2. Устройство и конструктивные особенности

Вертлюги, применяемые в бурении эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, имеют общую конструктивную схему и различаются в основном по допускаемой осевой нагрузке.

устройство современных верт­люгов. Корпус 4 вертлюга из­готовляется из углеродистой или низколегированной стали и представляет собой полую отливку с наружными боко­выми карманами для штропа 12, посредством которого верт­люг подвешивается к крюку талевого механизма. Штроп имеет дугообразную форму и круглое поперечное сечение. Он изготовляется методом сво­бодной ковки из легирован­ных сталей марок

На высаженных концах штропа растачиваются отвер­стия для пальцев 7, соеди­няющих штроп с корпусом вертлюга. Пальцы устанавли­ваются в горизонтальных рас­точках карманов и корпуса и предохраняются от выпадения и проворотов стопорной план­кой 8, которая входит в тор­цовый паз пальца и привари­вается к корпусу вертлюга. При отводе ведущей трубы в шурф штроп вертлюга от­клоняется от вертикали и за­нимает положение, удобное для разъединения и соедине­ния его с крюком талевого ме­ханизма. Угол поворота штропа ограничивается стенками карманов корпуса вертлюга и не превышает 45°. В корпусе вертлюга на упорных и радиальных подшипниках вращается ствол 5 с переводником / для соединения вертлюга с ведущей трубой бурильной колонны.

32 Лебедка является основным механизмом буровой установки и предназначена для производства следующих операций:спуска и подъема бурильных и обсадных труб; удержания колонны труб на весу в процессе бурения шги~ промывки скважины;

передачи вращения ротору;свинчивания и развинчивания труб;производства вспомогательных работ по подтаскиванию в буровую инструмента, оборудования, труб и др.;

для подъема собранной вышки в вертикальное положение.Буровая лебедка состоит из сварной рамы, на которой уста­новлены подъемный и трансмиссионный валы, коробка пере­мены передач (КПП), тормозная система, состоящая из ос­новного (ленточного) и вспомогательного (регулирующего) тормозов, пульт управления. Все механизмы закрыты предо­хранительными щитами.

Подъемный вал лебедки, получая вращение от КПП, преоб­разовывает вращательное движение силового привода в посту­пательное движение талевого каната, ходовой конец которого закреплен на барабане подъемного вала. Подъем нагружен­ного крюка производится с затратой мощности, зависящей от силы тяжести поднимаемых труб, а спуск — под действием соб­ственного веса труб, спускаемых в скважину, или ненагружен-ных талевого блока, крюка и элеватора, когда элеватор опус­кается вниз за очередной свечой.

Для этого лебедки снабжаются устройствами для подвода мощности при подъеме и тормозными устройствами.

33 Надежная и длительная работа ротора во многом зависит от правильности его монтажа и эксплуатации. Ротор устанавлива­ется в специальных пазах блока вышечного основания, а там, где есть шахтовые брусья, то в пазах этих брусьев. Глубина базы должна быть не менее 100 мм. Горизонтальность стола следует тщательно проверять уровнем. Центр проходного от­верстия ротора должен строго совпадать с геометрическим цент­ром вышки и скважины.

При монтаже ротора необходимо обращать внимание на то, чтобы ведущее цепное колесо на валу лебедки и ведомое колесо, закрепленное на роторном валу, находились в одной плоско­сти. Параллельное смещение допускается не более 0,5 мм на 1 м длины цепи.Важно, чтобы расстояние от торца верхней трубы обсадной колонны, спущенной в скважину, до нижнего лабиринтного уп­лотнения стола было бы не менее 600—700 мм. При более близ­ком расстоянии возможность проникновения бурового раствора во внутреннюю полость ротора увеличивается. У новых роторов или поступивших на буровую после капитального ремонта необ­ходимо проверить наличие смазки и ее качество. Затем один рабочий должен провернуть стол на несколько оборотов: если стол вращается свободно (без рывков), то его следует прове­рить на вращение от силового привода в течение 15—20 мин, наблюдая за плавностью работы и температурой.

В первые 2—3 дня работы надо тщательно следить за со­стоянием смазки и температурой корпуса ротора и не допускать ее повышения более чем до 80° С. В тех случаях, когда роторы поступают после бурения пре­дыдущей скважины, необходимо спустить старое масло, про­мыть внутреннюю полость ротора и залить свежее масло. Уход за ^Уротором в процессе эксплуатации заключается в следующем:

1) промывке ротора водой снаружи и снятии с него посто­ронних предметов;

2) проверке состояния стопорного механизма (закрытый . стопор при эксплуатации вызовет поломку механизмов);

3) осмотре вкладышей и зажимов ротора, которые должны быть закреплены защелками (защелки должны свободно прово­рачиваться от руки);

4) проверке стола до закладки зажимов — стол должен вра­щаться свободно и без рывков;

5) креплении болтов и затягивании гаек;

6) смазка цепи привода ротора и установлении предохра­нительного щита;

7) проверке уровня и качества .масла.

При смене ротора Необходимо соблюдать меры предосторож­ности: поднимать и перемещать ротор надо с помощью талевой системы; при подъеме ротор должен быть подвешен в трех точках, чтобы исключить его переворачивание с одной стороны на другую, что может вызвать травмирование рабочих.,

Смазка зубчатой передачи и основной опоры осуществляется из общей центральной ванны,

34\ Подъемной характеристикой лебедки называют зависимость ско­рости подъема от нагрузки на крюке, выраженную в графиче­ской либо табличной форме. Подъемная характеристика рассчи­тывается в результате совместного рассмотрения конструктивно-кинематических параметров лебедки и механической характери­стики используемых двигателей.

