Файл: Спускоподъемный комплекс буровой установки. 4 Буровые лебедки. 6.docx

Оглавление

Введение.

Процесс бурения сопровождается спуском и подъемом бурильной колонны в скважину, а также поддержанием ее на весу. Масса инструмента, с которой приходится при этом оперировать достигает многих сотен килоньютонов. Для того чтобы уменьшить нагрузку на канат и снизить установочную мощность двигателей применяют подъемное оборудование состоящее из вышки, буровой лебедки и талевой (полиспастовой) системы.

Талевая система, в свою очередь, состоит из неподвижной части - кронблока (неподвижные блоки полиспаста), устанавливаемого наверху фонаря вышки, и подвижной части - талевого блока (подвижного блока полиспаста), талевого каната, крюка и штропов. Подъемное оборудование является неотъемлемой частью всякой буровой установки независимо от способа бурения.

Буровая вышка предназначена для подъема и спуска бурильной колонны и обсадных труб в скважину, удержания бурильной колонны на весу во время бурения, а также для размещения в ней талевой системы, бурильных труб и части оборудования, необходимого для осуществления процесса бурения.

Буровые вышки различаются по грузоподъемности, высоте и конструкции. Наиболее серьезной опасностью при работе на буровых вышках является частичное или полное их разрушение. Основная причина, приводящая к падению или разрушению вышек - недостаточный надзор за их состоянием в процессе длительной эксплуатации. По этим причинам были введены изменения в правилах безопасности, предусматривающие обязательные и периодические проверки вышек, в том числе с полной разборкой и ревизией их деталей, а также испытания с нагружением вышек в собранном виде.

К функциям спуско-подъемного комплекса относится:

• Спуск, подъем и наращивание бурильных труб в процессе бурения и проведения вспомогательных работ;

• Спуско-подъемные операции с аварийным и специальным инструментом;

• Спуск обсадных труб;

• Спуско-подъемный комплекс буровой установки включает в себя буровую лебедку и талевую систему.

---

Спуско-подъемный комплекс буровой установки.

На рисунке 1 показан спуско-подъемный комплекс буровой установки, отличающееся тем, что продольная балка, расположенная на противоположной стороне вышки относительно ветви каната вспомогательной лебедки, снабжена откидной площадкой, частично перекрывающей монтажный участок проема.

Рисунок 1. Спуско-подъемный комплекс буровой установки.

Буровые лебедки.

Буровая лебедка является основным механизмом спуско-подъемного комплекса. С помощью буровой лебедки и талевого механизма поднимают, удерживают на весу бурильную колонну, обсадные трубы и другой инструмент при бурении и креплении скважин. При подъеме вращательное движение, сообщаемое лебедке от привода, с помощью талевого каната, преобразуется в поступательное движение талевого блока. При спуске тормозные устройства буровой лебедки ограничивают скорость спуска талевого блока, опускающегося под действием собственного веса и веса подвешенного к нему инструмента. Буровые лебедки используются также для передачи вращения ротору, свинчивания-развинчивания бурильных и обсадных труб, для подъема и подтаскивания различных грузов при бурении скважины, монтаже и ремонте установки. Управление лебедкой должно осуществляться с пульта бурильщика. По назначению лебедки бывают основные и вспомогательные.

Основные лебедки выполняют главную функцию - выполнение спуско-подъемных операций с бурильными и обсадными трубами.

Вспомогательные лебедки могут выполнять также функции подтаскивания грузов, проведения монтажных работ и т.п.

Классифицируются лебедки по следующим параметрам:

- расчетная мощность на входном валу;

- грузоподъемность (при указанной оснастке талевой системы);

- число скоростей вращения подъемного вала;

- размеры подъемного вала.

На корпусе оборудования, входящего в состав талевой системы (кронблок, талевый блок, крюк), должна быть указана допускаемая грузоподъемность.

Ходовой и неподвижный концы талевый канатов не должны касаться элементов вышки.

