природноклиматических условиях – от Крайнего Севера до тропиков.
Установки обладают универсальными монтажно-транспортными каче- ствами и в зависимости от класса и назначения перевозятся крупными блоками на специальных транспортных средствах (тяжеловозах), секциями (модулями) на трейлерах и поагрегатно транспортом общего назначения. Для установок кустового исполнения (К), предназначенных для бурения скважин на грунтах с низкой несущей способностью, предусмотрена возможность перемещения оборудования в пределах куста блоками с помощью специальных устройств, входящих в комплект поставки.
Âтабл. 14.2 даны технические характеристики буровых установок и наборов бурового оборудования, в табл. 14.3 указаны основные комплектующие механизмы и агрегаты.
Âбуровых установках с дизель-электрическим приводом БУUNОС500ДЕ и БУUNОС320ДЕ в качестве источника энергии используются дизель-электрические станции фирмы «Caterpillar», а для очистки бурового раствора – оборудование зарубежных фирм.
14.8. БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ОАО «ВОЛГОГРАДСКИЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ»
Волгоградский завод буровой техники (ВЗБТ) производит комплектные буровые установки для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 1000–3500 м с дизельным (Д) и дизель-гидравлическим (ДГ) приводами, электрическим приводом переменного тока (Э) и регулируемым (тиристорным) электроприводом постоянного тока (ЭП) с питанием от промышленных сетей, а также от автономных дизель-электрических станций (ДЭП).
Отличительные особенности установок:
высокая приводная мощность исполнительных механизмов;
465
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ò à á ë è ö à 14.4 |
|
Технические характеристики буровых установок ВЗБТ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÁÓ2900/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
175ÝÏ-Ì, |
|
|
|
|
|
|
|
Показатели |
|
|
ÁÓ1600/ |
ÁÓ1600/ |
ÁÓ2500/ |
ÁÓ2900/ |
ÁÓ2900/ |
ÁÓ2900/ |
ÁÓ2900/ |
|
ÁÓ200/ |
||
|
|
|
|
100ÄÃÓ |
100ÝÓ |
160ÄÃÓÌ1 |
175ÄÝË-2, |
175ÝÏÊ |
175ÝÏÊÌ1 |
200ÝÏÊ |
|
125ÄÌÌ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÁÓ2900/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
175ÄÝÏ-3 |
|
|
|
|
|
Допускаемая нагрузка на |
1000 |
1000 |
160 |
1750 |
1750 |
1750 |
2000 |
|
1250 |
||||||
крюке, кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Условная |
глубина |
áóðå- |
1600 |
1600 |
2500 |
2900 |
2900 |
2900 |
2900 |
|
2000 |
||||
íèÿ, ì |
|
|
|
|
0,1–0,2 |
0,22 |
0,1–0,2 |
0,1–0,2 |
0,1–0,2 |
0,1–0,2 |
0,1–0,2 |
|
0,1–0,2 |
||
Скорость подъема крюка |
|
||||||||||||||
ïðè |
расхаживании |
êî- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
лонны, м/с |
|
|
|
1,7 |
1,7 |
1,95 |
1,54 |
1,54 |
1,66 |
1,66 |
|
1,5 |
|||
Скорость |
подъема |
элева- |
|
||||||||||||
òîðà |
(áåç |
нагрузки), |
ì/ñ, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
не менее |
|
|
|
|
300 |
300 |
550 |
550 |
550 |
550 |
550 |
|
300 |
||
Расчетная |
мощность |
íà |
|
||||||||||||
входном валу подъемного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
агрегата, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Диаметр отверстия в сто- |
560 |
560 |
560 |
560 |
560 |
560 |
560 |
|
560 |
||||||
ле ротора, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Расчетная мощность при- |
180 |
180 |
180 |
180 |
180 |
180 |
180 |
|
180 |
||||||
вода ротора, кВт |
|
|
|
475 (600) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Мощность |
бурового |
íà- |
475 |
600 |
600 |
600 |
600 |
600 |
|
600 |
|||||
ñîñà, êÂò |
|
|
|
|
|
Ý |
|
|
|
|
|
|
|
||
Вид привода |
|
|
|
ÄÃ |
ÄÃ |
ÝÏ; ÄÝÏ |
ÝÏ |
ÝÏ |
ÝÏ |
|
Ä |
||||
Площадь |
подсвечников |
2000 |
2000 |
3500 |
3500 |
3500 |
3500 |
3500 |
|
2000 |
|||||
äëÿ |
размещения |
свечей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
диаметром 114 мм, м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Высота основания |
(îò- |
5,0 |
5,0 (8) |
5,5 |
6,1 |
7,75 |
6 |
8 |
|
6,4 |
|||||
метка пола буровой), м |
3,86 |
3,86 (6,86) |
4,1 |
4,7 |
6,4 |
4,7 |
6,64 |
|
5,05 |
||||||
Просвет |
для установки |
|
|||||||||||||
стволовой |
части превен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
торов, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Масса установки, т |
|
|
372 |
343 (375) |
359 |
308 (ÝÏ); |
528 |
468 |
706,5 |
|
330 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
495 (ÄÝÏ) |
|
|
|
|
|
БУ2900/175ДЭП-3 оснащена циркуляционной системой безамбарного бурения на базе импортного оборудования и центрифугой.
