Параметры буровых вышек ВЗБТ

Окончание табл. 2.5

кроме звездочек цепной передачи для передачи вращения подъем­ному валу, монтируют специальные катушки для проведения ра­бот по подтаскиванию грузов и свинчиванию и развинчиванию труб при спускоподъемных операциях. Для выполнения этих работ применяются вспомогательные лебедки и пневматические раскре-пители. В результате этого упрощаются конструкции буровой ле­бедки и повышается безопасность работ по подтаскиванию грузов и вспомогательных работ при спускоподъемных операциях.

Пневмораскрепители предназначены для раскрепления замко­вых соединений бурильных труб. Пневмораскрепитель состоит из Цилиндра, в котором перемещается поршень со штоком. Цилиндр ^с обоих концов закрыт крышками, в одной из которых установле­но Уплотнение штока. На штоке с противоположной стороны от ^поршня крепится металлический трос, другой конец которого на­девается на машинный ключ. Под действием сжатого воздуха пор-^ень перемещается и через трос вращает машинный ключ. Макси-альная сила, развиваемая пневматическим цилиндром при давле­нии сжатого воздуха 0,6 МПа, равна 50...70 кН. Ход поршня (што­ка) пневмоцилиндра 740...800 мм.

Рис. 2.5. Типы буровых вышек ВЗБТ: а- Б4.01.00.000; б- С6.01/2500ЭУ; в~ Б1, Б11, Б12

Буровые лебедки конструкции завода «Уралмаш» (рис. 2.6), име-] ющие различные приводные системы, характеризуются высокой, приводной мощностью, оптимальными соотношениями диаметра,] бочки барабана и талевого каната, оборудованы надежными тор-,; мозными системами и регуляторами подачи долота на забой, а! также механизмами для правильной укладки талевого каната на-'| барабане (табл. 2.6).

Шифр лебедок читают следующим образом: ЛБУ22-720 — ле-| бедка буровая завода «Уралмаш», натяжение ходового конца тале-| вого каната 22 т (220 кН), расчетная мощность на входном валу| лебедки 720 кВт. В некоторых шифрах указывается только расчет-; ная мощность (например, ЛБУЗООО).

Шифр вспомогательного тормоза: ТЭИ-710-45 — тормоз элек-^ трическии индукционный, расстояние от основания лебедки до оси; 710 мм, максимальной тормозной момент 45 кН-м; УТГ-1450 — ] тормоз гидродинамический завода «Уралмаш», активный (макси­мальный) диаметр 1450 мм.

Регуляторы подачи долота (РПД) позволяют автоматически-, поддерживать заданную бурильщиком скорость подачи инструмента I (табл. 2.7) и в случае необходимости могут быть использованы; в качестве аварийного привода для подъема бурильной колонны, а также при подъеме и опускании буровой вышки. Параметры бу-'! ровых лебедок, выпускаемых Волгоградским заводом буровой тех-* ники, приведены в табл. 2.8.

Талевая (полиспастовая) система буровых установок предна­значена для преобразования вращательного движения барабана ле-; бедки в поступательное (вертикальное) перемещение крюкоблока.

1еныления нагрузки на ветви каната (см. рис. 2.2). Через канат-^И" е шкивы кронблока и талевого блока в определенном порядке ^НЫ_опУскается стальной талевый канат, один конец которого кре-

тся неподвижно (этот конец каната часто называют мертвым ^П_онцом). Другой конец, называемый ходовым (ведущим), крепит­ся к барабану лебедки.

По грузоподъемности и числу ветвей каната в оснастке талевые системы разделяют на различные типоразмеры. В буровых установ­ках грузоподъемностью 50... 75 т применяется талевая система с чис­лом шкивов 2x3 и 3x4; в установках грузоподъемностью 100...300 т применяют число шкивов 4x5, 5x6, 6x7. В обозначении системы оснастки первая цифра показывает число канатных шкивов талево­го блока, а вторая цифра — число канатных шкивов кронблока.

Кронблок представляет собой раму, на которой смонтированы оси и опоры со шкивами. Иногда рама выполняется как одно це­лое с верхней частью вышки.

