Вращающаяся плита на полу буровой установки которая управляется первичными двигателями

Обновлено: 26.04.2024

Ротор нужен для осуществления вращения бурильной колонны (подвешенной), он также необходим при бурении забойными двигателями (с его помощью осуществляется восприятие реактивного крутящего момента) и при проворачивании инструмента в ходе ловильных работ. Роторы также эффективны при поддержании обсадных труб или бурильных колонн на весу.

Роторы выглядят как конический редуктор с зубцами. Коническое колесо аппарата соединено со столом и насажено на втулку, а ось стола расположена по оси скважины. Ротор так же используют для свинчивания и развинчивания труб.

Ротор - один из основных механизмов буровой установки, поэтому существует несколько его классификаций.

Роторы могут различаться по диаметру проходного отверстия, по мощности и по допускаемой статистической нагрузке

Известна классификация по конструкторской характеристике : роторы неподвижные и перемещающиеся возвратно-поступательно относительно устья скважины. Перемещение происходит в вертикальном направлении.

Важнейшая технологическая компонента ротора - привод.
Привод может запускаться посредством:

цепных, карданных и зубчатых передач от буровой лебедки
индивидуального двигателя
коробки смены передач

Привод ротора обусловливает различное изменение скоростей и моментов вращения.
Оно может быть:

ступенчатым
непрерывно-ступенчатым
непрерывным

В буровых установках привод ротора управляется с помощью цепной трансмиссии от лебедки или КПП карданной передачи. При установке лебедки ниже пола буровой управление осуществляется дополнительной трансмиссией от лебедки.

Состав роторной установки:

Ротор состоит из станины с расточкой для стакана со смонтированным приводным валом. На столе и станине ротора расположены кольцевые проточки. Они образуют лабиринтные уплотнения для защиты масляной ванны от попадания в нее раствора. В станине так же установлен упорный подшипник, а снизу - вспомогательный подшипник. Вспомогательный подшипник ротора предназначен для центрирования стола ротора и восприятия направленных вверх нагрузок. Снизу установлено специальное лабиринтное колесо, предохраняющее попадание раствора в масляную ванну.

В табл. 30 приведена техническая характеристика роторов, изготавливаемых ВЗБТ и ПО "Уралмаш".

На рисунке показан ротор Р-560.

На сегодняшний день активно эксплуатируются следующие модификации роторов ПО "Уралмаш": Р-700, Р-950 и Р-1260

Для них характерны следующие конструкторские новшества:

надежное лабиринтное уплотнение масляной ванны (это повышает эксплуатационный срок зубцов ротора и основной опоры стола)

стопорное устройство способно фиксировать стол (это также это повышает эксплуатационный срок зубцов ротора, продлевает срок службы опор)

зубчатые колеса характеризуются повышенной точностью и плавностью зацепления

Система вращения предназначена для процесса бурения скважины (см. рис. 16.6). Вращающаяся бурильная труба вместе с удлинителями, переходниками и долотом называется буровой колонной. Прямо под талевым блоком на крюке подвешен вертлюг. Он позволяет буровой колонне вращаться с помощью подшипников, при этом массу всей трубы поддерживает деррик.

Под вертлюгом находится очень мощная четырех- или шестигранная труба из высококачественной молибденовой стали длиной 40—54 фут. (12—16,5 м), называемая ведущей бурильной трубой (см. рис. 16.7). Четырех- или шестигранная форма сечения служит для лучшего захвата трубы и ее поворота с помощью бурового ротора. Вращение ведущей трубы приводит в движение (вращает) всю конструкцию, и таким образом происходит бурение скважины.

Буровой ротор представляет собой подвижный крут, расположенный в полу буровой установки; его поворот по часовой стрелке (направо) производится с помощью первичных двигателей. При вращении в противоположную сторону бурильная труба вывинчивается. Ведущая бурильная труба проходит сквозь приспособление, называемое вкладышем под ведущую бурильную трубу (см. рис. 16.7 и 16.8а), которое, в свою очередь, проходит через основной вкладыш (см, рис. 16.8б), расположенный в буровом роторе. Благодаря роликам ведущая бурильная труба по мере углубления скважины может перемещаться вниз сквозь вкладыш. Буровой ротор, вкладыш под ведущую бурильную трубу, основной вкладыш и ведущая бурильная труба вращаются как единое целое. Условием бурения вглубь является вращение по часовой стрелке.

