Файл: Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин 210301. 090. 000 Пз.docx

1. В качестве основного подшипника используется более совершенный̆ упорный̆ сферический̆ роликовый̆ подшипник (вместо упорного роликового конического подшипника).

2. Уменьшена масса вертлюга на 30-40% по сравнению с аналогами.

3. Габариты вертлюга уменьшены также за счет применения упорного сферического подшипника.

4. При работе упорный̆ сферический̆ подшипник выделяет значительно меньше тепла.

5. В сальниковом узле верхнего уплотнения применяются полиуретановые манжеты.

6. Ресурс верхнего уплотнения (сальника) увеличен в 2 и более раз, в зависимости от условий эксплуатации.

Каждый вертлюг имеет 4-х слойное антикоррозионное покрытие, 1-й слой на основе цинка, последующие 3 слоя - эпоксидная краска. Данное покрытие имеет стойкость от коррозии в течении 15-ти лет.

Помимо, ЗАО НПП «РосНефтеГазИнструмент» и Уралмаш НГО Холдинг вертлюги выпускают в России целый ряд других заводов. Интерес представляют также вертлюги выпускаемые компанией «Химсталькомплект» отличительной особенностью которых, является повышенная грузоподъемность, удлиненный ствол и возможность удлинения штропа.

Основные технические характеристики буровых вертлюгов выпускаемых компанией «Химсталькомплект» приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.1.- Техническая характеристика вертлюгов завода ЗАО НПП «РосНефтеГазИнструмент»



Таблица 1.2-Техническая характеристика вертлюгов завода Уралмаш НГО Холдинг





Рисунок 1.1 – Буровой вертлюг ВБ-250Р1



Рисунок 1.2 – Буровой вертлюг ВБ-320Р1



Рисунок 1.3 – Буровой вертлюг УВ-250МА(вид спереди)

---

Рисунок 1.4 – Буровой вертлюг ВБ-250МА(вид сбоку)



Рисунок 1.5 – Буровой вертлюг УВ-320МА(вид спереди)



Рисунок 1.6 – Буровой вертлюг ВБ-320МА(вид сбоку)

Таблица 1.3-Буровые вертлюги компании Химсталькомплект

Показатели	ВБ-125	ВБ-140	ВБ-160	ВБ-200	ВБ-250
Грузоподъемность статическая, кН (т)	1600 (160)	1750 (175)	2000 (200)	2500 (200)	3120 (312)
Грузоподъемность динамическая, кН (т)	1250 (125)	1400 (140)	1600 (160)	2000 (200)	2500 (250)
Наибольшее давление прокачиваемой жидкости, МПа	21	25	32	35	35
Наибольшая частота вращения ствола, об/мин	200	200	200	200	200
Диаметр условного прохода, мм	75	75	75	75	75
Диаметр струны штропа, мм	70	72	80	90	100
Присоединительная резьба	З-133 лев	З-140	З-140 лев	З-147 лев	З-152 лев
Габариты H x L x B, мм	1845х 555х 375	1845х 555х 375	2000х 550х 400	2000х 550х 400	2000х 840х 580
Габариты с удлиненным штропом, мм	2395х 555х 375	2395х 555х 375	2550х 550х 375	2550х 550х 400	2550х 840х 580
Масса, кг (с удлиненным штропом)	410 (460)	420 (475)	620 (700)	645 (780)	980 (1100)

---

Как следует из данных приведенных в таблице 1.3 буровые вертлюги производимые данной компанией обладают рядом существенных преимуществ, а именно:

- в качестве основного подшипника используется более совершенный упорный сферический роликовый подшипник (вместо упорного роликового конического подшипника);

- уменьшена масса вертлюга на 30-40% по сравнению с аналогами;

- габариты вертлюга уменьшены также за счет применения упорного сферического подшипника;

- при работе упорный сферический подшипник выделяет значительно меньше тепла;

- в сальниковом узле верхнего уплотнения применяются полиуретановые манжеты;

- ресурс верхнего уплотнения (сальника) увеличен в 2 и более раз, в зависимости от условий эксплуатации;

- легко меняются манжеты (сальники) за счет простой и надежной

конструкции узла верхнего уплотнения с быстросъемными гайками;

- имеются модификации вертлюга для работы с телесистемой. В отводе (гусаке) имеется дополнительный ввод для телесистемы;

1.5. Описание конструкции вертлюга

Вертлюг состоит из вращающихся и не вращающихся деталей. К не вращающимся деталям относят – корпус, напорную трубку, отвод, штроп, нижнюю и верхнюю крышки[1]. К вращающимся - ствол, основная и вспомогательные осевые опоры, радиальные опоры, быстросъемные уплотнения, переводник.

Конструктивные отличия некоторых узлов и деталей отечественных и зарубежных вертлюгов обусловлены требованиями изготовления и сборки, разрабатываемой с учетом производственных возможностей заводов-изготовителей, а также периодической модернизацией вертлюгов с целью повышения их надежности и долговечности.

На рисунке 1.7, показано схематическое устройство вертлюга для бурения глубоких скважин. Основная вращающаяся деталь вертлюга —полый ствол 1, воспринимающий вес колонны.