По заказу потребителей.
Синхронный или асинхронный (АВК) привод.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ò à á ë è ö à 14.5 |
|
Механизмы и агрегаты буровых установок |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÁÓ2900/ |
|
|
|
|
Механизмы и |
ÁÓ1600/ |
ÁÓ1600/ |
ÁÓ2500/ |
175ÝÏ-Ì, ÁÓ2900/ |
ÁÓ2900/ |
ÁÓ2900/ |
ÁÓ200/ |
|||
175ÄÝË-2, |
||||||||||
агрегаты |
100ÄÃÓ |
100ÝÓ |
160ÄÃÓÌ1 |
175ÝÏÁÌ1 |
200ÝÏÊ |
125ÄÌÌ |
||||
ÁÓ2900/ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
175ÝÏÊ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Лебедка |
áó- |
Á7.02.00.000 |
Á7.02.00.000 |
Ñá.02/ËÁ-750 |
Á1.02.030.000 |
Á12.02.02.000 |
Á12.02.02.000-01 |
Ì12.02.02.000 |
||
ровая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Насос |
áóðî- |
ÍÁÒ-475 |
ÍÁÒ-475(ÍÁÒ-600- |
ÍÁÒ-600-1 |
ÍÁÒ-600-1 |
ÍÁÒ-600-1 |
ÍÁÒ-600-1 |
ÍÁÒ-600-1 |
||
âîé |
|
|
|
1) |
|
|
|
|
|
|
Ротор |
|
Á1.17.03.000 |
Á1.17.03.000 |
Á1.17.03.000 |
Á1.17.03.000 |
Á1.17.03.000 |
Á1.17.03.000 |
Á1.17.03.000 |
||
Кронблок |
Á4.10.00.000 |
Á4.10.00.000 |
Ñá.10À/ÁÓ2500ÝÓ |
Á4.10.00.000 |
Á4.10.00.000 |
Á38.10.00.000 |
Ì11.01.10.000 |
|||
Крюкоблок |
– |
|
– |
Ñá.11Á/ÁÓ2500ÝÓ |
Á31.11.00.000 |
Á31.11.00.000 |
Á38.10.00.000 |
Ì11.14.10.000 |
||
Êðþê |
|
Á4.34.00.000 |
Á4.34.00.000 |
– |
– |
– |
– |
– |
||
Талевый |
Á4.15.00.000 |
Á4.15.00.000 |
– |
– |
– |
– |
– |
|||
áëîê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вертлюг |
|
Á1.56.00.000 |
Á1.56.00.000 |
Á1.56.00.000 |
Á1.56.00.000 |
Á1.56.00.000 |
Á1.56.00.000 |
Á1.56.00.000 |
||
Вышка |
áóðî- |
Á4.01.00.000 |
Á4.01.00.000 |
Ñá.01/ÁÓ2500ÝÓ |
Á1.01.00.000(ÝÏ) |
Á12.01.00.000 |
Á12.01.00.000-01 |
Ì12.01.00.000 |
||
âàÿ |
|
|
|
|
|
Á11.01.00.000(ÄÝÏ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Á11.01.00.000- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01(ÝÏÊ) |
|
|
Лебедки и |
|
Привод |
îñ- |
Лебедки, ротора и |
Лебедки и рото- |
Лебедки, ротора |
Лебедки: электро- |
Лебедки: электродвигатель |
||||
новных |
ìå- |
насосов: дизель- |
ра: электродвига- |
и насосов: ди- |
двигатель |
ÌÏÝ500-500-ÓÕË3 |
ротора: двига- |
|||
ханизмов |
гидравлические аг- |
òåëü 4ÀÎÊÁ-450Õ- |
зельгидравличе- |
ÌÏÝ500-500- |
Насоса: электродвигатель |
òåëü |
||||
|
|
регаты Сб.325/САТ- |
6ÓÕË2 |
|
ские агрегаты |
ÓÕË3 |
Ï245048-ÓÕË3 |
|
ßÌÇ8401.10 |
|
|
|
450 |
Привод |
насосов: |
Ñá.325/ÑÀÒ-450 |
Насоса: электро- |
Ротора: электродвигатель |
(шасси) |
||
|
|
|
электродвигатель |
|
двигатель |
Ä-816 |
|
Насосов: ди- |
||
|
|
|
ÀÊÑÁ-15-44-6- |
|
Ï245048-ÓÕË3 |
|
|
çåëü 6V396ÒÑ4 |
||
|
|
|
6ÓÕË2 |
(ÑÄÁÎ- |
|
Ротора: электро- |
|
|
|
|
|
|
|
99/49-8Ó2) |
|
двигатель Д-816 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
467
широкая гамма приводных систем с различными характеристиками; высокая долговечность оборудования, обусловленная оптимальными
параметрами механизмов, применением высокопрочных сталей с большим запасом прочности, гарантированным качеством изготовления и контроля комплектующего оборудования;