Ниже ведущей бурильной трубы располагается обычная бурильная труба (см. рис. 16.9), изготовленная из термообработанной легированной стали, длиной от 18 до 45 фут. (5,5—14 м). Обычно ее длина составляет 30 фут. (10 м). Внешний диаметр трубы изменяется от 2,875 до 5,5 дюйм. (7—14 см), на ее конце имеется ниппель (штуцер с наружной резьбой).

Отрезок большего диаметра на одном из концов трубы представляет собой бурильный замок, который навинчен и приварен к бурильной трубе и используется в качестве муфты (штуцера с внутренней резьбой). Соединяемые концы имеют клиновидную форму для более удобного скрепления, а также для предотвращения развинчивания.

Каждый замок трубы при присоединении его к буровой колонне должен быть покрыт густой трубной смазкой (обычно это консистентная смазка). Для повышения прочности данного участка в местах соединения стенка бурильной трубы имеет утолщение, называемое высадкой. В основном высадки бывают внутренними, т. е. они уменьшают внутренний диаметр трубы.

Согласно техническим условиям Американского нефтяного института, различают три категории труб по длине и пять классов прочности. Кроме того, бурильные трубы характеризуются номинальной массой на единицу длины, внутренним диаметром, пределом прочности, внутренним пределом текучести, а также пределом текучести тела трубы. Каждая секция трубы называется звеном, или однотрубной. По окончании бурения одной скважины бурильная труба используется снова, при этом ей присваивается показатель степени износа. По классификации Американского нефтяного института, существует пять степеней износа. Трубу заменяют на новую лишь после ее полного износа.

Ведущая бурильная труба всегда является верхней секцией бурильной трубы. После того как скважина пробурена на глубину 30 фут. (10 м), для удлинения трубы необходимо присоединить новое звено — этот процесс называется наращиванием трубы. Для того чтобы ведущая труба осталась наверху конструкции, ниже нее необходимо добавить звено.

Трубу поднимают из скважины с помощью трубных элеваторов, присоединенных ко дну талевого блока и приспособленных для захвата труб. Буровой ключ и ключи для труб — это приспособления для вывинчивания и захвата труб, они подвешены на канатах над полом буровой установки (см. рис. 16.10). Ими пользуются для сборки (свинчивания) и разборки (развинчивания) бурильных труб. Для того чтобы бурильная труба не падала в ствол скважины, можно использовать стальной клин с рукоятками (см. рис. 16.11), который помещается в воронку бурового ротора и удерживает трубу с помощью зубцов.

Очередное звено бурильной трубы для наращивания (см. рис. 16.12а) располагается в отверстии в полу буровой установки, называемом шурфом для двухтрубки. Буровую колонну поднимают до тех пор, пока вся ведущая бурильная труба не окажется над буровым ротором. После этого в воронку бурового ротора вставляют стальной клин, а ведущую бурильную трубу отвинчивают от верха буровой колонны (см. рис. 16.12б), помещают над шурфом и присоединяют к следующему трубному звену. Затем бурильную трубу извлекают из шурфа, передвигают к буровому ротору и присоединяют к буровой колонне (см. рис. 16.12в). Далее с воронки ротора удаляют стальной клин. После этого бурят следующие 30 фут. (10 м) скважины, а затем снова следует наращивание. Раньше для соединения труб на одно из звеньев наматывали специальную цепь для свинчивания труб и потом затягивали. Однако в последнее время такой метод признан небезопасным и не используется.

Бурильные трубы хранят в горизонтальном положении на стеллаже для труб, расположенном на поверхности земли перед буровой установкой. Отдельные звенья поднимают по подъемным мосткам и вносят на пол буровой установки через V-образный вход.

