Талевая система
Назначение, схемы и устройство
В процессе проводки скважины подъемная система выполня-ет различные операции. В одном случае она служит для про-ведения СПО с целью замены изношенного долота, спуска, подъема и удержания на весу бурильных колонн при отборе керна, ловильных или других работах в скважине, а также для спуска обсадных труб. В других случаях обеспечивает создание на крюке необходимого усилия для извлечения из скважины прихваченной бурильной колонны или при авариях с ней. Для обеспе-чения высокой эффективно-сти при этих разнообраз-ных работах подъемная система имеет два вида ско-ростей подъемного крюка: техническую для СПО и технологические для ос-тальных операций.
В связи с изменением веса бурильной колонны при подъеме для обеспече-ния минимума затрат вре-мени подъемная система должна обладать способно-стью изменять скорости подъема в соответствии с нагрузкой. Она также слу-жит для удержания бу-рильной колонны, спущен-ной в скважину, в процессе бурения.
Подъемная система ус-тановки (рис. III.1) пред-ставляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, яв-ляющегося гибкой связью между буровой лебедкой 6 и меха-низмом 7 крепления неподвижного конца каната. Кронблок 4 устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Под-вижный конец А каната 3 крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б -- через приспособление 7 к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк 1, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк во многих случаях объединяют в один механизм -- крюкоблок.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТАЛЕВЫХ СИСТЕМ
Подготовка талевого каната к оснастке:
Диаметр каната и число струн в оснастке выбирают с учетом максимально возможной нагрузки на крюке, при которой был бы двойной запас прочности, а при СПО -- тройной, наивыгоднейшим является четырех-пятикратный запас.
Канат необходимой прочности должен иметь диаметр, соот-ветствующий диаметру желоба шкивов талевого блока и кронблока.
Применять в талевых системах канаты с диаметром больше расчетного нельзя ввиду возможности его защемления в желобах шкивов и быстрого износа. Допускается применение канатов диа-метром меньше расчетного на 10%. Необходимый для оснастки канат подбирают по паспорту и проверяют соответствие марки-ровки на бочке барабана паспортным данным, осматривают ка-нат в соответствии с инструкцией и составляют акт приемки, о чем делают соответствующие записи в буровом журнале.
Фактический коэффициент запаса прочности каната проверя-ют путем сравнения агрегатной прочности каната, указанной в паспорте, с вероятной наибольшей нагрузкой на канат.
Для осмотра бочку с канатом устанавливают на козлы и вра-щают барабан по стрелке, указанной на бочке. При перемотке каната недопустимо образование петель и перекруток. Отрезают канат специальной канаторезкой. Перед тем, как отрезать канат, оба будущие его конца должны быть заделаны так, чтобы избе-жать их раскручивания. Концы заделывают плотной намоткой вязальной проволоки.
Новый канат следует хранить на барабане в помещении или под навесом, исключающим попадание влаги в барабан. Ржавые канаты или канаты, имеющие неплотности свивки прядей, по-рванные проволоки и другие дефекты к эксплуатации не допу-скаются.
Оснастка талевой системы:
По мере увеличения глубины скважин вес бурильных колонн, которые приходится спускать и поднимать, увеличивается, а мак-симальная скорость намотки ведущей струны талевого каната на барабан лебедки остается практически неизменной (около 20 м/с) для буровых установок разных классов. Поэтому для каждой установки применяют талевую систему со своей кратностью по-лиспаста от 4-х до 14. Это достигается применением различных оснасток 2X3; 3X4; ...; 7X8 (здесь первая цифра -- число шки-вов талевого блока, а вторая -- кронблока).
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. В настоящее время создано несколько типов оснастки. Перед тем как приступить к оснастке системы необхо-димо определить число шкивов в талевом блоке, тип каната, диа-метр и разрывное усилие каната. Диаметр каната должен соот-ветствовать размеру канавок шкивов талевого блока и кронбло-ка. При бурении глубоких скважин, когда глубина еще неболь-шая и бурильная колонна легкая, для ускорения СПО канатом оснащают не все шкивы системы, а только часть. В дальнейшем проводят переоснастку до полного использования всех шкивов. Однако переоснастка трудоемка и не всегда целесообразна.
Оснастку стремятся выполнить так, чтобы ведущая струна на-бегала на один из средних шкивов. В системах АСП струны ка-ната не должны мешать спуску талевого блока с находящейся в нем свечой. Неправильно выполненная оснастка может вызвать трение канатов или закручивание талевого блока, что может при-вести к аварии.
Существует два типа оснасток: параллельная, когда ось та-левого блока параллельна оси кронблока, и крестовая, когда оси талевого блока и кронблока перпендикулярны. Наиболее распро-странена крестовая оснастка (рис. III.14). Она имеет то преиму-щество, что исключает закручивание талевого блока и трение струн каната друг о друга.
