КОМПЛЕКС МЕХАНИЗМОВ АСП

Комплекс механизмов АСП предназначен для механизации и частичной автоматизации трудоемких спускоподъемных опера­ций при бурении скважин. Комплекс механизмов обеспечивает:

Рис. 99. Стационар­ный поворотный кран КПБ-ЗМ

совмещение во времени спуска и подъема колонны буриль­ных труб и незагруженного элеватора с операциями по свинчи­ванию или развинчиванию свечей, их установку на подсвечник или вынос к центру скважины;

механизацию свинчивания и развинчивания замковых соеди­нений свечей;

автоматизацию захвата и освобождения колонны бурильных труб элеватором;

механизацию установки свечей на подсвечник и выноса их к центру скважины для свинчивания;

механизацию смазки резьбовых соединений свечей.

Совмещение операций достигается введением в комплект буровой установки специальной талевой системы и механизмов для расстановки свечей. При наличии этих механизмов буровой лебедкой только поднимают или опускают колонну бурильных труб и незагруженный элеватор. Все операции с отвинченной свечой производят механизмами для их расстановки. Это позво­ляет значительно сократить время на спускоподъемные опера­ции и ликвидировать ручной труд буровой бригады.

Управляет механизмами комплекса АСП с трех пультов:

с пульта бурильщика — буровой лебедкой и пневматически­ми клиньями в роторе (клиновым захватом) ПКР;

с пульта управления автоматическим буровым ключом АКБ-ЗМ2;

с пульта управления командоаппаратами электродвигателей для передвижения тележки и стрелы механизма переноса све­чей, а также пневматическим цилиндром механизма подъема свечей.

Комплекс механизмов выпускают шести модификации: АСП-ЗМ1, АСП-ЗМ2, АСП-ЗМ4, АСП-ЗМ5, АСП-5, АСП-6, ос­нованные на одном принципе действия. Различаются они гру­зоподъемностью автоматического элеватора, емкостью магази­нов и подсвечников и монтируются на мачтовых или башенных вышках. Комплекс механизмов АСП на вышке мачтового типа показан на рис. 100.

Универсальный кронблок состоит из шести канатных шки­вов, размещенных в трех секциях. В первых двух секциях шки­вы расположены по одной оси, а ось шкива третьей секции пер­пендикулярна к оси первых двух, что обеспечивает свободный проход свечи между канатами при передвижении ее в талевом блоке.

Универсальный талевый блок включает в себя пять канат­ных шкивов, размещенных в двух секциях и раздвинутых отно­сительно центральной вертикальной оси. Секции расположены в одном корпусе. В первой секции три шкива, а во второй — два. Конструкция талевого блока позволяет пропускать через себя свечи при спускоподъемных операциях.

Автоматический элеватор предназначен для автоматическо­го захвата и освобождения колонны бурильных труб в процессе спускоподъемных операций. В корпусе элеватора в нижней ча­сти размещены три гладких клина, которые при схождении за­хватывают с помощью рычажной системы бурильную колонну под торец замка трубы. В верхней части элеватора имеются ролики, которые связаны пружинно-рычажной системой с кли­ньями и могут опускать их для захвата замка или поднимать для его освобождения. При установке элеватора на трубу роли­ки автоматически трубой отводятся наружу, пропускают трубу в корпус элеватора и поднимают клинья. В таким положении элеватор освобождает замок трубы, может перемещаться по трубе и пропускать средние замки свечи. В этом положении ро­лики прижаты пружинами !к трубе и катятся по ней. При подъ­еме из элеватора отвинченной трубы или при подходе к верх­нему концу свечи ролики отводятся пружинами к центру и опускают клинья, которые автоматически захватывают замок трубы, находящийся выше клиньев.

Автоматический элеватор подвешивают к талевому блоку на двух штропах.

Подвижной центратор (рис. 101) предназначен для поддер­жания верхнего конца свечи при завинчивании или отвинчива­нии ее в процессе спускоподъемных операций, а также для пре­дупреждения талевого блока от раскачивания на пути их со­вместного движения.

