Розрахунок, монтаж і ремонт машин та обладнання для буріння

До складу бурової  установки можуть входити такі вузли:

• бурові споруди (бурова вишка, основа, укриття);
• бурові механізми (бурова лебідка, обертальний або обертально-подаючий механізм);
• енергетичне обладнання (двигуни внутрішнього згоряння, дизель-генераторна станція, перетворювачі енергії, електро-, гідродвигуни);
• обладнання для роботи з рідкими, газорідинними і газоподібними очисними агентами (буровий насос, компресор, резервуар, машини і механізми для приготування, очищення і обробок бурових агентів, трубопроводи, бурові шланги і вертлюг);
• обладнання і буровий інструмент для механізації спусково-підіймальних операцій (ключі, клинові захвати, елеватори, спайдери);
• противикидне обладнання;

• система управління бурової установки і контрольно-вимірювальні прилади.

Вибір типу бурової установки визначається граничним навантаженням на гаку і умовної глибиною буріння. Виходячи з цих характеристик, існують  одинадцять класів бурових установок.

За результатами розрахунків і  конструкцією свердловини обираємо бурову установку класу 6, яка має  такі технічні характеристики:

• Граничне навантаження на гаку    2500 кН;
• Умовний діапазон глибини буріння   2500-4000 м;
• Оснащення талевої системи    5×6;
• Діаметр талевого каната     32 мм;
• Прохідний діаметр стола ротора    700 мм.

Талеві системи - частина підйомного комплексу бурової установки-призначені для підйому і спуску бурильних колон при виконанні спуско-підйомних операцій і підтримки на вазі бурильної колони при бурінні або опрацюванні стовбура свердловини.

Талева система складається  з поліспастного механізму, бурового гака і пристрою для закріплення  нерухомого кінця талевого каната. У поліспастний механізм входять  дві групи канатних шківів, конструктивно об'єднаних в блоки. Кронблок, що представляє нерухому групу шківів, встановлений на наголовнику вишки. До нього за допомогою талевого каната (оснащення) підвішений рухливий талевий блок, до якого на штропах підвішений гак. Іноді талевий блок і гак конструктивно об'єднують в один вузол - крюкоблок.

Від кронблока один кінець талевого каната йде до лебідки і закріплюється  на її барабані. Цю вітку каната прийнято називати ведучою. Інший кінець від  кронблока йде до спеціального пристрою, нерухомо закріплюючому канат на основі вишки. Цю вітку каната називають нерухомою. У талевих системах бурових установок число шківів кронблока завжди на одиницю більше, ніж у талевого блоку. Системи характеризуються оснащенням.

 

3. Спеціальна частина

Талева система бурової установки складається з кронблока, що монтується на підкронблочних балках верхньої основи вишки, талевого блоку, зв'язаного з кронблоком канатним оснащенням, та вантажопідйомного гака, сполученого з талевим блоком.

Блок талевий складається  з двох щік, сполучених між собою верхнім і нижнім щитом. В щоках закріплена вісь, на яку встановлено чотири шківа, посаджених на підшипники. Вісь з одного боку упирається виступом в щоку, з іншого закріплена гайкою, яка стопориться шайбою. Вісь з торців має чотири поздовжніх каната, призначених для індивідуального змащення кожного підшипника. Мастило подається через маслянки. Підшипники розділені між собою пружинними і дистанційними кільцями. Надіті кільця підшипників обмежуються від осьового переміщення пружинними кільцями. Між внутрішніми кільцями підшипників встановлюються дистанційні кільця, що мають по внутрішньому діаметру отвори для підведення мастила. Для оберігання підшипників від забруднення і збереження мастила з торців шківів встановлені захисні вусики.

На сергу підвішується гак. Серга з'єднана зі щоками щита осями. Щоки між собою скріплюються стяжками.

Нижній щит є обмежувачем  від зіскакування каната шківів. З  боків шківи закриваються відкидними кожухами, також запобігають зіскакуванню каната.

3.1 Монтаж обладнання талевої системи

Монтаж талевої системи  починають з підйому кронблока на верхню основу вишки.

Кронблоки при монтажі  вишки підйомником Кершенбаума  піднімають разом з вишкою. При  будівництві вишки за допомогою  крокуючих стріл для підйому кронблоку використовують лебідку на тяговому канаті, який пропущений через однороликовий блок, підвішений до козлів вишки.

Перед підйомом кронблока на вишку повинні бути перевірені: легкість обертання блоків; легкість відкидання кожухів і відсутність у них погнутості; надійність кріплення всіх з'єднань, особливо допоміжного і тартального блоків; наявність шплінтів, контргайок, гвинтів і дроту, а також мастила у всіх підшипниках.