Талевый блок представляет собой сварной корпус, в котором помешаются шкивы и подшипниковые узлы, как и в кронблоках.

В талевых системах буровых установок применяют стальные круг­лые шестипрядные канаты трос обой конструкции, которые полу­чаются в результате двойной свывкц: проволок в пряди и прядей в канаты. Пряди талевых канатов изготавливают с числом проволок от 19 до 37 и свивают в канат вокруг органического или металли­ческого сердечника. Для изготошления талевых канатов использу­ется высокоуглеродистая и выссэкоцарганцевистая канатная про­волока. Канаты изготавливают: с :металлическим сердечником (МС), органическим трехпрядным сердечником (ОС), пластмассовым стержневым сердечником (ПС). Кэдаты с металлическим сердеч­ником обладают повышенным р.азрывным усилием и высокой по­перечной жесткостью, благодарят шорой возрастает их сопротив­ляемость раздавливанию.

Талевые канаты бывают прямюйц крестовой свивки. В талевых системах применяют канаты кречетовой свивки, при которой про­волоки вьются в пряди в одну ст^орону, а сами пряди в канате — в противоположную. Канаты крестоеой свивки изготавливают пра­вого и левого направления соднжимсердечником. Правые свивают по часовой стрелке, левые — пр*отц& часовой стрелки. В соответ­ствии с принятым в буровых лебеедках местом крепления ходового конца каната и направлением егго Намотки на барабан талевые ка­наты должны быть правой свивкадг. {отдельных технически обосно­ванных случаях допускается изгоотовление канатов левой кресто­вой свивки, а также комбинированной правой или левой свивки (пряди чередуются по направлен тиюсвивки).

В буровых установках применяякш нераскручивающиеся кана­ты, у которых проволоки и прядта каната освобождены от внутрен­них напряжений, так как они по ссравнению с обыкновенными об­ладают большей гибкостью, уста^лщной прочностью и меньшим стремлением к вибрации и враше1шю вокруг своей оси. Наружный слой проволок в прядях имеет бодяыщ диаметр, что предохраняет канат от быстрого износа, а внутрреший слой сделан из проволок меньшего диаметра, что придает нкащу большую гибкость.

Все стальные талевые канаты.! имеют условные обозначения. Например, канаты с металлическилм сердечником, диаметром 32 мм, марки 1, маркировочной групп ты по временному сопротивле­нию разрыву 1568 МПа (160 кгсд/мц²) обозначаются следующим образом:

правой крестовой свивки- кханат МС-32-1-1568 (160) ГОСТ 16853-71;

левой крестовой свивки -каьнатМС-32-1-Л-1568 (160) ГОСТ 16853-71.

Наиболее распространены в настоящее время канаты диамет­ром 28 и 32 мм с органическим или пластмассовым сердечником. При больших глубинах, когда нагрузки на буровую установку близки к максимальным, следует пользоваться канатами с металлически­ми сердечниками. Расход каната на 1 м проходки скважины в зави­симости от условий бурения составляет от 0,5 кг до нескольких килограммов.

По мере углубления скважины масса груза, который приходит­ся поднимать или спускать, беспрерывно увеличивается. Так как двигатель для лебедки подбирается исходя из условий подъема или спуска груза максимальной массы, то совершенно очевидно, что в процессе бурения скважины он используется неэффективно. Полная мощность его используется при достижении проектной глу­бины скважины только во время подъема первых свечей. Поэтому стремятся подобрать такой полиспастовый механизм, который потребовал бы меньшей мощности. Это достигается применени­ем различных оснасток талевой системы: 2x3; 3x4; 5x6 и 6х?*. Исходя из этого, следовало бы начинать бурение при оснастке 2x3, а затем последовательно в зависимости от глубины перехо­дить на оснастки 3x4, 4x5 и т.д. Однако процесс переоснастки талевой системы буровой установки трудоемок и занимает много времени, поэтому многократное изменение оснастки целесооб­разно только в том случае, если время, затраченное на ее осу­ществление (Т_по), меньше времени, которое будет выиграно в процессе подъема и спуска инструмента (Г_пс). Если же Т_по > Т_пс, то следует с самого начала применять более сложную оснастку. На практике Т_по > Г_пс, поэтому глубокие скважины бурят либо при одной оснастке талевой системы 4x5 (5x6), либо при двух; в последнем случае на некоторых глубинах с оснастки 4x5 (5x6) переходят на оснастку 5x6 (6x7). При любой схеме оснастки ос­новное условие нормальной эксплуатации талевого каната — со­хранение талевым блоком строго фиксированного положения при его подъеме и спуске.

