Лекция № 2

ОБОРУДОВАНИЯ БУРОВЫХ КОМПЛЕКСОВ РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ

План

• 1. Буровые вышки и мачты.
• 2. Талевая система
• 3. Буровая лебедка

Цель: изучение студентов с областом применение, основными элементами, конструкциями буровых вышек и мачты, талевые система и буровые лебедки, и их принципами работы.

Буровые вышки и мачты.

Вышками называются конструкции, имеющие не менее трех опор, воспринимающих полезную нагрузку, мачтами — конструкции с одной или двумя опорами.

Вышки, по пространственной геометрической форме разделяющиеся на пирамидообразные и башенные, универсальны и пригодны для большинства существующих типов станков. Изготавливают их из профилированного металла и дерева.

Мачты по пространственной геометрической форме различаются на призматические, пирамидообразиые, А-образные и шестовые. Мачты чаще применяют в самоходных или передвижных установках. Изготавливают мачты только из металла.

Стационарные вышки устанавливают на фундаментных столбах, передвижные — на салазках.

Вышка разведочная ВР-24/30 (рис. 1) высотой 24 м и грузоподъемностью 30 т применяется при бурении разведочных скважин глубиной до 1600 м. Вышка представляет собой пространственную металлоконструкцию башенного типа, имеющую форму усеченной пирамиды. Ноги 1 вышки и подкосы 2 ворот выполнены из бесшовных труб диаметром 102 мм с толщиной стенки 6 мм. Ноги вышки соединены хомутами из листовой стали толщиной 10 мм. Пояса 3 трех нижних панелей и пояса под Полатями 4 изготовлены из 102-миллиметровых труб, толщина стенок которых равна 6 мм. Остальные пояса выполнены из труб диаметром 60 мм с толщиной стенки 5 мм. Диагональные тяги 5 трех нижних поясов выполнены из прутковой стали диаметром 24 мм, остальные — из прутковой стали диаметром 20 мм. Нижнее основание 6 представлено двумя полозьями, изготовленными из швеллеров, соединенных металлическими поясами. При опорной поверхности полозьев 3 м² и рабочей нагрузке 30 т удельное давление на грунт составляет 0,1 МПа.

Вышка имеет маршевые лестницы 7 и переходные площадки 8 для обслуживания кронблока 9 и стояка.

Талевая система

Талевая система буровой установки предназначена для выполнения спуско-подъемных операций, поддержания на весу колонны бурильных или обсадных труб и производства в скважине ловильных работ (ликвидация аварий). В состав талевой системы входят неподвижный кронблок, подвижный блок, крюк для подвешивания груза, канат и приспособление для крепления неподвижных концов каната.

Кронблок является неподвижной частью талевой системы. Он устанавливается на верхней площадке буровой вышки пли мачты. Кронблок имеет сварную раму, на которой монтируются канатные шкивы.

Кронблок типа БИ-249 предназначен для буровых установок номинальной грузоподъемностью 10 — 30 т. Конструктивно кронблоки этого типа отличаются числом и диаметром канатных шкивов, прочностью рамы и опор шкивов. Кронблок (рис. 2. а) состоит из рамы 1, канатных шкивов 2, вспомогательного блока 3 и предохранительного кожуха 4. Число роликов и грузоподъемность кронблока выбираются по максимальному усилию на крюке.

Талевый блок является подвижной частью талевой системы и так же как и кронблок предназначен для выполнения спуско-подъемных операций. Он подвешивается к шкивам кронблока на канате. Подобно кронблокам талевые блоки состоят из одной или нескольких секций (блоков). Односекционные (с одним, двумя шкивами) талевые блоки, как имеющие меньшие массу и габариты, получили в буровых установках геологоразведочного назначения преимущественное применение.

В конструкциях талевого блока рассчитывают оси, диаметр шкива на прочность, нижние подвески блока, пальцы и подшипники. Диаметр шкивов D_m (роликов) талевого блока и кронблока выбирают по эмпирическим соотношениям.

или.

где д_n — диаметр проволоки каната, мм; d_к - диаметр каната, мм; k_з._п= 2,7ч4 — коэффициент запаса прочности каната.

Талевые блоки типа БИ предназначены для работы с комплектом механизмов БИ-249. Устройство двухшкивного талевого блока показано на рис. 3. Он состоит из соединенных болтами щек 1, оси 2 и двух роликов 3, установленных на подшипниках 4. Как и в любом талевом блоке, нижняя ось 5 служит для подвижного крепления штропа крюка. Талевые блоки с одним-двумя шкивами используют в легких установках разведочного бурения.

Буровая лебедка

Буровая лебедка является одним из основных механизмов в оборудовании буровой установки. Она служит для производства спуско-подъемных операций, удержания на весу и регулирования подачи колонны бурильных труб с инструментом, а также для выполнения монтажно-демонтажных работ на буровой.