Часть буровой колонны ниже бурильной трубы называется забойной компоновкой. Она состоит из более прочных, тяжелых труб с утолщенными стенками — удлинителями (см. рис. 16.13). Такие трубы изготавливают из термообработанной легированной стали, их длина 31 фут. (9,25 м). На каждом конце трубы есть либо ниппель, либо муфта. Удлинители предназначены для придания большей массы нижней части буровой колонны, чтобы бурение происходило вертикально вниз, и для предотвращения деформации бурильной трубы. Обычно используют от двух до десяти таких звеньев.

Утяжеленная бурильная труба представляет собой нечто среднее по массе и прочности между обычной бурильной трубой и удлинителями, Ее внешний диаметр совпадает с диаметром обычной бурильной трубы, однако ее внутренний диаметр меньше. Длина звена такой трубы составляет 30,5 фут. (9,1 м). Утяжеленная бурильная труба, как правило, располагается между обычной трубой и секциями-удлинителями, для того чтобы минимизировать напряжение между ними, а также предотвратить возможный разрыв буровой колонны на этом участке.

Более мелкие фрагменты трубы (переводники) могут находиться как между, так и ниже удлинителей, выполняя при этом различные функции. Наиболее распространенный вид переводника —стабилизатор (см. рис. 16.14), который контактирует со стенками скважины с помощью лезвий. Его основное назначение — удерживать буровую колонну в скважине в вертикальном положении.

Виброгаситель, или амортизирующий переводник, предназначен для гашения вибраций бурового долота с помощью резины, пружин и сжатого газа. Чаще всего он находится прямо над буровым долотом, Для соединения бурового долота с удлинителем или с расположенным над ним переводником используют переводник долота. Перепускной переводник применяют для соединения труб разного диаметра или труб с разными типами резьбы. Для расширения ствола скважины используют буровой расширитель с коническими шарошками (см. рис. 16.15). По бокам расширитель оснащен тремя или шестью шарошками из вольфрамовой стали, он часто располагается над буровым долотом. Его назначение — обеспечить формирование нормального ствола скважины, т. е. ствола определенного минимального диаметра.

Наверху бурового долота расположено ниппельное соединение, с помощью которого оно свинчивается с переводником долота в нижней части буровой колонны. Наиболее распространенным типом бурового долота является роторное шарошечное долото, оснащенное тремя вращающимися шарошками, — такой вариант называется трехшарошечным долотом (см. рис. 16.16). Корпус трехшарошечного долота состоит из трех приваренных друг к другу лап, изготовленных из термообработанной легированной стали. Каждая лапа оснащена соплом и каналом для прохождения бурового раствора. Все шарошки закреплены на шейке оси опорного подшипника. Вращаются шарошки с помощью герметизированных и самосмазывающихся подшипников. В некоторых случаях на поверхность долота напыляют карбид вольфрама для повышения сопротивления абразивному износу.

При повороте долота, закрепленного в нижней части буровой колонны, вращаются и шарошки. Зубцы шарошек предназначены для отслаивания или для измельчения породы в забое скважины. Обломки пород называются буровым шламом.

Существуют сотни разновидностей трехшарошечных долот. Они подразделяются на долота с фрезерованными зубьями и на штыревые. Трехшарошечное долото с фрезерованными зубьями шарошки оснащено вырезанными зубьями, оно предназначено для отслаивания частиц породы (см. рис. 16.17). Для вычищения бурового шлама зубья, расположенные на соседних шарошках, заходят один за другой. Подобное буровое долото применяют для относительно податливых пород (в этом случае зубья длинные и редкие) и пород средней твердости (зубья короткие и частые).

В твердых конусах трехшарошечного штыревого долота просверлены отверстия (см. рис. 16.18), в которые вставлены штыри из карбида вольфрама, разрушающие породу. Такое долото применяется для относительно твердых пород.