Работы на приемном мосту буровой установки по затаскиванию и выносу труб, а также работы по обслуживанию (замене) гидравлических блоков буровых насосов должны быть механизированы.

---

Конструкция вспомогательной лебедки должна обеспечивать плавное перемещение и надежное удержание груза на весу.

Управление грузоподъемными механизмами для работы на приемном мосту должно быть дистанционным. С пульта управления лебедкой оператору должен быть обеспечен обзор места работы и перемещения груза. При необходимости должен быть установлен дублирующий пульт управления.

Талевый механизм.

Талевый механизм или талевая система - грузонесущая часть буровой установки, представляет собой полиспаст, состоящий из кронблока и талевого блока, огибаемых стальным канатом. Талевый блок снабжен крюком или автоматическим элеватором для подвешивания бурильной колонны и обсадных труб. Нагрузка подвешенного груза распределяется между рабочими струнами каната, число которых определяется числом шкивов талевого блока и кронблока. Талевая система позволяет уменьшить усилие в канате от веса поднимаемого груза. За счет этого пропорционально увеличивается длина каната, наматываемого на барабан при подъеме груза на заданную высоту.

Оснастка талевой системы буровых установок характеризуется тем, что оба конца талевого каната сбегают с кронблока, один из которых крепится к барабану буровой лебедки и называется ходовым или тяговым, а второй (неподвижный) - к специальному устройству на металлическом основании вышечного блока. При наматывании каната на барабан талевый блок с крюкам, подтягивается к неподвижному кронблоку. При спуске талевого блока канат разматывается с барабана, вращающегося в обратном направлении под действием веса талевого блока, крюка и подвешенной колонны труб. Неподвижная струна талевого каната используется для установки специальных датчиков, измеряющих нагрузку на крюке.

Рабочие струны талевого каната располагаются между шкивами кронблока и талевого блока и в отличие от ходовой и неподвижной, изменяют свою длину при подъеме и спуске крюка. Отношение числа рабочих струн каната к числу ходовых струн, идущих на лебедку, называют кратностью оснастки. Буровые лебедки связаны с талевым блоком и кронблоком одной ходовой струной, и поэтому кратность оснастки талевой системы буровых установок равна числу рабочих струн каната. Так как второй конец талевого каната неподвижный и поэтому нерабочий, кратность оснастки талевой системы буровых установок независимо от числа шкивов талевого блока и кронблока является четным числом, равным удвоенному числу шкивов талевого блока.

---

В двухбарабанных лебедках, используемых для неглубокого разведочного бурения, оба конца каната являются ходовыми. В этом случае, соответственно числу ходовых струн, кратность оснастки в 2 раза меньше числа рабочих струн.

Талевые механизмы монтируются на вышке буровых установок и имеют следующие характерные особенности:

• 
  Талевый блок с крюком располагаются над устьем скважины в свободно подвешенном состоянии и перемещаются в вертикальном направлении строго по оси скважины;
  
• 
  Высота подъема крюка ограничивается высотой вышки и безопасностью спуско-подъемных операций;
  
• 
  Диаметры шкивов и габариты других грузонесущих органов выбирают с учетом поперечных размеров буровой вышки;
  
• 
  В целях контроля действующих нагрузок и поддержания в процессе бурения заданной осевой нагрузки на долото талевые механизмы оборудуются датчиками
  
• 
  Контрольно-измерительными приборами;
  
• 
  Действующие нагрузки и скорости спуско-подъемных операций изменяются в широком диапазоне в зависимости от глубины скважины и длины колонны труб.
  

Талевые канаты.

В соответствии ГОСТ 16853-88, талевые канаты для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения изготовляются в трех исполнениях, различающихся по типу используемых сердечников с металлическим сердечником, с органическим трехпрядным сердечником, с пластмассовым стержневым сердечником.

Талевые канаты изготавливаются диаметрами 25, 28, 32, 35, 38 мм в соответствии с ГОСТ 16853-88.