Оснастку осуществляют следующим образом. Бухту каната устанавливают на металлическую ось приспособления, располо-женного под полом буровой, и соединяют конец талевого каната с концом пенькового вспомогательного каната. Затем раскрепля-ют барабан механизма крепления и наматывают на него четыре-пять витков пенькового каната, после чего этот канат после-довательно пропускают через шкивы 6 кронблока и V талевого блока, 1 кронблока и / талевого блока, затем 5--IV--2--//--4, как показано на рис. III.14.
Когда конец талевого каната со шкива 4 достигнет пола бу-ровой, отсоединяют пеньковый канат, а конец ведущей струны талевого каната укрепляют в зажимном приспособлении реборды барабана лебедки и наматывают на барабан лебедки восемь -- десять витков. Перед этим неподвижный конец талевого каната должен быть зажат в механизме крепления, после чего скрепля-ют его барабан с консольным рычагом и тарируют датчик и ин-дикатор веса инструмента.
БУРОВЫЕ ЛЕБЕДКИ
НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ
Лебедка -- основной механизм подъемной системы буровой установки. Она предназначена для проведения следующих опе-раций:
спуска и подъема бурильных и обсадных труб;
Удержания колонны труб на весу в процессе бурения или про-мывки скважины; приподъема бурильной колонны и труб при наращивании; передачи вращения ротору; свинчивания и развинчивания труб; вспомогательных работ по подтаскиванию в буровую инстру-мента, оборудования, труб и др.; подъема собранной вышки в вертикальное положение.
Буровая лебедка состоит из сварной рамы, на которой уста-новлены подъемный и трансмиссионный валы, коробка перемены передач (КПП), тормозная система, включающая основной (лен-точный) и вспомогательный (регулирующий) тормоза, пульт уп-равления. Все механизмы закрыты предохранительными щитами. Подъемный вал лебедки, получая вращение от КПП, преобра-зовывает вращательное движение силового привода в поступа-тельное движение талевого каната, подвижный конец которого закреплен на барабане подъемного вала. Нагруженный крюк под-нимается с затратой мощности, зависящей от веса поднимаемых труб, а спускается под действием собственного веса труб или та-левого блока, крюка и элеватора, когда элеватор опускается вниз за очередной свечой.
Лебедки снабжаются устройствами для подвода мощности при подъеме колонны и тормозными устройствами поглощения освобождающейся энергии при ее спуске. Для повышения к. п. д. во время подъема крюка с ненагруженным элеватором или ко-лонной переменного веса лебедки или их приводы выполняют многоскоростными. Переключение с высшей скорости на низшую и обратно осуществляется фрикционными оперативными муфта-ми, обеспечивающими плавное включение и минимальную затра-ту времени на эти операции. Во время подъема колонн различ-ного веса скорости в коробках передач переключают периоди-чески. Оперативного управления скоростями коробки не требу-ется.
В зависимости от скорости спуска или подъема крюка и числа струн в талевой оснастке канат на барабан лебедки навивается и свивается с различными скоростями. Скорость крюка при под-ъ-еме колонн большого веса во время технологических операций (расхаживание, ликвидация осложнения и аварий в скважине) составляет 0,15--0,25 м/с, а иногда и меньше. Эти скорости на-зываются технологическими, а скорости подъема бурильных ко-лонн и ненагруженного элеватора при СПО изменяются от 0,5 до 1,8 м/с и называются техническими. Более высокие скорости подъема ухудшают условия намотки каната на барабан и не дают существенного выигрыша во времени.
Скорости спуска колонн определяются их весом, длиной и тех-нологическими условиями скважины. Наибольшая скорость спус-ка бурильных колонн обычно не превышает 3 м/с, наименьшая при спуске обсадных колонн 0,2 м/с. В процессе бурения с по- мощью лебедки подается бурильная колонна со скоростью до 1,5 м/мин.
При подъеме колонны канат навивается на барабан лебедки под действием силы тяжести всей колонны, а свивается при спус-ке ненагруженного элеватора с небольшим натяжением. В про-цессе спуска колонн канат навивается при небольшом натяжении и большой скорости, а свивается под действием веса всей колон-ны. Это создает тяжелые условия работы каната, и он быстро изнашивается, особенно при многослойной навивке на барабан.
Мощность, передаваемая на лебедку, характеризует основные эксплуатационно-технические ее свойства и является классифи-кационным параметром.
Присоединительные размеры буровой лебедки: диаметр тале-вого каната; расстояние от середины барабана до центра звез-дочки, установленной на валу ротора. Диаметр каната должен соответствовать размерам канавок на наружной поверхности ба-рабана лебедки и размерам канавок шкивов талевой системы. В случае несоответствия канат будет быстро изнашиваться. На-рушение базового расстояния от середины барабана до центра роторной звездочки вызовет быстрый выход из строя цепи при-вода ротора и практически сделает невозможным нормальное бу-рение скважины роторным способом.