Буровые лебедки с приводом от дизелей и электродвигателей переменного тока имеют ступенчатую подъемную характеристику , расчет которой проводится по номинальным мощ­ности и частоте вращения используемых двигателей:

Лебедки с дизель-гидравлическим приводом имеют непрерыв­но-ступенчатую тяговую характеристику . В этом случае скорости подъема и предельные нагрузки на крюке рас­считываются по мощности и соответствующей ей частоте вра­щения выходного вала гидротрансформатора, значения которых На производительность и безотказность лебедок с приводом от дизелей и электродвигателей переменного тока существенно влияет своевременное переключение передач. Распространенное на практике стремление сократить продолжительность спуско-подъемных операций за счет форсирования скоростей подъема приводит к снижению долговечности и повышению расхода смен­ных узлов и деталей лебедки и ее привода. Вынужденные простои вследствие преждевременных отказов часто значительно превы­шают экономию времени, полученную за счет подъема на чрез­мерно высоких скоростях подъема.

При запоздалом переходе на «быструю» скорость мощность буровой лебедки недоиспользуется, а продолжительность подъ­ема бурильной колонны возрастает. Поэтому в целях предотвра­щения перегрузки лебедки и обеспечения минимальной продол­жительности подъема необходимо переключать скорости подъ­ема в строгом соответствии с подъемной характеристикой лебедки.

35 Муфты передают вращение с одного вала на другой или с вала на свободно сидящую на нем деталь (например, цепную звездочку, зубчатое колесо). Характерная особенность муфт заключается в том, что они не изменяют величину и направление передавае­мого вращающего момента. Муфты выбирают по передаваемому вращающему моменту и диаметру соединяемых валов. В буровых машинах и механизмах используются муфты различных конструк­ций и видов, отвечающие определенным монтажным и эксплуа­тационным требованиям.

Муфты делятся на механические, гидравлические и электро­магнитные. Механические муфты по назначению подразделяются на постоянные и сцепные. Постоянные муфты не допускают разъ­единения валов в процессе работы машины. Для разъединения ва­лов, соединенных постоянными муфтами, требуется их разборка, которая производится при ремонте и демонтаже. Сцепные муфты служат для соединения и разъединения валов на ходу или при кратковременных остановках.

ШПМ Шинно-пневмагическая муфта состоит из кон-центрично расположенных обода 1 и шкива 5, между которыми помещается резинокордный баллон 3 с фрикционными наклад­ками. Сжатый воздух через ниппель 2 поступает в баллон и при­жимает накладки 4 к поверхности шкива. В рассматриваемой кон­струкции баллон крепится к стальному ободу и под давлением воздуха обжимает шкив. Такая муфта называется обжимной. В разжимных муфтах баллон крепится к внутренней полу­муфте, выполняющей роль обода. В этом случае фрикционные на­кладки располагаются на внешней поверхности баллона и при­жимаются к наружной полумуфте, выполняющей роль шкива.

Накладки шинно-пневмати-ческих муфт изготовляют из ретинакса и других фрикционных ма­териалов, обычно используемых для ленточных тормозов буровой лебедки.

36. Талевая система предназначена для поддержания на весу спущен­ных в скважину бурильных труб в процессе бурения. Она пред­ставляет собой полиспастный механизм, который состоит из кронблока 4, талевого блока 2, подъемного крюка 1 и стального каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 6 и подъемным крюком, и механизма крепления неподвижного конца каната 5.

На верхней площадке буровой вышки устанавливается крон-блок 4. Подвижный талевый блок 2 соединяется с кронблоком талевым канатом 3, один конец которого крепится к барабану лебедки, а второй через приспособление к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк, на котором подвеши­вается на штропах элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк заводы-изготовители объединяют в один механизм — крюкоблок.

Число шкивов кронблока в одной системе всегда на один больше, чем в талевом блоке, а число ветвей каната в оснастке четное: При этом число слоев навивки каната на барабан лебедки стремятся выбрать наименьшее. Чем больше шкивов и ветвей каната в оснастке, тем сильнее истирается канат, а чем меньше Шкивов и ветвей, тем канат более нагружен и сокращается его усталостная долговечность.

Практикой эксплуатации установлено, что целесообразнее уменьшать число шкивов в талевой системе, увеличивать их диаметр и применять прочные канаты большего диаметра с тем, чтобы уменьшить число слоев навивки каната на бара­бан. Для этого также применяют большие соотношения между диаметрами шкива и каната (до 42 d) и более жесткие, но износостойкие канаты с линейным касанием проволок в пряди

37 действующие нагрузки на насос

При определении мощности приводного двигателя и нагрузок, действующих на элементы насоса, следует учитывать, что насос может работать как на воде, так и на тяжелых буровых раство­рах как с подпором, так и с большой высотой всасывания.

Наихудшие условия для расчета, т. е. наибольшая потребная приводная мощность, будут при работе насоса при наибольшем коэффициенте наполнения. Чем выше подпор на всасывающей линии, тем больше коэффициент наполнения; при свободном всасывании и перекачке воды он будет выше, чем при перекачке вязких буровых растворов.

Гидравлическую коробку насоса рассчитывают на статиче­скую прочность по давлению опрессовки, механическую часть — по усилиям, действующим в его элементах при наибольшем кру­тящем моменте, развиваемом двигателем:

Условия работы и фактические нагрузки зависят от ряда случайных факторов; расчетные нагрузки выбираются с учетом вероятности их возникновения в зависимости от параметров предохранительного клапана, степени неравномерности давле­ния, коэффициента наполнения и т. д.

В тех случаях, когда насос оборудован приводом большой мощности (на 20—50% выше номинальной), расчет следует вести по максимальному давлению ртах (в Па), ограничивае­мому предохранительным клапаном: