Бурильная колонна, ее назначение и составные элементы.

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 2
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

Бурильная колонна – непрерывная многозвенная система инструментов, соединяющая наземное буровое оборудование (вертлюг) с долотом на забое скважины.

Бурильная колонна состоит из:

· Ведущей трубы;

· Бурильных труб;

· Утяжеленных бурильных труб;

· Вспомогательных элементов.

Бурильная колонна предназначена для:

· Передачи вращения от ротора к долоту;

· Восприятия реактивного момента забойного двигателя;

· Подвода промывочной жидкости к долоту и забою скважины, а также к ГЗД;

· Создания осевой нагрузки на долото;

· Спуска и подъема долота и забойного двигателя;

· Проведения вспомогательных работ (проработка, расширка и промывка ствола скважины, испытание пластов, ловильные работы и др.).

3. Оборудование для механизации спускоподъемных операций

Оборудование для механизации спускоподъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис.2), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис.3), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка. Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

3.1 Талевая система буровых установок служит для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное перемещение крюка, на котором подвешена колонна, а также для уменьшения силы натяжения струн и конца каната, навиваемого на барабан лебедки, за счет увеличения скорости его.

Талевые системы характеризуются максимальной допустимой нагрузкой, числом рабочих струн каната и его диаметром.

В талевых системах используются стальные канаты только круглого сечения двойной свивки из одинаковых канатов.

С увеличением числа шкивов и струн в оснастке больше истирается канат, с уменьшением их числа канат более нагружен и уменьшается число его перегибов при выполнении им той же работы. Практикой эксплуатации установлено, что целесообразнее применять такую оснастку, при которой число слоев навивки каната на барабан лебедки составляло не более двух-трех.

Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательности, исключающей перекрещивание каната и трение его струн друг о друга.

Существует два типа оснастки: параллельная, когда ось талевого блока параллельна оси кронблока, и крестовая, когда оси талевого блока и кронблока перпендикулярны.

Крестовая имеет преимущество – исключает закручивание талевого блока и трение струн каната друг о друга.

Рис. 2 Основные типы талевых систем

В разведочном бурении активно применяются следующие типы талевых систем:

· · талевая система с креплением свободного конца каната к основанию буровой установки (на схеме б и в)

· · с креплением свободного конца каната к кронблоку (на схеме г)

· · с креплением свободного конца каната к талевому блоку (на схеме д)

· · спускоподъемные операции на прямом канате (на схеме а) выполняются только в случае небольших нагрузок на крюк.

 

 

Рис. 3. Кронблок:

1 - шкифы; 2 - ось; 3 - рама; 4 - предохранительный кожух; 5 - вспомогательные шкифы.

Кронблок - неподвижный узел талевой системы, предназначен для поддержания на весу подвижной части и груза на крюке. Устанавливается на горловине вышки. Кронблок передает вышке нагрузку от веса колонны и собственного веса талевой системы. Кронблоки состоят из двух групп шкивов, смонтированных соосно на подшипниках качения. Кронблоки различаются грузоподъемностью, числом шкивов и их диаметром.

Кронблок и талевый блок служат для размещения свободно вращающихся шкивов по которым проходит канат талевой системы. Кронблок и талевый блок представляют собой конструкцию, в которой группа свободно вращающихся шкивов смонтирована на подшипниках. Оси закрепляют на раме. Конструкции шкивов и их подшипниковых опор выполняются одинаковыми в обоих блоках.

 

Рис. 4. Талевый блок:

1 - траверса; 2 - шкифы; 3 - ось; 4 - предохранительные кожухи; 5 - щеки; 6 - серьга.

Талевый блок является подвижной частью талевой системы. Существуют два вида талевых блоков: одноосные и соосные. В одноосном все шкивы смонтированы на одной оси, в соосном талевый блок состоит из двух блоков со шкивами, между которыми предусмотрено пространство для спуска свечи. На рисунке показан одноосный талевый блок.

Иногда применяют крюкоблоки - совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка.

Буровой крюк предназначен для подвешивания бурильных и обсадных колонн. В процессе бурения крюк удерживает подвешенный на штропе вертикально перемещающийся вертлюг с вращающийся бурильной колонной; воспринимает крутящий момент, возникающий на опоре вертлюга при вращении бурильной колонны ротором. Состоит из трех рогов: двух боковых и одного центрального.

.КРЮКОБЛОКИ.

Представляют собой совмещенную конструкцию талевого блока и крюка. Преимущество: высота крюко-блока меньше суммарной высоты талевого блока и крюка, что позволяет уменьшить высоту вышки. Недостаток: крюко-блок тяжелее, чем крюк, и им труднее манипулировать при спуско-подъемных операциях.

1-талевый блок;

2-боковая щека;

3-крюк. Рис.5.