возможность выбора оптимальных режимов бурения благодаря нали- чию приводных систем и регуляторов подачи долота;
легкость в управлении и удобство в эксплуатации; комплектация укрытиями в холодном или утепленном исполнении с
системами обогрева рабочих помещений; возможность кустового бурения скважин в грунтах с низкой несущей
способностью (установки кустового исполнения).
Указанные качества буровых установок подтверждаются многолетней практикой их эксплуатации в различных регионах – от Крайнего Севера до тропиков.
В зависимости от класса и назначения установки перевозятся крупными блоками на специальных транспортных средствах (тяжеловозах), секциями или модулями на трейлерах соответствующей грузоподъемности, поагрегатно транспортом общего назначения. Установки кустового исполнения (К) перемещаются в пределах куста блоками с помощью специальных устройств, входящих в комплект поставки. Буровая установка БУ2900/175ЭПБМ1 спроектирована в блочно-модульном варианте.
В табл. 14.4 приведены параметры буровых установок, а в табл. 14.5. – основные комплектующие механизмы и агрегаты (для базовых моделей). В зависимости от пожелания заказчика возможны варианты.
15
ГЛАВА СПУСКОПОДЪЕМНЫЙ КОМПЛЕКС
15.1. ПРОЦЕСС ПОДЪЕМА И СПУСКА КОЛОНН. ФУНКЦИИ КОМПЛЕКСА
Спускоподъемным комплексом буровой установки называется совокупность узлов, механизмов и приспособлений, служащих для спуска, подъема и удержания на весу бурильных и обсадных колонн и обеспечения технологических и аварийных операций.
В процессе проводки скважины спускоподъемный комплекс выполняет следующие функции: спуск и подъем (СПО) бурильных колонн для смены изношенного долота, когда нагрузка на систему не превышает веса колонны в воздухе; дополнительные технологические и аварийные работы, когда нагрузки на систему превышают вес бурильной колонны в воздухе. К дополнительным и аварийным работам относятся: приподъем и спуск бурильной колонны в процессе бурения при одновременном ее вращении и промывке скважины (расширение): спуск обсадных колонн; подъем обсадных колонн для освобождения элеватора или клиньев после наращивания очередной трубы или в связи с осложнениями; ликвидация прихватов и аварии бу-
468
рильных и обсадных колонн; спуск и подъем бурильных колонн в искривленных и наклонных скважинах.
Первая категория операций (СПО) является наиболее продолжительной, циклической с переменными динамическими нагрузками, определяющими долговечность элементов спускоподъемного комплекса.
Вторая категория операций вызывает более высокие, кратковременные нагрузки в элементах комплекса, носящие случайный характер. Так как закономерность действия этих нагрузок не установлена, то за максимальную нагрузку принимают усилие на крюке, которое не должно превосходить в процессе всего цикла бурения скважины разрывной прочности применяемых бурильных труб или 0,8 наибольшей страгивающей нагрузки спускаемых обсадных труб.
Оборудование подъемного комплекса работает в режиме повторнократковременных меняющихся по величине нагрузок. Процесс подъема из скважины колонны, скомпонованной из отдельных секций (свечей), состоит из циклов nï, содержащих повторяющиеся в строго определенной последовательности операции (рис. 15, à): захват колонны элеватором; подъем всей колонны на длину свечи при нагрузке на крюк, равной весу поднимаемой колонны в растворе и силам сопротивления при ее движении в скважине; установку колонны на стол ротора; освобождение от растягивающей нагрузки поднятой на поверхность свечи; раскрепление ключами, отвинчивание от колонны поднятой свечи и установку ее внутри буровой в специальном магазине или укладку на мостки около буровой; спуск ненагруженного крюка и элеватора для захвата колонны, подвешенной на роторе; захват и подъем колонны на длину следующей свечи и т.д. При спуске колонны (рис.15.1, á) эти операции выполняют в обратной последовательности, но с другими продолжительностью и нагрузками.
Продолжительность подъема и спуска каждой свечи складывается из машинного и машинно-ручного времени.
Машинное время подъема и спуска каждой свечи зависит от степени
Рис. 15.1. Диаграмма цикла нагружения подъемный системы:
а, б – соответственно подъем и спуск колонны на длину одной свечи; N – мощность на барабане лебедки; t – время; tэ – установка или снятие с колонны элеватора; tп.э, tп – подъем элеватора, колонны; tу – захват и ус-
тановка свечи; tк, tо, tсв и tкр – раскрепление, отвинчивание, свинчивание и крепление свечи; tп.к – приподъем колонны; tс, tс.э – спуск колонны, элеватора; А – подъем последующих свечей
469
Рис. 15.2. Конструктивная схема подъемного комплекса:
1 – крюк; 2 – талевый блок; 3 – несущие ветви; 4 – кронблок; 5 – вышка; 6 – лебедка; 7 – приспособление для крепления неподвижного конца каната; А и Б – ведущая и неподвижная ветви каната; 0 – ось скважины
совершенства конструкции подъемного комплекса, его мощности, скоростей подъема и т.д.; время, затрачиваемое на машинно-ручные операции, зависит от размера и веса свечей, степени механизации этого процесса, квалификации бригады и т.д. Из диаграмм цикла подъема и спуска свечи (см. рис. 15.1) видно соотношение машинного и машинно-ручного времени при этих операциях.
Общее время, затрачиваемое на подъем и спуск бурильной колонны подразделяется на время, затрачиваемое на подъем колонны, спуск ненагруженного элеватора для захвата очередной свечи, спуск колонны и подъем ненагруженного элеватора для захвата очередной спускаемой свечи, находящейся в магазине (или время на подъем элеватора с одной трубой, захватываемой с мостков).
Число рейсов подъемного комплекса во время проводки скважины зависит от ее глубины, поскольку оно является функцией проходки на долото, зависящей от конструкции скважин и долот, буримости пород, способа и уровня техники бурения, качества долота и др.
Обычно для бурения глубоких скважин расходуют от нескольких долот в мягких породах до нескольких десятков, а иногда и сотен долот в твердых породах.
470
По мере углубления скважины в процессе бурения длину бурильной колонны периодически увеличивают, при этом возрастает и вес колонны, а следовательно, и нагрузка на подъемный комплекс. Нагрузка на подъемный комплекс при подъеме уменьшается по мере извлечения колонны из скважины, а при спуске, наоборот, увеличивается.
Число циклов изменения нагрузок на талевую систему для каждого рейса равно числу свечей в колонне.
Для выполнения перечисленных функций можно применять различ- ные подъемные системы: механические полиспасты, рычажные или зубча- тые, гидравлические и др. Однако до настоящего времени конструкторам не удалось создать подъемную систему для буровой установки, конкурентоспособную с полиспастной (рис. 15.2).
Для каждого назначения, нагрузки и условий бурения конструктор должен найти наивыгоднейшее число ветвей в системе (в настоящее время применяют от 2 до 14 ветвей), а также наиболее целесообразную точку крепления неподвижного («мертвого») конца каната, так как от этого зависят передаточное отношение и нагрузка в подъемной системе.
