Лекция №5.2 Вертлюг. Назначение. Параметры. Конструкция Вертлюг. Назначение. Параметры. Конструкция

Назначение

Для герметизации канала промывочной жидкости в месте сопряжения неподвижных деталей отвода с вращающейся колонной бурильных труб.

В процессе бурения вертлюг подвешивается к автома­тическому элеватору либо к крюку та­левого механизма и посредством гиб­кого шланга соединяется со стояком напорного трубопровода буровых насо­сов. При этом ве­дущая труба бурильной колонны соединяется с помощью резьбы с вращающимся стволом вертлюга, снабженным проходным от­вер­стием для бурового раствора. Во время спуско-подъемных опе­раций вертлюг с ведущей трубой и гибким шлангом отводится в шурф и отсоединяется от талевого блока. При бурении забой­ными двигателями вертлюг используется для периодических проворачиваний бурильной колонны с целью предотвра­щения при­хватов.

Шифр

УВ-250М, УВ-320МА

У – Уралмаш;

В – вертлюг;

250, 320 – статическая грузоподъемность;

Параметры

1. Допускаемая статическая нагрузка (равна допускаемой нагрузке на крюке)

2. Динамическая нагрузка при частоте вращения ствола 100 об/мин, кН:

,

где к₁, к₂ – коэффициенты, учитывающие снижение нагрузки на вертлюг при погружении колонны в раствор и за счет создания нагрузки на долото соответственно;

Q_б.к.max – нагрузка от веса бурильной колонны, кН.

3. Максимальное давление промывочной жидкости, МПа (определяется по формуле В.А. Авакова):

,

где L_к – конечная глубина бурения, км.

4. Диаметр проходного отверстия ствола, м.

5. Частота вращения ствола, об/мин:

,

где α – коэффициент глубины (расчет выполняют при α равном 0; 1/3; 0,5; 2/3; 1).

Таблица – Параметры вертлюгов

Параметр	УВ-250	УВ-320	УВ-450
Допускаемая статическая нагрузка, кН	2500	3200	4500
Динамическая нагрузка при частоте вращения ствола 100 об/мин, кН	1600	2000	3000
Диаметр проходного отверстия в стволе, мм	75
Максимальное давление прокачиваемой жидкости, МПа	25	32	40

Конструктивное исполнение

1 – переводник; 2 – ствол; 3 – манжета; 4 – ось; 5, 14 – масленка; 6, 16 – подшипник;

7, 17 – крышка; 8 – уплотнение; 9 – втулка; 10 – болт; 11 – штроп; 12 – отвод;

13 – переходник; 15 – корпус

Рисунок 5.3 – Устройство вертлюга

Вертлюг состоит из корпуса, в котором на несущем фланце устанавливается упорный подшипник ствола. Радиальные роликовые подшипники центрируют ствол по оси корпуса. Между наружным кольцом верхнего подшипника и подшипником верхней опоры оставляется зазор до 0,5 мм для свободного вращения опорных подшипников. В верхней крышке устанавливаются маслоуказатель с отверстием-отдушиной и масленка севанитового уплотнения. В нижней крышке имеются отверстия для слива масла из ванны, закрытое пробкой, и масленка севанитового уплотнения. Штроп установлен шарнирно в карманах корпуса на осях, которые фиксируются от выпадания и поворота планками. Масленки смазочных каналов к проушинам штропа расположены с торцов осей. Переводник имеет на резьбе защитный колпачок. Болты, соединяющие отвод с втулкой к верхней крышке, затянуты гайкой и законтрены шплинтом, а болты крепления крышки к корпусу и планок штропов – проволокой. Болты крепления нижней крышки к корпусу контрятся стопорными шайбами. Отвод и переходник с прокладкой соединяются болтами и гайками и контргайками.

1 – гайка; 2 – корпус; 3 – труба; 4, 6 – манжета; 5, 7 – кольцо; 8 – уплотнение; 9 – сухарь;

10 – пружина; 11 – прокладка; 12, 13 – узел крепления; 14 – хомут

Рисунок 5.4 – Быстросъемное уплотнение

Быстросъемное уплотнение смонтировано на трубе, которая перекрывает пространство между торцами неподвижного отвода и вращающегося створа. В средней части трубы установлен хомут, между проушинами которого на оси болта с гайкой расположен сухарь с пружиной и прокладкой. Сверху и снизу к сухарю подходят выступы корпусов, поворачивая сухарь язычком в бурт одного из двух корпусов. Можно зафиксировать трубу относительно этого стыка или оставить в нейтральном положении, когда вращение трубы может происходить сразу в двух уплотнениях с уменьшением относительных скоростей вращения. Верхний корпус с уплотняющим пакетом из манжет и колец поджат гайкой по резьбе промежуточной втулки к неподвижному торцу отвода (оставаясь неподвижным), а нижной с манжетами и кольцами прижат к стволу и вращается вместе с ним.