Алмазное буровое долото выполнено из твердых марок стали и не имеет подвижных частей (см. рис. 16.19). На его днище и боковых сторонах в определенном порядке закреплены сотни технических алмазов. Канавки на лицевой стороне долота (промывочные каналы) предназначены для прохождения бурового раствора, который поступает из центра долота и протекает между алмазами к его боковым сторонам. Алмазные долота используются при бурении особо твердых пород.

Долото с поликристаллическими алмазными вставками — это также массивное металлическое долото, не имеющее движущихся частей (см. рис. 16.20). Металлические лезвия расположены на днище долота, на них установлены короночные кольца, в которых закреплены искусственные технические алмазы, предназначенные для измельчения горных пород и превращения их в буровой шлам. Хотя долота с поликристаллическими алмазными вставками самые дорогие, они могут работать в течение нескольких сотен часов и пробурить наиболее глубокую скважину, чем какие-либо другие типы долот.

Буровые долота обычно имеют диаметр от 3,75 до 26 дюйм. (9,5—66 см). Согласно классификации Международной ассоциации буровых подрядчиков (International Association of Drilling Contractors), буровые долота разделяют по трем показателям, каждый из них обозначают числом из трех цифр, например долото 334. Первая цифра означает вооружение долота, например фрезерованные зубья шарошки или штыри, вторая — твердость формации, для бурения которой оно предназначено, третья — механическое исполнение долота.

Долото вращается со скоростью 50—100 об/мин. В общем случае на небольших глубинах оно работает чуть быстрее, на больших — медленнее. На долото перекладывается не вся масса буровой колонны, так как это привело бы к его разрушению. Масса, прикладываемая к долоту, увеличивается пропорционально его размеру. Обычно давление составляет от 3000 до 10 тыс. psi на каждый дюйм диаметра долота.

Износ трехшарошечного долота происходит за 8—200 ч вращения, в среднем за 24—48 ч. То, что долото окончательно изношено, можно определить по изменению шума, создаваемого буровой колонной на полу буровой установки, а также по снизившейся скорости углубления. Долото заменяют в ходе спуско-подъемной операции. Когда буровую колонну извлекают из скважины, долото меняют на новое, затем колонну спускают обратно (см. рис. 16.21).

Сначала ведущую бурильную трубу приподнимают над буровым ротором. В воронке бурового ротора укрепляют плашки, после чего ведущую бурильную трубу отсоединяют от буровой колонны и помещают в отверстие в полу деррика, называемое шурф под квадрат. Верховой рабочий из буровой бригады забирается на маленькую платформу (площадку для верхового рабочего), расположенную в 90 фут, (27 м) над полом, рядом с верхом деррика. Затем бурильную трубу извлекают из скважины, развинчивают и укладывают в деррике. Обычно колонну разделяют на звенья по три трубы — трехтрубки, называемые свечами. В некоторых случаях свеча может также состоять из двух и четырех звеньев. Задача верхового рабочего — контролировать размещение свечей в пальцах на балконе буровой вышки, расположенном под верховой площадкой. Низ каждой свечи упирается в пол буровой установки. Затем заменяют буровое долото, и трубу опускают обратно в скважину. Процесс замены занимает некоторое время, и чем глубже скважина, тем больше.

Чтобы отвинтить долото, на буровой ротор помещают специальное приспособление (см. рис. 16.22), в котором долото закрепляют, после чего буровой ротор поворачивают и долото отвинчивают от буровой колонны.

Буровые системы с верхним приводом являются мировым образцом и применяются при планировании и ведении буровых работ при планировании нефтяных и газовых скважин и их месторождениях.

Крупнейшие разработчики мировых систем с верхним приводом внедряют свои передовые технологии. Буровики и буровые компании осознали значительное преимущество в буровых систем с верхним приводом перед бурением с использованием квадрата.

Технологии с использованием верхнего привода обеспечило увеличение скорости, повышение безопасности, а так же появления новой техники бурения.

За счет достигается экономия времени? При прохождении пластов со сложными биологическими условиями обеспечивается избежание прихвата. Бурение через плотные пропластки, а так же циркуляции и расхаживание ствола осуществляются быстро без использования квадрата.