Канат в талевом механизме может быть заправлен по различ­ным схемам. При всех используемых схемах оснастки нужно так навивать канат на барабан лебедки, чтобы его витки были уложе­ны равномерно, и полностью исключалось бы трение талевого каната о фланцы барабана, реборды шкивов кронблока и отдель­ных ветвей каната между собой.

При бурении скважин широко используется крестовая оснастка талевой системы, при которой ось кронблока должна быть па­раллельна оси барабана лебедки, а ось талевого блока — перпен­дикулярно оси кронблока (рис. 2.7). Это позволяет значительно

* Первая цифра означает число работающих роликов талевого блока, а вторая — кронблока.

в г _д

12345

Последовательность оснастки НК-6-а-1-д-5-б-2-г-4-в-3-ХК

4*>

обе г д

Последовательность оснастки НК-6-а-2-г-5-б-3-д-4-в-1-ХК

Рис. 2.7. Схемы оснастки талевой системы:

/ _ оснастка 4x5; // - оснастка 5x6; /// - оснастка 6x7; IV— оснастка 5x6

для вышек с АСП-3

снизить стремление каната к закручиванию талевой системы и обеспечить правильную навивку каната на барабан лебедки. Ос­настку осуществляют следующим образом. Бухту устанавливают на металлическую ось и при помощи пенькового каната, привя­занного к талевому канату, последовательно пропускают конец каната через ролики кронблока и талевого блока. Затем конец каната, называемый ходовым, закрепляют в специально предус­мотренном на барабане лебедки устройстве, после чего наматы­вают на барабан 8...10 витков, опускают талевый блок на пол буровой и зажимают неподвижный (мертвый) конец в специаль­ном механизме. Для закрепления неподвижного конца талевого каната и проведения в процессе эксплуатации его перепуска бу­ровые установки оснащаются специальными механизмами.

Талевый канат в процессе работы изнашивается неравномер­но (под износом талевого каната понимается усталостный об­рыв проволок). Наиболее быстро изнашивается ведущая ветвь, от которой износ уменьшается по направлению к неподвижной ветви.

В производственных условиях очень трудно установить срок служ­бы талевого каната из-за отсутствия надежных способов определе­ния действительных величин напряжений и усилий, воспринима­емых канатом.

В процессе эксплуатации за состоянием талевого каната уста­навливается тщательный надзор: перед началом каждой смены его осматривает старший по смене (бурильщик). Талевый канат заме­няют, если при осмотре его обнаружится один из следующих де­фектов:

оборвана одна прядь каната;

на шаге свивки каната диаметром до 20 мм число оборванных проволок составляет более 5 %, а каната диаметром свыше 20 мм — более 10 % от всего числа проволок в канате;

одна из прядей вдавлена вследствие разрыва сердечника каната;

канат вытянут или сплюснут, и его наименьший диаметр со­ставляет 75 % и менее от первоначального;

на канате имеется скрутка («жучок»);

при износе или коррозии, достигшей 40% и более первона­чального диаметра проволок.

Для правильной эксплуатации каната нужно избегать передачи на него резких нагрузок. Размеры канавок на шкивах блока и крон-блонка должны соответствовать диаметру каната. При спуске и подъеме талевого блока наблюдается вибрация ведущей ветви ка­ната, вызванная изменением скорости движения и направления укладки витков каната на барабане лебедки при переходе на по­следующий ряд навивки. В целях устранения вибрации и его вред­ных влияний на ведущей ветви устанавливают специальное при­способление для наматывания каната на барабан лебедки.