Величина разрывного усилия каната находится в прямой зависимости от величины поднимаемого груза, принятой оснастки и от установленного органами технического надзора требуемого запаса прочности на талевый канат. Для определения разрывного усилия талевого каната следует руководствоваться паспортными данными буровой установки, в которых указывается номинальное натяжение талевого каната на барабане лебедки.



Спуско-подъемный комплекс буровой установки, содержащий раму, закрепленную на элементах верхней секции вышки, кронблок, включающий ось с секцией шкивов, козлы, содержащие ригель с монтажным блоком, через который перекинут канат вспомогательной лебедки, причем рама выполнена из продольных и поперечных балок, снабженных площадками, опорных балок, при этом опорные и продольные балки образуют рабочий проем для секции шкивов, цапфы оси которой установлены в разъемных опорах, отличающийся тем, что концы опорных балок жестко закреплены на продольных балках, опорные балки снабжены консольными выступами, на которых закреплены разъемные опоры, консольные выступы обращены в сторону рабочего проема и образуют его среднюю часть, расположенную между консольными выступами, и две боковые части, при этом боковая часть проема со стороны продольной балки, расположенной на противоположной стороне вышки относительно стороны прохождения ветви каната вспомогательной лебедки, выполнена в виде монтажного участка рабочего проема, ширина которого между опорными

---

балками больше длины оси секции шкивов, а длина монтажного участка от продольной балки до консольного выступа больше суммы радиуса цапфы оси секции шкивов и наружного радиуса шкива кронблока, причем монтажный блок смещен относительно вертикальной плоскости, проходящей через оси опор секции шкивов, в сторону монтажного участка на расстояние, обеспечивающее при монтаже/демонтаже свободное опускание и подъем секции шкивов с осью через рабочий проем, при этом на ригеле дополнительно установлен обводной блок, через который перекинута набегающая ветвь каната вспомогательной лебедки, и неподвижный блок, на который намотан дополнительный канат.

Спуско-подъемные комплексы.

Полезная модель относится к буровому оборудованию для бурения нефтяных и газовых скважин, предназначенному для спуска, подъема и удержания на весу бурильных и обсадных колонн и обеспечения технологически необходимых манипуляций с ними при проводке скважин.

Известен спуско-подъемный комплекс буровой установки, содержащий наголовник буровой вышки, включающий подкронблочную раму с площадкой и перилами, козлы, оснащенные обводным роликом, кронблок с рамой, которая закреплена на под кронблочной раме.

Кронблок содержит секцию роликов (шкивов), установленных на оси. Ось с секцией шкивов закреплена в опорах с крышками. Рама кронблока включает балки, связанные разъемными поперечными связями, по разъему которых установлена винтовая пара. Опоры закреплены на балках рамы кронблока.

В известном спуско-подъемном комплексе буровой установки замена секции шкивов кронблока осуществляется путем освобождения цапф оси секции шкивов из опор, подъемом секции шкивов вспомогательной лебедкой над рамой кронблока, раздвижением балок рамы кронблока посредством винтовой пары до размера проема, обеспечивающего свободное прохождение и опускание секции шкивов с помощью вспомогательной лебедки буровой установки на буровую площадку. Монтаж секции шкивов производится в обратном порядке. В рабочем положении рама кронблока крепится к подкронблочной раме болтами.

Недостатками данного устройства является трудоемкость изготовления и металлоемкость конструкции, а также увеличение габаритов кронблока по высоте из-за наличия у кронблока опирающихся на подкронблочную раму раздвижных опорных балок.

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является спуско-подъемный комплекс буровой установки по патенту РФ №2153056, МПК Е21В 19/02, опубл. 20.07.2000 г., который содержит вышку, оборудованную рамой наголовника (рама), кронблок, козлы, содержащие ригель с монтажным блоком, через который перекинут канат вспомогательной лебедки.

---