Установки для наклонно-направленного бурения. Машины и оборудование для свайных работ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  образования

Самарский государственный технический университет 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по  дисциплине «Машины и оборудование газонефтепроводов»

 

Установки для наклонно-направленного бурения.

Машины  и оборудование для  свайных работ. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка ЗФ 4к. 17гр. 

Е.С.Иванова 

Проверил: старший преподователь

Гашенко А.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Самара-2012

    Установки для наклонно-направленного  берения.

    Наклонно-направленное бурение - способ проведения скважины с отклонением от вертикали по заранее заданной кривой.. Наклонно-направленное бурение оказывается целесообразным при: сложном рельефе местности (например, при расположении залежи под дном крупного водоёма или под капитальными сооружениями); геологических условиях залегания полезных ископаемых, не позволяющих вскрыть их вертикальными скважинами; кустовом бурении или многозабойном бурении; тушении горящих нефтяных и газовых фонтанов. При геологоразведочных работах наклонно-направленное бурение осуществляется шпиндельными буровыми станками, причём скважина забуривается наклонно непосредственно с земной поверхности; при вскрытии нефтяных и газовых пластов. Наклонно-направленное бурение производится турбобурами или роторным способом (скважина с поверхности забуривается вертикально с последующим отклонением на заданной глубине в запроектированном направлении). Отклонение скважины от вертикали при наклонно-направленном бурении (изменение зенитного угла и азимута бурения) осуществляется отклоняющими устройствами, например турбинными отклонителями. 

    Турбобур — это разновидность бурового оборудования, гидравлический забойный двигатель, в котором гидравлическая энергия потока промывочной жидкости (бурового раствора) преобразуется в механическую энергию вращения вала, соединенного с породоразрушающим инструментом (буровым долотом). Рабочим органом, в котором происходит преобразование энергии, служит многоступенчатая турбина осевого типа. 

    Конструкция турбобура. 

    Турбобур  содержит корпус, турбинный вал, вал осевой опоры с внутренней цилиндрической полостью, последовательно установленные на турбинном валу роторы турбин, а в корпусе — статоры турбин, радиальные опоры, гайку турбинного вала, осевую опору, ниппель, по меньшей мере, один канал, обеспечивающий гидравлическую связь полости последнего ротора турбины и внутренней цилиндрической полости вала осевой опоры. Турбинный вал и вал осевой опоры соединены между собой с помощью резьбы, причем крутящее усилие на разворот этого соединения больше, чем крутящее усилие на разворот гайки турбинного вала. (рис.1)

     Рис.1. 
 

    Принцип действия. 

    Так как турбобур устанавливают непосредственно  над породоразрушающим инструментом, то источником энергии и крутящего  момента является давление потока жидкости, движущейся под напором поверхностного насоса. 

    Поток промывочной жидкости через бурильную  колонну подается в первую ступень  турбобура. В статоре первой ступени  происходит формирование направления  потока жидкости, то есть жидкость, пройдя каналы статора, приобретает направление. Таким образом, статор является направляющим аппаратом турбины. 

    Потоки  жидкости из каналов статора поступают  на лопатки ротора под заданным углом  и осуществляют силовое воздействие  на ротор, в результате которого энергия  движущейся жидкости создает силы, стремящиеся повернуть ротор, жестко связанный с валом турбины. Поток жидкости из каналов ротора первой ступени поступает на лопатки направляющего аппарата второй ступени, где вновь происходят формирование направления движения потока жидкости и подача её на лопатки ротора второй ступени. На роторе второй ступени также возникает крутящий момент. 

    В результате жидкость под действием  энергии давления, проходит все ступени  турбины турбобура и через  специальный канал подводится к  породоразрушающему инструменту. В многоступенчатых турбобурах крутящие моменты всех ступеней суммируются на валу. В процессе работы турбины на статорах, закрепленных неподвижно в корпусе турбобура, создается реактивный момент, равный по значению, но противоположный по направлению. Реактивный момент через корпус турбобура передается на бурильные трубы и осуществляет их закручивание на определенный угол, зависящий от жесткости и длины бурильной колонны.

      При роторном бурении c забоя скважины долотом  меньшего диаметра, чем диаметр ствола скважин, забуривается углубление под углом к оси скважины на длину бурильной трубы (рис.2) c помощью съёмного или несъёмного клинового либо шарнирного устройства (рис. 3, рис. 4). 

      

      Рис. 2. Схема бурения клиновым устройством. 

      

      Рис. 3. Клиновой отклонитель. 

      

      Рис. 4. Шарнирный отклонитель.

      Полученное  таким образом направление углубляется  и расширяется. Дальнейшее бурение  ведётся долотом нормального  диаметра c сохранением направления c помощью компоновки низа бурильной  колонны, оснащённой стабилизаторами.

    Назначение отклоняющих устройств — создание на долоте отклоняющего усилия или наклона оси долота к оси скважины в целях искусственного искривления ствола скважины в заданном или произвольном направлении. Их включают в состав компоновок низа бурильных колонн. Они отличаются своими особенностями и конструктивным выполнением.

      В турбинном бурении в качестве отклоняющих устройств применяют  кривой переводник, турбинные отклонители  типа ТО и ШО, отклонитель Р-1, отклонитель  с накладкой, эксцентричный ниппель  и др.; в электробурении — в основном механизм искривления (МИ); в роторном бурении — отклоняющие клинья, шарнирные отклонители и др. Рассмотрим некоторые отклонители. 