Наклонно-направленное бурение интервалами 27 метров экономят время, необходимое для переориентировки инструмента. Значительны так же преимущества бурения с верхним приводом для обеспечения безопасности работ. Уменьшается количество вращающихся узлов в полу буровой, снижается число соединений бурового инструмента, обеспечивается возможность быстрой подачи бурового раствора в скважину при спуске подъемных операций.

Особенности буровых систем с верхним приводом TDS 9S

Вместе с тем буровые системы с верхним приводом оказали значительно воздействие на проектирование новых технологий бурения. Расширились возможности в удаленное проникновение зон с одной платформы. Горизонтальное бурение позволяет осуществлять эффективное производство в тонких пластах.
Сегодня эти технологии применяются уже не только в крупных морских месторождениях, но становятся так же обычным делом при проведении буровых работ на суше. Инженеры-буровики при планировании работ на суше используют преимущество таких технологий.

При разработке систем верхнего привода для наземно-буровых установок компании полностью пересмотрели концепцию подхода к верхним приводным системам. Привязка систем с верхним приводом изначально была громоздка и представляла собой затруднительную задачу в проектировании. Помимо уменьшении размеров оборудования его привязки к стандартным вышкам 41-43 метра, следовало учитывать так же соображение монтажа, компактности и снижения затрат на оборудование. Наибольшую возможность для уменьшения размеров оборудования и снижения его стоимости предоставил буровой двигатель.
По сравнению с большими и мощными двигателя постоянного тока, устанавливаемая система с верхним приводом используется с применением двух небольших двигателей переменного тока, которые обеспечивают улучшенные характеристики по скорости и крутящему моменту. К тому же двигатель переменного тока не требует наличия коммуникационной системы и щеток, что позволяет обойтись без сложной искробезопасной системой охлаждения.

Крутящий момент, создаваемый парой двигателей переменного тока мощностью 350 лошадиных сил каждый, практически равен моменту создаваемого одним двигателем постоянного тока мощностью 1100 лошадиных сил. Эти двигатели создают максимально номинальный крутящий момент при переходе от зависания к максимальной скорости. Крутящий момент при скорости от 0 до 110 моментов в минуту и до 220 оборотов в минуту равен 48 360 кг на метр. Два простых двигателя переменного тока стали сердцевиной новой буровой системы.
Двигатели работают от переменного тока напряжением 600 и 480 вольт, которое может вырабатываться буровой силовой установкой, преобразовываться от постоянного тока напряжением 750 вольт и передаваться непосредственно от линии высоковольтных передач.

Подобные нововведения позволяют привязать систему практически к любой существующей электрической системе.
Была упрощена и облегчена направляющая балка, что обеспечивает быструю установку системы без модификации мачты. Новая система устанавливается на большинстве существующих мачт высотой 43 метра. Обеспечивает зазор в 3.6 метра и благодаря этому не требует дополнительных затрат.

Реактивный крутящий момент передается не на мачту, а по направляющей и распорной балкой уходит на раму и верхнее основание.
Система грузоподъемностью 400 т предназначена для эксплуатации на малых и средних буровых установках. Она была названа TDS 9S и является 9-ой модификацией значительной серии буровых систем, которые изменили технологии бурения нефтяных и базовых скважин для более рациональной добычи нефтепродуктов.

Система TDS 9S разработана с учетом практических задач. Упрощенная конструкция позволяет снизить первоначальные затраты и расходы по обслуживанию. Встроенная интегрированная гидравлическая силовая облегчает монтаж, упрощает обслуживание и снижает затраты. Наращивание инструмента производится с помощью двигателей переменного тока. Уникальные характеристика системы, работающего от переменного тока, является высокий прерывистый момент, обеспечивающий безопасное использование двигателя для свинчивания и развинчивания соединений. Это позволяет обойтись без трубного ключа в трубном манипулятор, что упрощает систему, снижает ее вес и стоимость.