Ствол, смонтированный в корпусе на радиальных 4,6 и упорных 5,7 или радиально-упорных подшипниках качения, снабжён фланцем, передающим вес колонны через главный опорный подшипник 5 на корпус 3 и далее на штроп 13. Опоры ствола вертлюга фиксируют его положение в корпусе, препятствуя осевым вертикальным и радиальным перемещениям и обеспечивая его устойчивое положение при вращении.

---

Штроп 13 крепится к корпусу на осях, смонтированных в приливах корпуса. Приливы имеют форму карманов, которые ограничивают угол поворота штропа (40°) для установки его в положение, удобное для захвата крюком, когда вертлюг с ведущей трубой находится в шурфе.

К крышке корпуса 11 прикреплён подвод 12, к которому присоединяется буровой рукав. Буровой раствор поступает из рукава через подвод в присоединённую к нему напорную трубу 10, из которой он попадает во внутренний канал ствола вертлюга. Зазор между стволом 1, напорной тру-бой 10 и подводом 12 уплотнён быстросъемным уплотнением 9, обеспечивающим герметичность при больших рабочих давлениях бурового раствора.

Напорный сальник 9 во время роторного бурения эксплуатируется в тяжёлых условиях, срок его службы (50-100 ч) во много раз меньше, чем остальных деталей вертлюга, поэтому он выполняется быстросменным. В верхней и нижней частях корпуса вертлюга для уплотнения зазора между корпусом и вращающимся стволом устанавливают самоуплотняющиеся 12манжетные сальники 2 и 8, которые предохраняют от вытекания масла из корпуса и попадания в него снаружи влаги и грязи.

В вертлюгах есть устройства для заливки, спуска масла и контроля его уровня, а также сапун для уравновешивания с атмосферным давлением паров внутри корпуса, создающегося при нагреве в процессе работы. Это устройство не пропускает масло при транспортировке вертлюга в горизонтальном положении.



Рисунок 1.7 – Схема устройства бурового вертлюга

1 – ствол, 2,8 – нижний и верхний сальники, 3 - корпус, 4,6 –нижний и верхний радиальные подшипники, 5 – основная опора (упорный подшипник), 7 – вспомогательная опора (упорный подшипник); 9 – быстросъемное уплотнение; 10 – напорная труба; 11 – крышка корпуса; 12 – подвод; 13 – штроп.
1.6. Корпус и штроп
Корпус вертлюга изготовляется из углеродистой или низколегированной стали и представляет собой полую отливку с наружными боковыми карманами для штропа, посредством которого вертлюг подвешивается к крюку талевого механизма.

Штроп (рис. 1.8) имеет дугообразную форму и круглое поперечное сечение. Он изготовляется методом свободной ковки из легированных сталей марок 40ХН, 38ХГН, ЗОХГСА. На высаженных концах штропа растачиваются отверстия для пальцев, соединяющих штроп с корпусом вертлюга. Пальцы устанавливаются в горизонтальных расточках карманов и корпуса и предохраняются от выпадения и проворотов стопорной планкой , которая входит в торцовый паз пальца и приваривается к корпусу вертлюга. При отводе ведущей трубы в шурф штроп вертлюга отклоняется от вертикали и занимает положение, удобное для разъединения и соединения его с крюком талевого механизма.

---

Рисунок 1.8 - Штроп

Угол поворота штропа ограничивается стенками карманов корпуса вертлюга и не превышает 45°. Пальцы штропа имеют смазочные канавки и отверстия с резьбой для пружинных масленок.
1.7 Ствол вертлюга

В корпусе вертлюга на упорных и радиальных подшипниках вращается ствол с переводником для соединения вертлюга с ведущей трубой бурильной колонны. Ствол (рисунок 1.9) представляет собой стальной цилиндр с центральным проходным отверстием для промывочной жидкости и с наружным фланцем для упорных подшипников.



Рисунок 1.9 - Ствол верлюга

Ствол вращается с частотой бурового ротора и испытывает нагрузки, создаваемые бурильной колонной и промывочной жидкостью, нагнетаемой в скважину. По сравнению с другими несущими узлами и деталями ствол вертлюга наиболее нагружен. Это предъявляет повышенные требования к его прочности. Стволы вертлюгов изготовляют из фасонных поковок, получаемых методом свободной ковки.

Благодаря применению таких заготовок снижаются расход материала и затраты на механическую обработку.

Для стволов используют стали марок 40Х, 40ХН, 38ХГН, приобретающие в результате ковки более совершенную кристаллическую структуру и повышенные механические свойства.

Осевое положение ствола вертлюга фиксируется упорными подшипниками[4]. Основная опора ствола - подшипник , нагружаемый весом ствола и бурильной колонны, когда вертлюг посредством штропа удерживается в подвешенном состоянии. Вспомогательной опорой ствола является подшипник, нагружаемый собственным весом корпуса и других не вращающихся деталей, когда вертлюг опирается на ствол, а штроп вертлюга находится в свободном состоянии. Это происходит при установке вертлюга с ведущей трубой в шурф и в процессе бурения скважины, когда вследствие недостаточного веса бурильной колонны нагрузку на долото дополняют весом вертлюга.

В рассматриваемой конструкции вертлюга в основной опоре ствола установлен упорный подшипник с короткими цилиндрическими роликами. Благодаря укороченной длине снижается скольжение роликов относительно колец при вращении ствола. Это благоприятно влияет на износ и нагрев подшипников[1]. Подшипники с коническими и сферическими роликами обладают большей

---