Рис. 100. Комплекс механизмов АСП на мачтовой вышке:

1 — шкаф с электрооборудованием; 3 — ключ АКБ-ЗМ2; 3 — клинья в роторе ПКР-560; 4 — вертлюг; 5 — автоматический элеватор; 6 — уни­версальный талевый блок; 7 — ме­ханизм захвата свечи; 8—центра­тор подвижной; 9 — магазин; 10 — универсальный кронблок; 11 — ро­лик; 12 — механизм расстановки све­чей; 13 — подсвечник; 14 — пульт управления механизмами подъема и расстановки свечей; 15 — цилиндр подъема свечи; 16 — пульт управле­ния ключом

Рис. 101. Подвижной центратор

Центратор состоит из свар­ного корпуса 1, в центральной части которого находятся ворон­ка и головка, имеющие продоль­ный вырез для прохождения бу­рильной трубы. В передней' час­ти выреза в корпусе вмонтирова­ны два поворотных кулачка 2, которые имеют возможность по­ворачиваться внутрь корпуса и открывать проход для свечи при нажатии на них снизу конусным наголовником механизма захва­та. После прохождения свечи ку­лачки под действием пружин, вмонтированных внутри корпу­са, закрываются и удерживают верхний конец свечи от падения. На концах корпуса центратора имеются кронштейны 3, внутри которых вмонтировано по четыре ролика для передвижения по на­правляющим канатам. Снизу к каждому кронштейну прикреплендержатель конуса 4 с резиновыми кольцами. При опускании центратора кольца садятся на конусные упоры подвески, распо­ложенные в нижней части направляющих канатов.

Подвеска центратора состоит из кронштейна 5 и тяг 6 с хо­мутами, которые крепят к вышке, направляющих канатов 8 и амортизаторов, установленных на раме кронблока. Направля­ющие канаты служат для направления движения центратора и удержания его в горизонтальном положении. Верхние концы канатов крепят к амортизаторам, а нижние — к предохрани­тельным звеньям 7, соединенным с кронштейнами подвески. Предохранительные звенья имеют срезной болт и предохраняют центратор от поломки. Амортизатор состоит из полого цилин­дра, внутри которого находятся пружины и соединенный с ним шток. В верхней части шток имеет резьбу, на которую навинчена гайка для регулировки натяжения направляющих канатов, сое­диненных со штоком амортизатора.

Монтируют центратор во время сборки вышки до ее подъ­ема. Перед монтажом проверяют легкость вращения роликов на кронштейнах, наличие смазки на осях и пальцах и крепле­ние деталей. На кронблочной раме устанавливают два аморти­затора и к их штокам присоединяют направляющие канаты. К мачтам вышки на расстоянии 19,6 м от кронблока шарнирно в одной плоскости устанавливают кронштейны подвески центратора. Сверху каждый кронштейн страхуют канатом за пояс магазина, а снизу закрепляют тягами к элементам вышки, кото­рыми регулируют кронштейн. После этого нижние концы на­правляющих канатов крепят к кронштейнам через предохрани­тельные звенья. На канаты при помощи крана устанавливают центратор и заводят его в конусные упоры подвески.

После подъема вышки натягивают направляющие канаты гайками пружинного амортизатора и проверяют движение центратора по канатам путем подъема и опускания талевого блока. Центратор должен полностью садиться на конусные упо­ры подвески без перекоса.

При подъеме и опускании центрато­ра раструб талевого блока должен полностью входить в ворон­ку центратора, а нижние плоскости центратора должны опи­раться на резиновые амортизаторы блока.

При транспортировке вышки в вертикальном положении во избежание раскачивания центратор крепят канатами к вышке.

Магазин для свечей предназначен для поддержания верхних концов бурильных свечей, установленных на подсвечнике, и для расстановки их в определенном порядке, необходимом при взя­тии свечей механизмом захвата. Магазин состоит из двух сек­ций— правой и левой, каждая из которых состоит из пальцев и имеет вид гребенки, сваренной из труб.

Монтируют магазин до подъема вышки. Каждую секцию магазина крепят к вышке полухомутами и кронштейнами. Ме­сто установки магазина определяют по нижней плоскости цент­ратора, расстояние от которой до оси магазина должно быть 100 мм. Высота установки зависит от типа применяемой вышки. Расстояние между крайними пальцами обеих секций магазина должно составлять 350 мм. Пальцы магазина страхуют кана­том, который пропускают в отверстия пальцев и основной тру­бы, и крепят к вышке.

Механизм расстановки свечей предназначен для переноса отвинченной свечи от центра скважины на подсвечник и в ма­газин при подъеме и для переноса свечи в обратной последова­тельности при спуске инструмента. Механизм состоит из четы­рех узлов: балкона, тележки, выдвижной стрелы и пульта уп­равления.

Балкон представляет собой сварную металлоконструкцию коробчатого сечения. В вертикальной плоскости передней па­нели балкона расположено два направляющих швеллера — нижний и верхний, по которым перемещается тележка. С боков панели установлены кронштейны для крепления и регулиров­ки втулочно-роликовой цепи для передвижения тележки.