      

      Рис. 5. Кривой переводник 

      Кривой  переводник (рис. 5) — это наиболее распространенный и простой в изготовлении и применении отклонитель при бурении наклонно-направленных скважин. Он представляет собой толстостенный патрубок с пересекающимися осями присоединительных резьб. Резьбу с перекосом 1...40 нарезают в основном на ниппеле, в отдельных случаях — на муфте. Кривой переводник в сочетании с УБТ длиной 8... 24 м крепят непосредственно к забойному двигателю.

      Отклонитель Р-1 (рис. 6) выполняется в виде отрезка УБТ, оси присоединительных резьб которой перекошены в одной плоскости и в одном направлении относительно ее оси. Отклонитель Р-1 предназначен для набора зенитного угла до 90° и выше, изменения азимута скважины, зарезки нового ствола с цементного моста и из открытого ствола. 

       Рис. 6. Отклонитель Р-1 

      Отклонитель с накладкой — это сочетание  кривого переводника и турбобура, имеющего на корпусе накладку. Высота накладки выбирается такой, чтобы она не выдавалась за габаритные размеры долота. Отклонитель с накладкой при применении односекционных турбобуров обеспечивает получение больших углов наклона скважины. Его рекомендуется применять в тех случаях, когда непосредственно над кривым переводником необходимо установить трубы малой жесткости (немагнитные или обычные бурильные трубы).

      Отклоняющее устройство для секционных турбобуров представляет переводник, соединяющий валы и корпуса верхней и нижней секции турбобура под углом 1,5...2,0°, причем валы соединяются с помощью муфты.

      Турбинные отклонители (ТО) конструктивно выполняются  посредством соединения нижнего  узла с верхним узлом через  кривой переводник, а валов — через специальный шарнир. Серийно выпускаются турбинные отклонители (рис. 7) и шпиндели-отклонители (ШО). 

      

      Рис. 7. Турбинный отклонитель ТО-2: 1 — турбинная секция; 2 — шарнирное соединение; 3 — шпиндельная секция 

      Турбинные отклонители имеют следующие преимущества:

      кривой  переводник максимально приближен  к долоту, что увеличивает эффективность  работы отклонителя;

      значительно уменьшено влияние колебания  осевой нагрузки на величину отклоняющей  силы на долоте, что позволяет получить фактический радиус искривления, близкий к расчетному.

      Недостаток  турбинных отклонителей — малая  стойкость узла искривленного соединения валов нижнего и верхнего участков отклонителя.

      Эксцентричный ниппель представляет собой отклонитель, выполненный в виде накладки, приваренной к ниппелю турбобура. Применяется этот отклонитель при бурении в устойчивых породах, где отсутствует опасность заклинивания или прихвата бурильной колонны.

      Упругий отклонитель состоит из специальной  накладки с резиновой рессорой. Накладка приваривается к ниппелю турбобура. Этот отклонитель применяют при бурении в породах, где эксцентричный ниппель не применим из-за опасности прихватов.

      Механизм  искривления — это отклонитель  для бурения наклонно-направленных скважин электробуром. В таких  механизмах валы двигателя и шпинделя сопрягаются под некоторым углом, что достигается применением зубчатой муфты сцепления. 
 
 
 
 
 
 
 

    Назначение  и классификация  машин для свайных  работ.

    При возведении зданий и сооружений на грунтах, не обладающих достаточной  несущей способностью, приходится забивать в грунт значительное число свай. Число забиваемых свай, сечение и глубина их погружения зависят от качества грунта и нагрузки от возводимого сооружения. Технологический цикл забивки (погружения) свай состоит из трех основных операций: захвата и установки сваи в проектное положение; погружения сваи в грунт до проектной отметки или «отказа», т.е. возникновения сопротивления большего, чем усилие погружения; перемещения сваебойной установки от забитой сваи к месту погружения следующей.

    Существует  несколько способов погружения сваи в грунт, в том числе забивка  сваебойным молотом; забивка с одновременным  подмывом грунта водой; вибрирование, вдавливание, ввинчивание, образование  предварительной скважины в грунте — лидером (пробойником).

    В промышленном и жилищном строительстве наиболее распространенным является способ забивки свай сваебойными молотами.

    Применяемые в настоящее время машины для  погружения сваи делятся на следующие  группы: ударного действия, вибрационного  действия, виброударного действия, машины для вдавливания и для завинчивания свай.

    Существуют  также машины, работающие по смешанному принципу, например вибровдавливающие  машины. Сваебойные машины применяются  также для забивки шпунта, при устройстве подпорных стен и водоудерживающих перемычек.

    Сваебойные  молоты.

    Сваебойные  молоты делятся на механические, паровоздушные, дизель-молоты и электрические (вибропогружатели и вибромолоты). По типу управления различают молоты с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением. Главными параметрами технической характеристики сваебойных молотов является масса ударной части и энергия удара.

    Рабочий цикл молота состоит из подъема ударной  части (холостой ход) и падения ударной части до соударения с оголовником сваи (рабочий ход).

    Механический  сваебойный молот представляет собой  массивную чугунную отливку, которая  по направляющим мачты может подниматься  канатом, перекинутым через головной блок и навиваемым на барабан лебедки (обычно фрикционной), и падать при расцеплении захватного устройства под действием собственной массы на головку сваи. Расцепление захватного устройства происходит при натяжении вспомогательного каната механизма управления. Масса падающей части механических молотов, применяемых для забивки свай, колеблется от 1000 до 5000 кг, высота свободного падения молота обычно не превышает 3 м. В зависимости от высоты подъема число ударов молота составляет до 12 в 1 мин для молотов с расцеплением и 12 — 18 для молотов, работающих без расцепления. Механические молоты конструктивно просты и долговечны в работе, однако производительность их недостаточно высока.