15.2. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА КОМПЛЕКСА ДЛЯ СПО
Кинематическая схема комплекса СПО приведена на рис. 15.3. Во время подъема и спуска колонн скорость движения всех элементов подъемной установки непостоянна вследствие неравномерности вращения двигателя, изменения радиуса навивки каната на барабан, непостоянства КПД механизма и сопротивления движению колонны в скважине Кинети- ческие соотношения и параметры системы можно найти из следующих вы-
ражений.
Средняя частота вращения (об/мин) барабана лебедки при подъеме
nái = nä/uäá,
ãäå nä – номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин; uäá – общее передаточное отношение от вала двигателя до барабана лебедки,
uäá = u1u2u3... un;
u1, u2, …, un – передаточные отношения промежуточных передач от вала двигателя до барабана лебедки.
Скорость навивки (м/с) каната на каждом из рядов барабана uâi = = πDinái/60, ãäå Di – диаметр навивки каната в каждом ряду, м.
Минимальный диаметр навивки каната D0 = Dá + d, ãäå Dá – диаметр бочки барабана; d – диаметр каната.
Наибольший диаметр навивки каната
De = Dá + α(z – 1)d, |
(15.1) |
ãäå z – число слоев навивки каната; α – коэффициент уменьшения диаметра навивки за счет смятия и укладки каната, α = 0,93ч0,95.
Канат на барабан можно навивать в несколько слоев или по винтовой линии с противоположным направлением спиралей в смежных рядах или с параллельной укладкой витков. Лучшей в отношении уменьшения износа каната является параллельная укладка, при этом коэффициент α имеет наименьшее значение.
471
Рис. 15.3. Кинематическая схема подъемного комплекса:
1 – двигатель; 2 – трансмиссия с коробкой передач; 3 – лебедка; 4 – кронблок; 5 – талевый блок; 6 – êðþê
Средний диаметр навивки каната |
|
Dñð = (D0 + De)/2. |
(15.2) |
Зная частоту вращения барабана лебедки и его размеры, определяют наибольшие [см. формулы (15.1), (15.2)], наименьшие и средние скорости талевого каната и крюка без учета разгона и торможения.
Средняя скорость (м/с) ведущей ветви талевого каната
vâ. ñð = πDñðnái/60. |
(15.3) |
Средняя скорость крюка (м/с) без учета разгона и торможения |
|
vê.ñð = vâ.ñð/uò, |
(15.4) |
ãäå uò – кратность полиспаста или число рабочих ветвей в талевой оснастке.
Скорости движения каната (см. рис. 15.3): v1 = vâ; v2 = v1 – 2vê = v3;
v4 = v3 – 2vê = v1 – 4vê …, ãäå v1 > v2 = v3 > v4 = … ; скорость неподвижной ветки каната vì = 0.
Частоты вращения шкивов блоков (об/мин):
n1 |
= |
60vâ |
; |
n2 |
= |
60(vâ − vê ) |
; |
||||
|
πD |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
πD |
|||
|
ø |
|
|
|
|
ø |
|
||||
n3 |
= |
60v2 |
|
|
= |
60(vâ − 2vê) |
... ; |
||||
πD |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
πD |
||||
|
ø |
|
|
|
|
ø |
|
|
n1 > n2 > n3 > n4 > ... > nn = 0.
472
ãäå Dø – диаметр шкива блока, м; vâ, v1, v2, …, vì – скорости движения каната, м/с; n1, n2, …, n – частоты вращения шкивов, об/мин.
Из этих соотношений видно, что наибольшая скорость движения каната в талевой системе всегда у ведущей ветви, а с наибольшей частотой вращается шкив, через который проходит эта ветвь. Наибольшая скорость движения каната должна быть vâ ≤ 20 м/с, так как при больших скоростях не происходит равномерной укладки каната на барабан лебедки.
Для определения максимальных нагрузок для расчетов элементов подъемного комплекса на прочность необходимо располагать данными о динамических нагрузках и времени их действия. Рассмотрим процесс движения талевой системы при СПО для определения действительной скорости крюка.
Подъем крюка при помощи лебедки под нагрузкой происходит при извлечении колонны из скважины, а без нагрузки – при ее опускании. Спуск крюка под нагрузкой производится при опускании колонны в скважину, а без нагрузки – при подъеме колонны.