Тележка выполнена в виде сварной рамы, на которой смон­тированы электроприводы тележки и стрелы. В тележке име­ется восемь катков, образующих два гнезда для перемещения выдвижной стрелы. На передней панели рамы установлены нижние и верхние ролики, которые служат для перемещения тележки по направляющим швеллерам балкона.

Приводы тележки и стрелы однотипные по конструкции и состоят из установленных на рамах червячных редукторов и электродвигателей. Быстроходный вал редуктора соединен с ва­лом электродвигателя, а на тихоходном валу редуктора уста­новлена муфта предельного момента, предохраняющая электро­двигатель от возможных перегрузок. Корпусом муфты предель­ного момента является звездочка, которая передает усилие на цепь для передвижения тележки. Цепь тележки закреплена неподвижно на кронштейнах панели балкона, поэтому при вра­щении звездочка отталкивается от цепи и передвигает тележку. Для полной остановки тележки или стрелы, когда двигатель отключен, каждый привод имеет колодочный тормоз.

Стрела представляет собой балку коробчатого сечения, сва­ренную из двух швеллеров. В передней части стрелы имеется пружинный амортизатор, через который стрелу соединяют с механизмом захвата.

Амортизатор служит для смягчения удара при подходе к свече механизма захвата. Сверху на стреле установлены план­ки для конечных выключателей, а в задней части — упор, пред­охраняющий выпадение стрелы из тележки при монтаже и на­ладочных работах. Снизу на стреле имеются две серьги и натяжной болт для присоединения и натяжения цепи.

Монтируют механизм расстановки свечей после сборки выш­ки до ее подъема. Для этого собранную в горизонтальном по­ложении вышку приподнимают и устанавливают в наклонном положении на козлы на необходимую высоту. Монтировать механизм можно и без подъема вышки. В этом случае под местом установки балкона роют котлован шириной 3 м и глу­биной 2 м. При монтаже механизма в первую очередь собира­ют и крепят к вышке балкон. Для этого его в горизонтальном положении под вышкой размещают на брусья и в направляю­щие швеллеры устанавливают тележку со стрелой, которую переводят в крайнее левое положение. Затем механизм повора­чивают на 90° так, чтобы стрела механизма захвата была на­правлена вверх. При помощи крана балкон механизма соеди­няют с проушинами нижних поясов боковых секций балкона, установленных на вышке, и крепят к ним болтами.

После этого устанавливают перила балкона и соединяют их с его каркасом.

Монтаж электрооборудования и окончательную регулировку механизма выполняют после подъема вышки в вертикальное положение. В процессе наладки и регулировки опробуют сле­дующие элементы работы механизма:

включение приводов тележки и стрелы и четкость их оста­новки во всех положениях;

Рис. 102. Механизм захвата свечей: а — схема устройства; б — схема монтажа

правильность и четкость работы указателей положения стрелы и тележки на пульте управления;

свободность перемещения до упоров стрелы и тележки из одного крайнего положения в другое. Зазор между верх­ним роликом тележки и пол­кой швеллера по всей длине должен быть в пределах 5 мм, а полностью выбранный в одну сторону зазор между стрелой и катками — в пределах 2— 5 мм на всем протяжении хо­да стрелы;

четкость работы блокиро­вочного реле, которое должно обеспечивать выдвижение стрелы не более 1,5 м при среднем положении тележки и подъеме талевого блока выше 15 м от ротора.

Натяжение цепей на стреле регулируют так, чтобы прови­сание их было не более 20 мм.

Механизм захвата свечей (рис. 102) служит для захвата отвинченной свечи и удержания ее во время переноса от центра скважины на подсвечник и обратно, а также для раскрытия кулачков центратора при выносе из него свечи. Механизм со­стоит из неподвижной направляющей части и подвижной. Не­подвижная часть 2 механизма представляет собой сварной корпус, в котором размещены восемь роликов 3 для перемеще­ния и удержания подвижной части 1. Неподвижную часть со­единяют со стрелой 10 механизма расстановки свечей болтом 11. Подвижная часть выполнена в виде сварного корпуса, который по всей длине имеет направляющую планку. В верхней части корпуса находится головка 7, которая служит для рас­крытия кулачков центратора при выносе из него свечи. В сред­ней части корпуса укреплена скоба 4 с двумя клиновидными пазами, в которых перемещаются клинья 5 со сменными суха­рями для захвата бурильных труб различного диаметра. При­водной частью механизма захвата являются тяга 9, соединен­ная двухплечим рычагом 6 с клиньями и с канатом 8 механиз­ма подъема свечи, при помощи которого производятся захват свечи и подъем ее для установки на подсвечник.