На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении - с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях - с помощью штропов и элеватора (рис. 5).

Рис.6. Схема подвешивания бурильной трубы при спускоподъемных операциях:

а - схема; б-элеватор

1 - бурильная труба; 2 - элеватор; 3 - штроп.

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

-спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

-удержания на весу бурильного инструмента;

-подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п.

Элеватор – это приспособление для соединения бурильной колонн или отдельной свечи с механизмом, осуществляющим спуыск и подъём бурового инструмента.

Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности

Стальные канаты, являясь частью талевой системы буровой установки, осуществляют гибкую связь между буровой лебедкой и подъемным крюком. Они должны быть достаточно гибкими и иметь высокую механическую прочность. На буровых работах применяют канаты двойной свивки, состоящие из шести прядей, свитых вокруг органического или металлического сердечника.

Канаты подразделяются:

1) по механическим свойствам: высшей марки (В); первой марки (1);

2) по виду проволоки: из светлой и из оцинкованной проволоки;

3) по виду свивки: обыкновенной свивки и нераскручивающиеся (Нр);

4) по направлению свивки: правой свивки (Пр), левой (Л), комбинированной (К);

5) по роду свивки: крестовые, односторонние, полые односторонние;

6) по назначению: грузолюдские, грузовые.

Нераскручивающиеся канаты свивают из деформированных проволок, предварительная деформация придает прядям геометрическую форму, соответствующую положению в канате. При крестовой свивке проволоки в пряди свиты в одну сторону, а пряди в канат в другую. При односторонней свивке проволоки и пряди свиты в одну сторону.

 

Рис.7.

Способы многослойной свивки прядей:

1) свивка с линейным касанием проволок соседних слоев (ЛК);

2) свивка с точечным касанием (ТК);

3) комбинированная свивка (ТЛК).

 

Канаты маркируются по свивке:

ЛК-РО-6x(1+(6+6)+12)=150 (+1 если с металличесим сердечником);

где Р - в разных слоях разная толщина проволоки;

О - органический сердечник;

6 - количество применяемых канатов;

1+(6+6)+12 - конструкция пряди.

Диаметры применяемых канатов (мм): 22, 25, 28, 32, 35, 38, 40, 41.2, 44.

Требования к талевым канатам:

1) диаметр каната и число струн должно выбираться с учетом максимальной нагрузки на крюке, и при этом значении запас прочности должен быть не менее 2,5;

2) диаметр блоков талевой системы должен быть не менее чем в 40 раз больше диаметра каната, увеличение диаметра блоков снижает потери на трение и улучшает работу каната на трение.

3.2.Буровая лебедка

Буровые лебедки относятся к главным агрегатам бурового комплекса, определяющим эффективность бурения. Следует учитывать, что они используются как при спуско-подъемных операциях, так и при разбуривании забоя скважины.

С помощью буровых лебедок и талевого механизма спускают, поднимают и удерживают на весу бурильную колонну, обсадные трубы и другой инструмент при бурении и креплении скважин. При подъеме вращательное движение, сообщаемое лебедке от привода, посредством талевого каната преобразуется в поступательное движение талевого блока. При спуске тормозные устройства буровой лебедки ограничивают скорость талевого блока, опускающегося под действием собственного веса и веса подвешенного к нему инструмента. Буровые лебедки используются также для передачи вращения ротору, свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб, для подъема и подтаскивания различных грузов при бурении скважины, монтаже и ремонте установки.

Буровые лебедки относятся к главным агрегатам бурового комплекса, определяющим эффективность бурения. Следует учитывать, что они используются как при спуско-подъемных операциях, так и при разбуривании забоя скважины.

К основным технологическим функциям лебедки относятся:

Буровые лебедки в отличие от лебедок, используемых в грузоподъемных машинах, работают в условиях, характеризуемых ступенчатым изменением действующих нагрузок. Систематические нагрузки возрастают с углублением забоя скважины, а в процессе спуско-подъемных операций изменяются в десятки и сотни раз в зависимости от числа свечей в бурильной колонне.

Лебедки должны отвечать требованиям технологии бурения и удовлетворять условиям их эксплуатации. Мощность и тяговое усилие их должны быть достаточными для выполнения наиболее тяжелых технологических операций. Скорости подъема и спуска должны обеспечить безаварийность, экономичность и высокую производительность при спуско-подъемных операциях. Для транспортировки в собранном виде габариты и масса лебедок должны соответствовать нормам, установленным правилам перевозок железнодорожным транспортом. Необходимо учитывать, что габариты лебедки ограничиваются площадью буровой и проходами, необходимыми для безопасного обслуживания лебедки и других механизмов. Следует особо выделить требования к их надежности, долговечности и ремонтопригодности.

Буровые лебедки различаются по мощности и другим техническим параметрам, а также по кинематическим и конструктивным признакам.