Действительная средняя скорость (м/с) подъема или спуска крюка с учетом разгона и торможения
vê.ñð.ï = |
|
h |
|
, |
(15.5) |
t |
+ t |
|
|||
|
+ t |
|
|||
1 |
2 |
3 |
|
|
ãäå h – длина хода крюка, м, при расчетах можно принимать h = εl; l – длина свечи; ε = 1,01ч1,02 – коэффициент превышения хода крюка над длиной свечи.
Каждый цикл подъема или спуска свечи может состоять из двух или трех периодов: периода разгона t1, в течение которого крюк увеличивает скорость движения; периода установившейся скорости движения t2; периода замедления движения t3 до полной остановки. В некоторых случаях период установившегося движения может отсутствовать.
Действительная средняя скорость крюка при подъеме зависит от длины каната, наматываемого на первый и последний ряды барабана, и от интенсивности разгона. Действительная средняя скорость может на 3–8 % отличаться от скорости, определенной по среднему ряду навивки каната; при практических расчетах этой ошибкой можно пренебречь.
Время разгона крюка при подъеме (с):
t1ï = Iáωá γë / Má ;
здесь Iá – момент инерции подъемного вала, приведенных к нему инерционных моментов всех вращающихся частей трансмиссии и движущейся бурильной колонны, Н м с2; ωá – угловая скорость барабана, с–1; γë – коэффициент, зависящий от соотношения частот вращения ведомых частей главного фрикциона лебедки в конце периодов разгона и установившегося движения (для буровых лебедок можно принимать γë = 1,85); Má – крутящий момент на барабане от нагрузки на крюке, Н м;
t2ï = tï −t1ï −t3ï ,
tï – время подъема колонны на длину свечи.
Средняя скорость подъема меньше скорости, обеспечиваемой при полной (номинальной) частоте вращения двигателя, из-за невозможности мгновенного пуска и торможения лебедки.
473
Среднее машинное время подъема колонны на длину свечи
vï.ñð = |
h |
= λï |
h |
, |
(15.6) |
|
|
||||
|
vê.ñð.ï |
vê max ï |
|
ãäå vê.ñð.ï è vê max ï – скорости крюка средняя и максимальная при подъеме колонны, м/с; λï – коэффициент заполнения тахограммы при подъеме.
Коэффициент заполнения тахограммы при подъеме можно определить по формуле
λï =1+c |
vê2.ñð |
, |
(15.7) |
|
|||
|
h |
|
ãäå ñ – коэффициент, зависящий от типа привода лебедки, с2/м (для электрического, дизель-электрического, газотурбоэлектрического привода c = = 2,4; для дизельного с гидротрансформатором и газотурбинного приводов c = 3,6; для дизель-механического и дизельного привода с гидромуфтой c = 4,8).
15.3. ТАЛЕВАЯ СИСТЕМА
Талевая система буровых установок служит для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное перемещение крюка, для уменьшения силы натяжения конца каната, навиваемого на барабан лебедки.
Талевая система состоит из неподвижного кронблока, подвижного талевого блока, гибкой связи (талевого каната, соединяющего неподвижный и подвижный блоки), бурового крюка и штропов, на которые подвешивают колонну бурильных или обсадных труб, устройства для крепления неподвижного конца талевого каната, допускающего перепуск каната.
К талевым системам буровых установок предъявляют следующие общие требования: эксплуатационная надежность, так как выход из строя элементов талевой системы ведет к серьезным авариям; удобство и безопасность обслуживания – все движущиеся элементы должны быть защищены кожухами и иметь обтекаемые формы, исключающие возможность задевания за вышку; долговечность; возможность осуществления быстрого монтажа и демонтажа, смены каната при переоснастках; взаимозаменяемость однотипных механизмов и элементов между собой; удобство для погрузки всех механизмов талевой системы на транспортные средства и возможность многократных перемещений их волоком на небольшие расстояния в пределах промыслов.
В буровых установках для бурения скважин глубиной 1200–3000 м следует применять талевые системы с числом шкивов в талевом блоке и кронблоке 2Ч3 и 3Ч4; в установках для глубин 3000–7000 м число шкивов следует выбирать от 3Ч4 до 6Ч7.
Неподвижный конец каната укрепляют к основанию буровой через специальные устройства.
Число и размеры блоков, а также число ветвей каната в талевой системе определяются допустимой нагрузкой на крюке, тяговым усилием лебедки, размерами, прочностью и типом талевого каната. Эти показатели должны быть увязаны между собой.
474