На вишці кронблок повинен бути вивірений за рівнем, відцентрований і прикріплений до підкронблочної балких. Кріплення виконують хомутами з прута діаметром 33 мм, швелерами і гайками МЗО або гаками з прутка діаметром 30 мм, планками і гайками МЗО. Так як розміри підкронблочних балок непостійні, розміри хомутів визначають за місцем при монтажі. Рама кронблока може кріпитися безпосередньо до підкронблочної балки болтами. Для зручності підйому кронблока на вершині вежі встановлюють козли, до яких підвішують монтажний блок. Один кінець троса прикріплюють до кронблока, а другий через блок на вершині вежі і відвідний блок у основи протягують до лебідки. У бурових установках типу Уралмаш 3000, що мають А-образні вишки, кронблоки кріплять до підкронблочних балкок в той час, коли вишка знаходиться в горизонтальному положенні (перед підйомом вишки). При цьому виконують всі перераховані вище вимоги.

Крюкоблок поставляють  в зібраному вигляді. Він не вимагає  при введенні в експлуатацію вивірки, установки і кріплення. Для його монтажу доцільно використовувати  лебідку бурової установки. Крюкоблок  підвішують відразу після закінчення монтажу вишки і лебідки. Перед оснащенням талевого блоку необхідно перевірити легкість обертання блоків, легкість відкидання кожухів і відсутність у них погнутості, надійність всіх з'єднань і наявність мастила в роликопідшипниках. Помічені несправності усувають. Необхідно також оглянути нижню сергу, щоки й інші частини. При виявленні дефектів (наприклад, тріщин) талевий блок повинен бути замінений. Після монтажу кронблоку приступають до оснащення талевої системи. В залежності від навантажень талевої системи під час буріння, встановлюють необхідне число робочих струн в оснащенні і діаметр талевого каната.

3.2 Експлуатація  обладнання талевої системи

Діаметр каната і число  струн в оснащенні вибирають  з урахуванням максимально можливого  навантаження на гаку, при якій був би подвійний запас міцності, а при СПО - потрійний, найвигіднішим є чотирьох-п'ятикратний запас.

Канат необхідної міцності повинен мати діаметр, відповідний  діаметру жолобу шківів талевого блоку і кронблоку.

Застосовувати в талевих системах канати з діаметром більше розрахункового не можна через можливість його защемлення в жолобах шківів і швидкого зносу. Допускається застосування канатів діаметром менше розрахункового на 10%. Необхідний для оснащення канат підбирають за паспортом і перевіряють відповідність маркування на бочці барабана паспортними даними, оглядають канат відповідно до інструкції і складають акт приймання, про що роблять відповідні записи в буровому журналі.

Фактичний коефіцієнт запасу міцності каната перевіряють шляхом порівняння агрегатної міцності каната, зазначеної в паспорті, з вірогідним найбільшим навантаженням на канат.

Для огляду бочку з  канатом встановлюють на козли і  обертають барабан по стрілці, зазначеній на бочці. При перемотуванні каната неприпустима поява петель і перекруток. Відрізають канат спеціальною канаторізкою. Перед тим, як відрізати канат, обидва майбутні його кінця повинні бути закладені так, щоб уникнути їх розкручування. Кінці закладають щільним намотуванням в'язальної дроту.

Новий канат слід зберігати на барабані в приміщенні або під навісом, що виключає попадання вологи в барабан. Іржаві канати або канати, що мають не щільності звивання пасм, порвані дроти та інші дефекти до експлуатації не допускаються.

Оснащення талевої системи: по мірі збільшення глибини свердловин вага бурильних колон, які доводиться спускати і піднімати, збільшується, а максимальна швидкість намотування провідної струни талевого каната на барабан лебідки залишається практично незмінною (близько 20 м / с) для бурових установок різних класів. Тому для кожної установки застосовують талевого систему зі своєю кратністю поліспаста від 4-х до 14. Це досягається застосуванням різних оснащень 2X3; 3X4; ...; 7X8 (тут перша цифра - число шківів талевого блоку, а друга - кронблоку).

Під оснащенням талевої  системи розуміється навішування  каната на шківи кронблоку і талевого блоку в певній послідовності, що виключає перехрещення каната і тертя його струн один об одного. В даний час створено кілька типів оснащення. Перед тим як приступити до оснащення системи необхідно визначити число шківів у талевого блоці, тип каната, діаметр і розривне зусилля каната. Діаметр каната повинен відповідати розміру канавок шківів талевого блоку і кронблоку. При бурінні глибоких свердловин, коли глибина ще невелика і бурильна колона легка, для прискорення СПО канатом оснащують не всі шківи системи, а лише частину. У подальшому проводять переоснащення до повного використання всіх шківів. Однак переоснащення трудомістке і не завжди доцільне.