Монтировать механизм можно в вертикальном или горизонтальном положении вышки после установки подвижной стрелы механизма расстановки и механизма подъема свечей. Перед монтажом проверяют наличие смазки в трущихся деталях и крепление всех узлов механизма. После этого с помощью крана (или монтажного каната при поднятой вышке) механизм под­нимают, совмещают отверстия щеки неподвижной части со ще­ками стрелы механизма расстановки свечей и соединяют бол­том. Для соединения подвижной части механизма захвата с механизмом подъема на кронблочной раме устанавливают по­воротный ролик 12, а на ноге вышки у балкона — обводной ролик 13. Канат подвески соединяют с проушиной тяги подвиж­ной части механизма, перекидывают через поворотный и обвод­ной ролики и крепят к регулировочной рейке механизма подъ­ема свечей 14.

После этого производят регулировку механизма. Тележку механизма расстановки ставят в центральное положение и пе­ремещают стрелу с механизмом захвата до упора в резиновый амортизатор на тележке, а подвижную часть механизма опус­кают в крайнее нижнее положение. В таком исходном положе­нии механизм захвата регулируют по высоте, чтобы подвижная его часть находилась на высоте 150 мм от верхнего ролика не­подвижной части. Это достигают подбором длины регулировоч­ных реек, установленных на канате механизма подъема.

Из исходного положения механизм захвата стрелой переме­щают до упора в свечу на подсвечнике и механизмом подъема поднимают свечу на полную высоту. В этом положении высота подъема свечи от подсвечника должна быть 860—960 мм, а вы­сота подъема подвижной части механизма 1140—1240 мм от своего исходного положения. Затем механизм захвата со све­чой перемещают из магазина, и механизм подъема опускают в крайнее нижнее положение. Низ свечи при этом должен быть ниже уровня подсвечника не менее чем на 270 мм. В случае отклонения от указанных размеров проверяют ход тяги и пра­вильность регулировки механизма в исходном положении. При подъеме подвижной части без свечи рычажная система должна свободно поворачиваться и опускать клинья на максимальный ход 120 мм до упора их в скобу корпуса.

Трущиеся поверхности должны легко двигаться без заеда­ний и больших усилий.

Механизм подъема свечей (рис. 103) предназначен для подъ­ема и опускания механизма захвата вместе со свечой при уста­новке ее на подсвечник или выносе к центру скважины для свинчивания. Механизм подъема свечи состоит из двух объеди­ненных пневмоцилиндров 5 двойного действия, блокировочного Цилиндра 2, регулировочной рейки 6, соединенной со штоком верхнего цилиндра и с канатом подвески механизма захвата, верхнего кронштейна 3 с двумя направляющими роликами 4, по которым перемещается верхний цилиндр, и нижнего крон­штейна 1 для крепления цилиндров к ноге вышки. В комплект механизма подъема входит пульт управления и пневмошланги, которыми цилиндры соединяют с пультом.

Нижний пневмоцилиндр служит для подъема свечи с под­свечника, а верхний — для дополнительного подъема свечи при установке ее в автоматический элеватор. Блокировочный ци­линдр предназначен для страховки от выпадения свечи в слу­чае обрыва пневмошлангов или большой утечки воздуха.

Рис. 103. Механизм подъема свечей:

а — схема монтажа; б — схема пневмоуправления

Пульт управления состоит из двух золотниковых пневмокранов 10 и 11, сблокированных на одну рукоятку 12, которую пе­ремещают по фигурному пазу 13, масленки 9 и вентиля 8, смонтированных на общей панели. К кранам воздух подводит­ся по трубопроводу 7, а выпускается по шлангам 14, которые выводят под пол буровой.

Пульт управления обеспечивает поочередную работу цилинд­ров. Масленка предназначена для подачи жидкой смазки в ци­линдры и золотниковые краны. При прохождении воздуха через масленку в трубе с ниппелем создается разрежение и масло через ниппель впрыскивается в поток воздуха и поступает к кранам и пневмоцилиндрам.

