Вращатели буровых установок. Типы и параметры.

 

Ротор (rotor) - механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки. Он передает вращение долоту через ведущую трубу и бурильную колонну и удерживает на весу бурильную колонну, если от неё отсоединена талевая система. Он является опорным столом при свинчивании и развинчивании бурильных труб во время спускоподъемных операций и опорным столом при спуске обсадных колонн; служит стопорным устройством для долота, свинчиваемого с УБТ или погружным двигателем; центрирует бурильную колонну в скважине и т.д.

Частоту вращения ротора изменяют при помощи передаточных механизмов путём смены цепных колёс. В основном все роторы имеют одинаковую конструкцию, различаются по грузоподъёмности, проходным отверстиям в столе и приводом ведущего вала – цепным или карданным.

В мобильных буровых и буровых оснащенных Системой верхнего привода используется Подвижный вращатель

Вращатель бурового станка - основной рабочий механизм, выполняющий при бурении основные технологические операции. Выбор его зависит от способа бурения, типа бурового снаряда и особенностей геологического разреза скважины.

Буровые установки с подвижным вращателем нашли широкое применение при использовании прогрессивных способов бурения вследствие следующих преимуществ:

· они обеспечивают наибольший эффект при скоростных методах бурения, осуществляемых без подъема бурильных труб для извлечения керна, таких, как бурение снарядами со съемными керноприемниками, с гидро- и пневмотранспортом керна, при бескерновом бурении, применении забойных машин и т. д.;

· установки более универсальны по методам бурения; устанавливая гидромоторы различной мощности или вводя простую коробку перемены передач, можно варьировать в широких пределах значениями частот вращения и крутящего момента на вращателе;

· из конструкции станка исключается ряд механических узлов, которые часто выходят из строя, что обеспечивает больший срок службы станка.

· В то же время буровые установки с подвижным вращателем имеют и недостатки:

· потери мощности между приводным двигателем и вращателем в шпиндельных станках составляют около 10%, а в установках с подвижным вращателем - не менее 30%, что объясняется существенной потерей давления в гидравлической системе (гидромоторах, шлангах и др.);

· требуется, чтобы на станках работал более квалифицированный буровой персонал и имелась в наличии качественная ремонтная база.

Так же применяют погружные вращатели – это забойные двигатели и турбобуры. Наиболее часто встречающаяся комбинация это – Ротор+турбобур. Эта комбинация применяется на бурения наклонно-направленных скважин.

Параметры роторов:

· Диаметр отверстия в столе ротора

· Допускаемая статическая нагрузка

· Максимальная частота вращения

 

 

20. Спуско-подъемный комплекс буровой установки. Условия работы, классификация, основные требования.

 

Спуско – подъёмный комплекс буровой установки представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока, талевого (подвижного) блока, стального каната, являющегося гибкой связью между буровой лебёдкой и механизмом крепления неподвижного конца каната. Кронблок устанавливается на верхней площадке буровой вышки. Подвижный конец каната крепится к барабану лебедки, а неподвижный конец – через специальное 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 подъёмный крюк объединены в один механизм – крюкоблок.

Альтернативой классического СПК является применение Системы Верхнего Привода

СВП являются принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающих выполнение целого ряда технологических операций. В принципе верхний привод представляет собой подвижной вращатель с сальником-вертлюгом, оснащенный комплексом средств механизации СПО-силовой вертлюг.
СВП буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. СВП обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

· вращение бурильной колонны при бурении, проработке и расширении ствола скважины;

· свинчивание, докрепление бурильных труб;

· проведение спуско-подъемных операций с бурильными трубами, в том числе наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками

· проведение операций по спуску обсадных колонн;

· проворачивание бурильной колонны при бурении забойными двигателями;

· промывку скважины и проворачивание бурильной колонны при СПО;

· расхаживание бурильных колонн и промывку скважины при ликвидации аварий и осложнений.

 

21. Кронблоки, крюки, крюкоблоки, устройства для крепления каната. Основные требования, классификация.

 

Кронблоки являются составными частями талевой системы для проведения спуско-подъемных работ при освоении, текущем и капитальном ремонтах скважин. Их можно разделить на 2 большие группы: С отводным шкивом и без отводного шкива. Имеют различное количество шкивов, в зависимости от полиспаса. Главными параметрами являются: количество шкивов, грузоподъемность, диаметр канавки шкива.

Крюки отдельно практически не применяют, основное назначение – поддержание на весу колонны бурильных труб

Крюкоблоки являются подвижной частью талевой системы и предназначены для ведения спуско-подъемных операций, поддержания на весу колонны бурильных и обсадных труб и бурового инструмента в процессе бурения. Крюкоблоки снабжены боковыми проушинами для крепления штроп, которые используют для захвата элеватора. На основной крюк подвешивают вертлюг с квадратом. Крюкоблок снабжен механизмом вращения со стопорным пальцем. Так же внутри крюкоблок оборудован пружиной, которая выполняет функцию амортизатора при спуско-подъемных операциях.