В станках ударного бурения не используют для долбления, в установках вращательного бурения на нефть и газ — для свинчивания и развенчивания свечей, а иногда и для передачи вращения ротору.

Механизация операций достигается достаточным диапазоном скоростей навивки каната на барабан лебедки, его размерами, канатоемкостью и гарантированной грузоподъемностью лебедки. Буровые лебедки имеют жесткую раму с валами, барабан для наматывания талевого каната, тормозное устройство и приводную часть с зубчатыми или цепными передачами, осуществляющими кинематическую связь валов с коробкой скоростей и двигателем. В установках разведочного бурения они являются неотъемлемой частью бурового станка.

Лебедки тяжелых установок выполнены отдельными агрегатами. В современных станках колонкового бурения преимущественно применяют лебедки двух типов: планетарные и фрикционные.

Конструкции планетарных лебедок подразделяют: по расположению тормозных шкивов относительно барабана лебедки — с односторонним и двусторонним расположением шкивов; но расположению осей сателлитов: в торце барабана лебедки и в пусковом шкиве лебедки (наиболее распространены).

В планетарной лебедке с двусторонним расположением тормозных шкивов (рис. 4, а) планетарные шестерни (сателлиты) 1 посажены на оси 2, запрессованные в шкиве 3 барабана лебедки 4. Вращение от коробки через шестерни 5, 6 и солнечную шестерню 7 передается сателлитам 1. При замедлении вращения венцовой шестерни внутреннего зацепления 8, закрепленной на диске тормоза подъема 9, блок сателлитов перекатывается по венцовой шестерне и вращает барабан лебедки. Последний наматывает талевый канат, производящий подъем инструмента. При спуске инструмента в скважину диск подъема 9 растормаживают. Скорость спуска инструмента регулируют тормозом 10. Лебедки применяют в станках типов ГП-1, ЗИФ.

Более компактное исполнение планетарной лебедки нового типа с односторонним расположением тормозных шкивов реализовано в станках семейства УКБ (УКБ-50/100, УКБ-200/300 и др.), которые выпускают в соответствии с ГОСТ 7959– — 74.

Барабан 1 (рис. 4, б) лебедки на шарикоподшипниках свободно посажен на пустотелый вал 2, внутри которого размещается раздаточный вал 3, соединенный одним концом с коробкой передач станка, а другим — с зубчатой полумуфтой 4 вращателя станка. Включение барабана на подъем осуществляется тормозом подъема 6 с помощью планетарной передачи. Спуск инструмента и остановка барабана осуществляются тормозом спуска 5.

Достоинства лебедки: плавность и широкий диапазон изменения скоростных и нагрузочных характеристик узлов механизма привода бурового станка, компактность и простота конструкции, высокий к. п. д.

Фрикционные лебедки применяют в основном в установках типов УРБ-2А (ЗАМ), 13А-15Н, 2Б-15Н с роторным или подвижным вращателями или в станках ударного бурения УГБ-ЗУК (4УК), БУ-20−2М и выполняются по двум схемам: с дисковым (рис. 5, а) или коническим (рис. 5, б) фрикционом.

В однобарабанной лебедке с дисковым фрикционом (см. рис. 5, а) вращение валу 1 лебедки передается от коробки передач через двухрядную цепную передачу 2 и звездочку 3. Барабан 4 вращается с помощью фрикционной муфты 5, вмонтированной в тормозной шкив барабана. Ленточный тормоз 6 обеспечивает подачу бурового снаряда на забой по мере углубления. На левом конце вала лебедки расположена катушка 7 для подталкивания грузов в пределах буровой установки.

Достоинства лебедок: простота конструкции, легкость разматывания каната независимо от нагрузки па крюке, возможность получения высокой грузоподъемности.

Контрольные вопросы

• 1. Какая конструкция называется вышкой?
• 2. Чем различается мачта от вышки?
• 3. Основные параметры и узлы вышек?
• 4. Какое оборудование служит для спускоподъемных операций?
• 5. Расскажите конструкцию планетарных лебедок?

• 1. Радионов Н. С., Ганзен Г. А. и др. Горное и буровое оборудование М., «Недра» 1983 г.
• 2. Волков А. С. буровой геологоразведочный инструмент. М., «Недра» 1979 г.

Допольнительные литературы

• 3. Куличихин Н. И., Родионов Н. С., Ганзен Г. А. Буровое оборудование. М., «Недра» 1973 г.
• 4. Володин Ю. Н. Разведочное бурение. М., «Недра» 1972 г.
• 5. Кирсанов А. Н., Зиненко В. П., Кардыш В. Г. Буровые машины и механизмы. М., «Недра» 1981 г.
• 6. Журналы («Горный вестник Узбекистана», «ТДТУ хабарлари», «Техника юлдузлари», «Горный журнал», «Горно-аналитический бюллетень», «Mining Journal», «Miming and Metallurgy», «Mining Technology»).