Монтируют цилиндры механизма подъема на ноге вышки в следующем порядке. Закрепляют верхний и нижний кронштей­ны к ноге вышки, устанавливают блок цилиндров и соединяют болтом шток нижнего цилиндра с проушинами кронштейна. Устанавливают и закрепляют болтами основания направляю­щих роликов верхнего цилиндра на плите верхнего кронштейна. Один конец каната подвески соединяют с тягой механизма за­хвата, а другой через поворотный и направляющий ролики — к регулировочной рейке штока верхнего цилиндра.

Пульт управления размещают на площадке перед подсвеч­никами с таким расчетом, чтобы снизу через зеркало на пульте можно было наблюдать за работой механизмов захвата и рас­становки свечей. С пультом управления блок цилиндров соеди­няют гибкими шлангами. Все трубопроводы прокладывают в защищенном месте с уклоном 2—3° в сторону общей пневма­тической линии.

После окончательного монтажа узлов управления и возду­хопроводов проверяют работу механизмов, при этом обращают внимание на соосность каната с блоками цилиндров, работу предохранительной защелки блокировочного цилиндра и гер­метичность узлов пневмоуправления.

Подсвечник служит для установки и размещения бурильных свечей в определенном порядке, необходимом для работы ме­ханизма захвата, а также для направления движения свечей при переносе их от центра к центру скважины.

Подсвечник состоит из левой и правой опор, на которые сверху установлены фермы из проката, воспринимающие на­грузки от свечей, и батарей для обогрева замков труб. Ба­тареи снабжены наружными ограждениями, предотвраща­ющими выпадение свечей, и внутренними перегородками, разграничивающими площадь опоры на секции с целью пра­вильной установки свечей в ряд. Каждая секция закрыва­ется дверкой при заполнении ее свечами.

Рис. 104. Схема механизма смазки свечей

С передней стороны к на­ружным ограждениям крепят кронштейны для направления движения свечи при переносе ее от центра скважины на под­свечник или с подсвечника к центру скважины. С задней стороны установлен амортиза­тор для гашения удара свечи о подсвечник и направления ее в одну из секций опоры.

При монтаже подсвечника опоры его устанавливают на предусмотренные для них балки основания вышечного блока. Расстояние между двумя опорами должно составлять 1254 мм, а до центра скважины — 2550 мм. К балкам опоры крепят бол­тами. На установленные опоры монтируют амортизатор, к ба­тареям подводят паропровод. На правой опоре устанавливают площадку с лестницей для пульта управления механизмами подъема и расстановки свечей.

После монтажа подсвечника проверяют свободу вращения всех шарнирных соединений, работу запорных устройств, две­рок, створок и амортизатора. Зазор низа дверок от опорных площадок должен быть не менее 3 мм.

Механизм смазки свечей (рис. 104) предназначен для смаз­ки резьбы замковых соединений бурильных труб при выводе свечей из подсвечника и подаче их к центру скважины для свинчивания. Механизм состоит из смазочной камеры 1, сбоку которой установлены две форсунки 2 для распыления смазки, бака 3 для смазки, выполненного вместе со смазочной камерой дозатора 5, пневмоцилиндра подъема механизма 11, рычажной системы 10 и пульта управления 7. В цилиндре дозатора име­ются два поршня 6 диаметрами 120 и 80 мм, соединенные од­ним штоком, и пружина. Полость цилиндра меньшего диаметра соединена всасывающей линией через клапан 9 с баком 3 и нагнетательной линией через клапан 8 с форсунками 2. Доза­тор имеет регулировочный болт 4 для установки определенной порции впрыскиваемой в камеру 1 смазки.

В пневмоцилиндр и форсунки воздух подается одновремен­но по системе трубопроводов. Смазка к форсункам подается через кран управления и большой поршень дозатора, который перемещается влево, сжимает пружину и выдавливает смазку меньшим поршнем в нагнетательный трубопровод.

Монтируют механизм смазки между опорами подсвечника на специальных кронштейнах, приваренных к ферме подсвеч­ника. К кронштейнам механизм крепят при помощи рычажной системы, что дает возможность поворачивать его на 110° от своего рабочего положения в сторону подсвечника. В обоих по­ложениях рычажную систему фиксируют пальцем в отверстиях кронштейна. При монтаже рычажной системы обращают вни­мание на положение кронштейнов и смазочной камеры по вы­соте, а также на совмещение оси вращения рычажной системы с осью вращения створок подсвечника.

Пульт управления механизма смазки устанавливают рядом с пультом управления механизма подъема свечей и подсоеди­няют к нему воздухопроводы. После окончания монтажа про­веряют работу механизма и его свободное вращение при помо­щи открытия дверок подсвечника.