Устройства для крепления каната имеют практически идентичную конструкцию и отличаются только своими характеристиками. Устройство для крепления неподвижной части каната представляет из себя шкив на который намотан канат. На неподвижной части каната крепиться датчик натяжения ветви каната. Устройство фиксирует канат благодаря 3 фиксаторам. Так же предусмотрена возможность перепуска каната для избегания перетирания неподвижной ветви каната(наиболее часто деформируеться), и через неподвижную ветвь каната производят замену каната если такая необходима.

 

 

22. Буровые лебедки. Общие сведения. Основные требования, классификация

 

1. Назначение:

· подъем и спуск бурильного инструмента;

· спуск обсадных труб;

· автоматическая подача инструмента на забой;

· остановка инструмента на весу

· ликвидация аварий,

· подъем и опускание вышки.

2. Классификация лебедок по конструкции:

n По типу привода:

-механический (дизельный), гидромеханический

-электрический нерегулируемый,

-электрический регулируемый (постоянного и переменного тока).

n По типу трансмиссии:

-цепная передача,

-зубчатая передача (цилиндрический или планетарный редуктор),

- комбинированная

n По числу скоростей: одно-, двух- и многоскоростные

n По способу изменения скоростей

¨ Ступенчатый – механический и нерегулируемый электрический привод

¨ Непрерывно-ступенчатый – гидромеханический привод

¨ Бесступенчатый – регулируемый привод постоянного и переменного тока

n По конструкции муфты для плавного включения привода барабана

- шинно-пневматическая,

- дисковая

- ленточный или колодочный тормоз на планетарном редукторе

n По конструкции основной тормозной системы:

- ленточный тормоз

- дисково-колодочный тормоз

n По конструкции вспомогательных тормозов:

- Гидродинамический тормоз

- Электромагнитный тормоз

- Торможение приводным электродвигателем

- стопорное устройство

n Регулятор подачи долота:

спец. электродвигатель с трансмиссией

- приводной электродвигатель

- ленточный или колодочный тормоз

n По конструкции барабана:

- гладкий,

- с нарезкой.

3. Классификация по параметрам:

n Главный параметр – мощность на входном валу, кВт изменяется от 600 до 2000

n Основные параметры:

- грузоподъемность (при оснастке талевой системы) от 750 до 5000 кН

- скорость навивки каната от 2 до 20 м/с.

4. Критерии выбора:

· Экономический (привод лебёдки с частотным регулированием с наименьшими потерями времени и мощности, с наибольшим коэффициентом использования привода);

· Технологический.

 

 

23.Циркуляционная система. Общие сведения, состав и основные требования

 

1. Назначение:

- для очистки бурового раствора от выбуренной породы;

- хранения запаса бурового раствора;

- приготовления бурового раствора заданной плотности и качества;

- дегазации бурового раствора (при необходимости);

- химической обработки бурового раствора;

- долива раствора в скважину;

- подачи раствора в скважину;

- удаления шлама.

2. Классификация:

· Руководствуясь функциональными

признаками, всё оборудование ЦС традиционно разделяется на несколько блоков:

- блоки грубой и тонкой очистки;

- блок или блоки приготовления бурового раствора;

- блоки хранения раствора;

- система долива раствора в скважину;

- система удаления шлама.

По конструктивным признакам,

независимо от типа буровой установки, ЦС могут различаться по способу транспортирования на крупноблочные, блочно-модульные и блочные. Отличаются ЦС и по монтажеспособности у заказчика. Блочно-модульные ЦС повышенной заводской готовности проходят на заводе–изготовителе полную сборку с разводкой всех технологических трубопроводов и электрических коммуникаций с последующей стыковкой на быстроразъёмных соединениях, что даёт значительную экономию времени при первичном и повторном монтажах на месте бурения.

3. Основные технические параметры оборудования ЦС:

· Полезный объём бурового раствора вёмкостях ЦС. В зависимости от назначения ЦС и

класса буровой установки, полезный объём бурового раствора изменяется в широких

пределах от 100 м 3 для неглубоких скважин до 500…600 м 3 для стационарных буровых для

глубокого разведочного бурения. Изменение объёма достигается установкой в схеме ЦС

дополнительных блоков хранения. Иногда в состав ЦС включают специальные блоки до-

полнительных ёмкостей для хранения резервных запасов воды и буровых растворов.

· Количество ступеней очистки. Обычно в ЦС принимается не менее трех ступеней очистки, т.е. очистка на виброситах, пескоотделителях и илоотделителях. Четвертая ступень очистки производится на центрифугах. При необходимости используют специальное оборудование для обработки бурового раствора коагулянтами и флокулянтами с последующим выделением твердой фазы на центрифугах и получением технически чистой воды, которая может быть использована вторично или сброшена без ущерба природе.