Простой зажим А захватывает соединение верхнего замка и буровик вращает всю колонну для свинчивания и развинчивания соединений. Как правило, имеются два встроенных предохранительных клапана, верхний из которого управляется дистанционно и обеспечивает безопасность в случае выброса. Силовая вращающаяся головка позволяет верховому работать со свечами с помощью механизмов наклонных штроб и автовозврата. Двухсторонний гидравлический механизм наклонных штроб обеспечивает дополнительный отвод на расстоянии 60 см над столом.
Гидравлическая компенсаторная система создает необходимую компенсаторную амортизацию в момент в момент соединения свечей с переходником при посадке труб, равно как и при разъединении шпильки от муфты при развинчивании.

Простая система охлаждения позволяет обходиться без обслуживающего контура, насосов и промежуточных охладителей, используемых в больших системах с верхним приводом.
Монтаж системы занимает не более 8 часов. Часть работ по монтажу может быть выполнена до доставки системы до места установки. Обвязка кабеля и шланга крепятся на мачту на высоте до 25 метров. Здесь для подсоединения к обслуживающему контуру подготавливается узел быстросъемных соединений или распределительная коробка. Консоль управления устанавливается в панели бурильщика. Кабели идут к панели управления, расположенных в силовом помещении.

Буквенно-цифровой дисплей на панели управления упрощает систему контрольно-измерительных приборов. На нем так же высвечивается информация по режиму обслуживания, времени работы, числу оборотов и циклу работы встроенных предохранительных клапанов.

Система TDS 9S отвечает потребностям бурильщиков, ведущих работу как в море, так и на суше. Это мощная, компактная и мобильная буровая платформа, обладающая низкой стоимостью и теме же характеристиками что и крупные приводные системы. Может эксплуатироваться на небольших установках. Технология бурения с верхним приводом не только доказала свою эффективность. Отныне она предлагается в виде ново высокомобильной и экономичной системой.

Верхний силовой привод буровой установки представлен в виде принципиально нового вида механизмов для буровых установок, которые могут обеспечивать целый ряд сложных технологических операций.

Вертлюг гидравлический, силовой

Буровые установки с верхним приводом – это, по сути, подвижная разновидность вращателя, которая снабжена сальником-вертлюгом. В настоящее время силовые приводы буровых установок получили повсеместное распространение в общемировой практике.

1 Какой принцип работы верхнего силового привода?

Силовой привод буровой установки благодаря своей расширенной сфере применения способен выполнять целый ряд первоочередных функций и технологических операций.

Устройство в первую очередь способствует непрерывному вращению бурильной колонны в ходе процесса бурения скважин. Кроме того система может быть применима при проведении проработок и расширении диаметра ствола скважины.

Силовые приводы буровых установок могут быть привлечены для осуществления свинчивания и закрепления труб, которые применяются во время бурения скважины.

Силовой привод буровой установки может быть применен во время проведения спускоподъемных манипуляций с участием бурильных труб.

Электрический или дизельный привод агрегата способен оказывать значительную помощь при проведении наращивания бурильной колонны цельно скроенными трубами.

Стоит отметить, что электрический или дизельный приводы могут существенно упростить операции направленные на проведение спуска колон обсадного типа.

Помимо прочего, система может помочь повернуть бурильную колонну при проведении работ с применением забойного двигателя. Эта система может способствовать осуществлению быстрой промывке скважины и рассаживанию колонн.

Парк буровых установок, снабженных верхним приводом

Система, представленная в виде верхнего силового привода буровой установки, а точнее ее подвижная часть состоит из так называемого бурового вертлюга и бурильного редуктора, которые с помощью штроп прикрепляется к траверсу талевого блока.

Эта система значительно улучшает бурение во всех видах пород. Также бурение может осуществляется в особо экстремальных условиях крайнего севера.

Крышка, под которой находится система вертлюга-редуктора, оснащена двумя гидромоторами. Бурение происходит таким образом, что выходной вал, входящий в конструкцию гидровала прямиком соединяется с корпусом редукторного вала.