Оснастку прагнуть виконати так, щоб ведуча струна набігала на один з середніх шківів. У системах АСП струни каната не повинні заважати спуску талевого блоку з розташованою в ньому свічкою. Неправильно виконане оснащення може викликати тертя канатів або закручування талевого блоку, що може призвести до аварії.

Існує два типи оснащень: паралельна, коли вісь талевого блоку  паралельна осі кронблоку, і хрестова, коли осі талевого блоку і кронблоку перпендикулярні. Найбільш поширене хрестова оснащення. Воно має ту перевагу, що виключає закручування талевого блоку і тертя струн каната один об одного.

Оснастку здійснюють наступним  чином. Бухту каната встановлюють на металеву вісь пристосування, розташованого  під підлогою бурової, і з'єднують  кінець талевого каната з кінцем пенькового допоміжного каната. Потім розкріпляют барабан механізму кріплення і намотують на нього чотири-п'ять витків пенькового каната, після чого цей канат послідовно пропускають через шківи кронблоку і талевого блоку.

Коли кінець талевого каната зі шківа досягне підлоги бурової, від'єднують пеньковий канат, а кінець провідної струни талевого каната зміцнюють у затискному пристосуванні реборди барабана лебідки і намотують на барабан лебідки вісім - десять витків. Перед цим нерухомий кінець талевого каната повинен бути затиснутий в механізмі кріплення, після чого скріплюють його барабан з консольним важелем і тарують датчик і індикатор ваги інструменту.

3.3 Технічне  обслуговування обладнання талевої  системи при експлуатації.

Під час експлуатації канат зношується нерівномірно. Частина його, яка в процесі СПО намотується на барабан, зношується найбільш інтенсивно, тому при виробітці талевим канатом ресурсу роботи, встановленого програмою перепуску, слід ретельно оглянути стан ведучої струни каната. Критеріями зносу може служити зменшення його діаметра на 10%, обрив 10% дротів на-довжині одного кроку витка пасма, обрив або спучування одного пасма. У цих випадках повинен бути зроблений перепуск каната і до виробітки ним встановленого ресурсу.

В процесі буріння міцних порід виникають поздовжні коливання в бурильних трубах, що передаються через провідну трубу, вертлюг і талеву систему нерухомому кінцю талевого каната. В результаті виникає явище втоми металу дротів каната в тій частині, яка знаходиться на останньому шківі кронблока і барабані механізму кріплення нерухомого кінця талевого каната. За таких умов може статися обрив каната, незважаючи на те, що його знос невеликий. При цьому канат необхідно також періодично перепускати.

Перед спуском обсадних колон талева система повинна бути оглянута особливо ретельно. Всі дефекти необхідно усунути і зробити перепуск каната. При спуску дуже важких обсадних колон доцільно застосовувати спеціальні більш жорсткі і міцні канати того ж діаметру, що і талевий. Витрата каната на 1 м проходки коливається в широкому діапазоні (від 0,7 до 5 кг, а в окремих випадках і більше). Знос талевого каната при бурінні свердловин залежить від величини виробленої роботи, якості і конструкції каната, правильної і раціональної його експлуатації.

Знос жолобів шківів повинен контролюватися візуально  і за спеціальними граничним шаблоном.

Догляд за талевої  системою в основному зводиться  до мащення підшипників, спостереження за роботою шківів і каната, надійністю кріплення гайки стовбура і запобіжних скоб рогів підйомного крюка. Перед пуском талевої системи в роботу необхідно переконатися в тому, що всі шківи вільно обертаються на осі. Слід перевірити кріплення кронблоку і надійність всіх болтових з'єднань, встановити запобіжні кожухи, а на закріпленому кінці каната - датчик ваги.

Під час експлуатації треба стежити за тим, щоб підшипники не нагрівалися вище 80 ° С. При  значному зносі канавок шківів останні  слід замінити, а при нерівномірних  зносах талевий блок потрібно повернути на 180 °.

Карта змащення

Змащення слід проводити  в повній відповідності з інструкцією  заводів, що додається до кожного  виду обладнання. Для всіх елементів  талевої системи застосовується універсальне мастило середньої  плавкості типу ЦИАТИМ 203 з наступним  режимом: роликопідшипники - 1 раз на тиждень по 200 г на кожен шків; упорні шарикопідшипники гака - 1 раз на місяць  по 500 г; з'єднання штропа гака з корпусом і з'єднання крюка зі стовбуром - кожну добу по 20 г; засувка гака і стопор - 1 раз на місяць по 50 г.