· Параметры технологического оборудования ЦС.

4. Критерии выбора:

В зависимости от назначения скважины, её глубины и диаметра ствола скважины выбирают ёмкости по объёму из расчёта, что объём ёмкостей должен быть больше, чем объём в скважине. Вибросита выбирают по пропускной способности, глубине и степени

очистки. Эффективность разделения суспензии с помощью гидроциклонов повышается с

увеличением подачи бурового раствора, что приводит к увеличению давления на входе. Однако опыт работы с буровыми растворами показывает, что оптимальное давление для

пескоотделителей составляет 0,25 МПа, а для илоотделителей – 0,32 МПа.

 

24.Буровые насосы. Общие сведения, условия эксплуатации, основные требования, классификация.

1. Назначение:

Для обеспечения процесса промывки при проводке скважины используются буровые насосы, предназначенные для нагнетания в скважину бурового раствора с целью

очистки забоя и ствола от выбуренной породы и выноса ее на поверхность, охлаждения

долота, приведения в действие забойных двигателей гидравлического типа (турбобуров и ВЗД).

2. Классификация:

конструктивные отличия определяются:

- конструкцией привода: приводные насосы и насосы прямодействующие;

- числом поршней и их конструкцией одностороннего и двухстороннего действия, двух-, трёх- и многопоршневые.

3. Параметры:

· мощность насоса, кВт;

· число цилиндров;

· подача насоса, л/с;

· давление на выходе, МПа;

· номинальная частота ходов поршня, мин^-1.

4. Критерии выбора насоса:

Исходя из глубины скважины, её диаметра выбирают насос по давлению, мощности и подаче.

25.Вертлюги. Общие сведения, условия работы, основные требования

Функции вертлюга:

· - обеспечивает вращение бурильной колонны при ее подвешенном состоянии, являясь своего рода подшипником;

· - поддерживает на весу бурильную колонну, с которой он связан посредством ведущей трубы и переводников;

· - служит гидравлическим каналом связи, пропуская через себя в колонну труб промывочный раствор от насосов; вертлюг соединяется с циркуляционной системой гибким рукавом-шлангом.

 

Основные параметры

 

Основные параметры, наиболее полно характеризующие условия работы вертлюга:

· - статическая нагрузка;

· - максимальное допустимое давление жидкости;

· - диаметр проходного отверстия в стволе;

· - допустимая частота вращения ствола.

Исходя из функций вертлюга как ответственного грузоподъемного устройства, допустимая статическая нагрузка на него должна соответствовать максимальной грузоподъемности бурового комплекса.

По допускаемому давлению вертлюг должен соответствовать напору, создаваемому насосными агрегатами.

Внутренний диаметр ствола вертлюга связан с расходом промывочной жидкости и определяет гидравлические сопротивления. С увеличением глубины скважин расход жидкости снижается, поэтому диаметр ствола для тяжелых буровых установок может быть уменьшен. Обычно диаметр канала соответствует диаметрам бурового рукава и ведущей трубы (75-100 мм). Расчеты показывают, что абсолютная потеря в вертлюге при переходе от диаметра 100 мм к диаметру 75 мм не превышает 1% от первоначального давления. Незначительность потерь объясняется небольшой общей длиной канала в вертлюге (около двух метров). Поэтому увеличение диаметра проходного отверстия в стволе с целью снижения гидравлических потерь не дает ощутимого эффекта, но усложняет создание надежной герметизации ствола. С увеличением размеров ствола увеличиваются окружные скорости на уплотняемых поверхностях и соответственно износ сальников.

Вертлюг как элемент вращательного комплекса должен соответствовать ротору. Ствол вертлюга - ведомая деталь, приводимая ведущей трубой от ротора, поэтому опорные подшипники вертлюга должны обеспечивать под нагрузкой частоту вращения до 300-400 мин^-1.

Учитывая возможность компоновки бурильной колонны из разных секций по диаметру, вертлюг должен допускать соединение с трубами двух-трех смежных размеров. Конфигурация и диаметр присоединительной части вертлюга должен соответствовать форме и размерам основного рога бурового крюка, к которому вертлюг подвешивается.

Конструкция вертлюга

 

Типовая конструкция вертлюга состоит из деталей трех групп: 1-невращающихся, подвешенных с помощью штропа к буровому крюку; 2 - вращающихся, связанных с колонной бурильных труб посредством ведущей трубы; 3 - промежуточных.

К группе невращающихся относятся: корпус 8, крышка 4, штроп 1, напорная труба 3, отвод для присоединения бурового рукава 2; к группе вращающихся - ствол 13 и переводник 14. К наиболее

ответственным и наименее надежным относятся промежуточные детали

- подшипники 7,9,10,11 я уплотнительные устройства 5,6,12.