Система спроектирована таким образом, что на одном из гидромоторов устанавливается гидротормоз, который специально предназначен для осуществления торможения бурильной колонны.

С боку к корпусу вертлюга прикрепляется рама. Посредством рамы система передает крутящий момент к направляющему устройству. Трубный манипулятор способен развернуть элеватор в нужном направлении.

Это могут быть мостки, шурф, предназначенный для наращивания, или любая другая сторона. Система верхнего силового привода буровой установки оснащена трубным зажимом, который нужен для проведения захвата и предотвращения вращения верхней муфты трубы при развинчивании вертлюга.

Агрегат сконструирован таким образом, что между стволом вертлюга и ниппелем помещен шаровой кран с ручной регулировкой. Он включен в систему для того, чтобы осуществлять оперативное перекрытие внутреннего отверстия, находящегося в середине ствола вертлюга.

Этому способствует так называемый внутренний превентор. Благодаря ему удерживаются остатки промывочной жидкости, которая накапливается после прокрутки бурильной колонны.

Такая деталь, как вертлюжная головка внесена в конструкцию агрегата для того, чтобы проводить непрерывную подачу рабочей жидкости из неподвижной области системы верхнего силового привода к ее вращающей составляющей.

Система верхнего силового привода буровой установки, SAM-450

Система штропов выполняет отвод и подвод элеватора к середине скважины. Она представлена виде штропов, которые прикрепляются к боковым рогам траверсов. С противоположной стороны к штропам прикрепляются гидроцилиндры, обеспечивающие их отклонение в ту или иную сторону.

Главной особенностью верхнего силового привода буровой установки является возможность, благодаря которой можно производить монтаж установки на любом из проводящихся этапов проводки скважины, при этом, не прекращая параллельно протекающего процесса бурения.
к меню ↑

2 Какие существуют модели верхнего силового привода?

Силовые приводы буровой установки классифицируются с ориентировкой на способы питания, они могут быть:

Питающимися от сети постоянного тока;
Питающимися от сети переменного тока;
Гидравлическими;
Электрическими.

Кроме того, представленные агрегаты разделяются на несколько классов с поправкой на способы их применения. Системы могут быть:

Морскими;
Сухопутными;
Стационарными;
Мобильными.

Современные системы обладают значительно уменьшенными габаритными размерами. Это, в первую очередь, обусловлено применением двух компактных электродвигателей в конструкции агрегата.

Кроме того, эти двигатели сейчас в большинстве устройств работают используя переменный ток. Это приводит к качественному улучшению таких характеристик как скорость и крутящий момент.

Двигатель переменного тока, применяемый в современных системах верхнего силового привода буровой установки, не нуждается в наличии коммуникационных систем и щеток.

Система верхнего силового привода буровой установки Svp-2

Это позволяет отказаться от сложной и небезопасной системы охлаждения. Крутящий момент создается благодаря работе двигателей переменного тока с силой в 350 лошадиных сил.

Каждый из них равняется моменту, который создается одним отдельно взятым электродвигателем с мощностью равной 1200 лошадиным силам.

Представленные двигатели способны создать крутящий момент с максимально номинальным переходом от остановки к полному разгону.

Исходя из этого, крутящий момент при скорости равной 110 моментам в минуту до скорости в 220 оборотов, составляет 47 300 кг/м. Конструкция была спроектирована таким образом, что два обычных двигателя, работающих на переменном токе стали важнейшей деталью всей буровой системы.

Двигатели в обычном режиме способны работать от сети с переменным напряжением в 600 и 480 вольт, которое может быть выработано буровой установкой.

Кроме того, нужное напряжение может возникать в результате преобразования постоянного тока равного 50 вольтам, и передаваться от линий высоковольтных передач.

Эти особенности позволяют использовать оборудование в рамках любой электрической системы. В современных агрегатах уменьшился вес направляющей балки.

Это заметно ускорило процесс установки каркаса без обязательной раннее модификации несущей мачты. Система теперь может устанавливаться на мачтах с высотой в 44 метра, при этом зазор не будет превышать 3,6 метров.