В случае необходимости замены каната раскрепляют его непод­вижный конец и соединяют с концом нового каната. При враще­нии барабана лебедки старый канат постоянно снимается с тале­вой системы и наматывается на барабан лебедки. Одновременно с этим новый канат, разматываясь со своего барабана, следом за концом старого переходит через шкивы талевой системы. Когда конец нового каната, пройдя талевую систему, намотается на ба­рабан лебедки поверх старого каната, свободный конец нового каната крепят как неподвижный конец. Затем разматывают конец нового каната с барабана лебедки и отсоединяют от старого кана­та. После этого старый канат сматывают с барабана лебедки, а конец нового каната присоединяют к барабану и наматывают на барабан в обычном порядке.

Буровые крюки изготавливают в виде отдельных крюков или крюков, соединенных с талевым блоком (крюкоблоки). Они слу­жат для подвешивания при помощи штропов с элеватором бу­рильной и обсадной колонн в процессе спускоподъемных работ, в процессе бурения для подвешивания вертлюга с бурильной ко­лонной, а также для подъема, спуска и подтаскивания грузов при буровых и монтажно-демонтажных работах. По конструкции крю­ки бывают одно-, двух- и трехрогие. В настоящее время трехрогие крюки почти полностью вытеснили двухрогие и однорогие крюки. Наличие трех рогов позволяет штропы, подвешенные на боковые рога крюков в начале бурения, не снимать до конца бурения сква­жины, в результате облегчается труд буровой бригады и ускоряет­ся время, затрачиваемое на вспомогательные операции. По спосо­бу изготовления крюки бывают кованными, составными пластин­чатыми и литыми.

Штропы бурильные являются соединяющим звеном между буро­вым крюком и элеватором, на котором подвешивается буровой инструмент или колонна обсадных труб. Штропы бывают грузо­подъемностью 0,25 (25), 0,5 (50), 0,75 (75), 1,25 (125), 2,0 (200) и 3,0 (300) МН (т). Штропы грузоподъемностью 0,25, 0,5 и 0,75 МН предназначены для ремонта скважин, но могут быть использова­ны и для буровых установок соответствующей грузоподъемности. По конструкции штропы бывают двух типов: одно- и двухструнные (рис. 2.8).

Штропы изготовляют цельнокатаными, цельноковаными, а иногда сварными, нормальной (ШБА) и укороченной (ШБУ) длины.

Подъем и спуск бурильных труб в целях замены сработавшегося долота состоит из одних и тех же многократно повторяемых опера­ций. Причем к машинным относятся операции подъема свечи из скважины и порожнего элеватора. Все остальные операции явля­ются машинно-ручными или ручными, требующими затрат боль­ших физических усилий.

К ним относятся:

• при подъеме:

посадка колонны на элеватор;

развинчивание резьбового соединения;

установка свечи на подсвечник;

спуск порожнего элеватора;

перенос штропов на загруженный элеватор;

• при спуске:

вывод свечи из-за пальца и с подсвечника;

свинчивание свечи с колонной;

спуск свечи в скважину;

посадка колонны на элеватор;

перенос штропов на свободный элеватор.

Для производства спускоподъемных операций буровая брига­да должна быть оснащена, во-первых, инструментом для захвата и подвешивания колонны труб. В качестве такого инструмента при­меняются элеваторы, клинья и спайдеры (элеваторы с плашеч-ными захватами). Во-вторых, инструментом для свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб (машинные, круг­лые ключи и т.п.).

Устройства для захвата и подвешивания колонн различаются по размерам и грузоподъемности. Обычно это оборудование вы­пускается для бурильных труб размером 60, 73, 89, 114, 127, 141, 169 мм с номинальной грузоподъемностью 75, 125, 140, 170, 200, 250, 320 т. Для обсадных труб диаметром от 194 до 426 мм приме­няют клинья четырех размеров: 210, 273, 375 и 476 мм, рассчитан­ные на грузоподъемность от 125 до 300 т.

Элеватор служит для захвата и удержания на весу колонны бу­рильных (обсадных) труб при спускоподъемных операциях и дру­гих работах в буровой. Применяют элеваторы различных типов, отличающиеся размерами в зависимости от диаметра бурильных или обсадных труб, грузоподъемностью, конструктивным испол­нением и материалом для их изготовления. Элеватор при помощи штропов подвешивается к подъемному крюку.

Клинья для бурильных труб используют для подвешивания бу­рильного инструмента в столе ротора. Они вкладываются в конус­ное отверстие ротора. Применение клиньев ускоряет работы по спускоподъемным операциям. В последнее время широко приме­няются автоматические клиновые захваты с пневматическим при­водом типа ПКР (в этом случае клинья в ротор вставляются не вручную, а при помощи специального привода, управление кото­рым внесено на пульт бурильщика).

Для спуска тяжелых обсадных колонн применяют клинья с не­разъемным корпусом. Их устанавливают на специальных подклад­ках над устьем скважины. Клин состоит из массивного корпуса, воспринимающего массу обсадных труб. Внутри корпуса находятся

плашки, предназначенные для захвата обсадных труб и удержания их в подвешенном состоянии. Подъем и опускание плашек осуще­ствляется поворотом рукоятки в ту или другую сторону вокруг кли­на, что достигается наличием наклонных исправляющих вырезов в корпусе, по которым при помощи рычага перекатываются роли­ки плашек.

Для свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб применяется специальный инструмент. В качестве такого инстру­мента используют различные ключи. Одни из них предназначают­ся для свинчивания, а другие — для крепления и открепления резьбовых соединений колонны. Обычно легкие круговые ключи для предварительного свинчивания рассчитаны на замки одного диаметра, а тяжелые машинные ключи для крепления и открепле­ния резьбовых соединений — на два, а иногда и более размеров бурильных труб и замков.

Операции крепления и открепления резьбовых соединений бу­рильных и обсадных колонн осуществляются двумя машинными ключами; при этом один ключ (задерживающий) — неподвиж­ный, а второй (завинчивающий) — подвижный. Ключи подве­шивают в горизонтальном положении. Для этого у полатей на специальных «пальцах» укрепляют металлические ролики и через них перекидывают стальной тартальный канат или одну прядь талевого каната. Один конец этого каната прикрепляется к под­веске ключа, а другой — к противовесу, уравновешивающему ключ и облегчающему переме­щение ключа вверх или вниз.

На основе создания ряда ме­ханизмов для автоматизации и механизации отдельных опера­ций спускоподъемных работ был создан автомат спуска-подъема. Комплекс механизмов АСП пред­назначен для механизации и ча­стичной автоматизации спуско­подъемных операций (табл. 2.9). Он обеспечивает:

совмещение во времени подъема и спуска колонны труб и незагруженного элеватора с операциями установки свечей на подсвечник, выноса ее с под­свечника, а также с развинчи­ванием или свинчиванием све­чи с колонной бурильных труб;

механизацию установки све­чей на подсвечник и вынос их к

центру, а также захват или освобождение колонны бурильных труб автоматическим элеватором.

Распределение функций между механизмами АСП следующее:

.... Приподъем и опускание отдель­ной отвернутой свечи

.... Захват и удержание отвернутой све­чи во время подъема, спуска, пе­реноса ее от центра скважины на подсвечник и обратно

... Перемещение свечи от центра сква­жины на подсвечники и обратно

... Удержание верхней части свечи в центре вышки при свинчивании и развинчивании

... Автоматический захват и освобож­дение колонны бурильных труб при спуске и подъеме

... Удержание в вертикальном положе­нии отвинченных свечей, установ­ленных в определенном порядке

Механизмы АСП располагаются на буровой следующим обра­зом (рис. 2.9). На кронблочной площадке установлены амортиза­тор 2 и верхний блок 7 или кронштейн поворотный 3 механизма подъема, направляющие каната 4 центратора, магазин 5, ниж­ний блок 7 механизма подъема, центратор 6, механизм расста­новки свечей 16, механизм захвата свечей 75, канат механизма подъема 77. На площадке буровой расположены подсвечник /2, блок цилиндров 77 механизма подъема, автоматический буровой ключ 10, ротор 9 с пневматическими клиньями. К талевому бло­ку подвешен автоматический элеватор 8. Пост АСП 13 размещен на площадке подсвечника. Бурильные свечи 14 устанавливаются на подсвечник.

В работе комплекса механизмов типа АСП-ЗМ1, АСП-ЗМ4, АСП-ЗМ5 и АСП-ЗМ6 используются ключ АКБ-ЗМ2 и пневмати­ческий клиновой захват БО-700 (кроме АСП-ЗМ6, для которого применяется захват ПКРБО-700).

При спускоподъемных операциях необходимо соблюдать целый ряд основных положений.

Спускоподъемные операции (скорости спуска и подъема, мо­мент начала подъема, проработки и др.) должны производиться в соответствии с режимно-технологической картой (техническим проектом на строительство скважины) или указанием бурового мастера, начальника буровой, инженерно-диспетчерской службы, руководства Районной инженерно-технической службы (РИТС) или разведки.

Для проведения работ по спуску, подъему и наращиванию бурильной колонны буровая установка должна быть оснащена комплектом механизмов и приспособлений малой механизации. В процессе бурения и после окончания долбления ведущую тру­бу и первую свечу следует поднимать из скважины на первой скорости. Запрещается раскреплять резьбовые соединения све-

Таблица 2.9 Основные параметры механизмов автомата спуска-подъема

чей бурильных труб и других элементов компоновки бурильной колонны при помощи ротора. Также запрещается останавливать вращение колонны бурильных труб включением обратного хода ротора.

При спуске бурильных и утяжеленных бурильных труб в скважи­ну резьбовые соединения следует докреплять машинными и авто­матическими ключами, контролируя зазор между соединитель­ными элементами и соблюдая по показаниям моментомера вели­чину допустимого крутящего момента, установленную действующей инструкцией.

При спуске бурильной колонны запрещается включать клино­вой захват до полной остановки колонны.

Посадка бурильной колонны на ротор во время СПО должна производиться плавно без толчков и ударов. При появлении поса­док во время спуска бурильной колонны в этих местах следует производить промывку или проработку ствола скважины. Допусти­мые величины посадок и затяжек бурильной колонны зависят от технических и геологических условий и должны определяться в каждом отдельном случае буровым мастером или технологичес­кой службой.

Запрещается работать без приспособления для правильного на­матывания талевого каната на барабан лебедки.

При подъеме из скважины труб и других элементов компоновки колонны наружные поверхности их должны очищаться от остатков бурового раствора с помощью специальных приспособлений.

Колонна бурильных, обсадных труб и УБТ, захватываемая пневматическим клиньевым захватом, должна быть составлена с учетом допустимых нагрузок на нее, приведенных в инструк­ции по эксплуатации ПКР. Запрещается во время работы кли­нового захвата находиться на роторе членам буровой бригады, поднимать или спускать колонну труб при неполностью подня­тых клиньях, вращать стол ротора при поднятых клиньях, рабо­тать с деформированными бурильными или обсадными трубами, оставлять устье скважины открытым. Необходимо устанавливать устройство, предупреждающее падение посторонних предметов в скважину.

При вскрытии газоносных и склонных к поглощению бурового раствора пластов спуск и подъем бурильной колонны следует про­изводить при пониженных скоростях с целью снижения возмож­ности возникновения гидроразрыва проницаемых горизонтов и вызова притока из пласта.

При подъеме бурильной колонны из скважины следует произ­водить долив в скважину бурового раствора с теми же показателя­ми свойств, что и у раствора, находящегося в ней. Буровой мастер (начальник буровой) должен осуществлять проверку спуско-подъемных механизмов в соответствии с графиком профилакти- 2.9. Схема расположения на буровой механизмов АСП:

/ — верхний блок; 2 — амортизатор; 3 — кронштейн поворотный; 4 — направля­ющие каната; 5 — магазин; 6 — центратор; 7 — нижний блок; 8 — элеватор; 9— ротор; 10— буровой ключ; 11 — блок цилиндров; 12— подсвечник; 13— пост АСП; 14 — бурильные свечи; /5— механизм захвата свечей; 16— механизм рас­становки свечей; 17 — канат механизма подъема

ческого осмотра и результаты проверки заносить в специальь журнал. Периодически должна производиться дефектоскопия сг коподъемного оборудования.