В новых модификациях передача крутящего момента производится не на корпус мачты, а по направляющей к распорной балке, прямиком на несущую раму и нижнее основание.

Система верхнего силового привода буровой установки, бурильная

Средняя грузоподъемность современных систем может достигать 400 тонн, и ее эксплуатация производится на малых и средних типах буровых установок.

В результате значительного упрощения всей конструкции был значительно снижен уровень затрат, связанный с ремонтом и обслуживанием агрегата.

Благодаря включению второстепенной интегрированной встроенной гидравлической системы значительно упростились все этапы монтажных работ.

Наращивание дополнительных инструментов осуществляется с участием двигателей работающих на переменном токе. Одной из самых уникальных характеристик агрегата является наличие прерывистого момента, который с высокой степенью эффективности обеспечивает безопасную работу двигателя.

Это особенно важно при свинчивании и развенчивании дополнительных буровых элементов. Такое конструктивное решение позволяет обойтись без применения трубного ключа или трубного манипулятора.

Все это существенно упрощает конструкцию агрегата, значительно снижает его вес и стоимость. Простая конструкция зажима устроена таким образом, что при захвате верхнего и среднего замка буровик приводит во вращение всю колонну.

Это необходимо для того, чтобы по требованию свинчивать и развинчивать несущие соединения. Устройство оборудовано двумя встроенными клапанами предохранительного типа.

Верхний может управляться дистанционным путем, и гарантирует высокую степень безопасности в случае несанкционированного выброса рабочей жидкости.

Клапан соединен с вращающейся силовой головкой, благодаря которой возможно проведение работ со свечами и механизмами наклонных штроб.

Система верхнего силового привода буровой установки, буровая вышка

Наклонные штробы входят в состав двухстороннего гидравлического механизма, который благодаря включению наклонных штроб обеспечивает отвод движущихся элементов на расстояние в более чем 60 сантиметров.

Наличие гидравлической компенсаторной системы делает возможным появление компенсаторной амортизации в тот момент, когда свечи соединяются с переходником.

При этом производится плавная посадка труб и разъединение шпильки от муфты во время развинчивания. Простая и неприхотливая охладительная система применятся для того, чтобы избежать включения обслуживающего контура, насоса и промежуточного охладителя.

Процесс монтажа агрегата, в среднем, продолжается не более восьми часов. При этом часть соединительных работ может быть проведена до того, как вся установка прибудет к месту ее дальнейшей работы.

Кабель шланга на обвязке прикрепляется к мачте, на высоте в тридцать метров. Для того чтобы обеспечить подсоединение к обслуживающему контуру, заранее формируется узел из быстросъемных соединительных элементов.

Для этих целей также может быть использована специальная распределительная коробка. Главная консоль, с которой осуществляется управление, находится на панели бурильщика.

Подача силовых кабелей производится из отдельного помещения. Наличие буквенно-цифрового монохромного дисплея, встроенного в панель управления заметно облегчает наблюдение за всеми показаниями приборов контрольно-измерительной группы.

На него выводятся данные касательно текущего режима обслуживания, времени проводимых работ, числа оборотов в секунду и прочее.
к меню ↑

Буровые станки (БС) — самоходное либо стационарное оборудование, используемое для разработки скважин в нефтедобывающей промышленности, строительстве и водоснабжении. Существует 4 основных параметра, характеризирующих буровые станки — диаметр и глубина скважин, а также направленность (вертикальное/горизонтальное) и скорость бурения.

В данной статье представлены установки для бурения скважин. Мы рассмотрим их разновидности, устройство и технические характеристики, а приведем обзор наиболее распространенных моделей оборудования.

1 Какое применяют оборудование для бурения скважин?

Основной характеристикой, в соответствии с которой классифицируется оборудование для разработки скважин, является принцип работы. Выделяют 5 основных способов бурения:

вращательное;
шнековое;
ударное;
шарошечное;
ударно-вращательное.

Рассмотрим каждый из способов, а также применяемое для его реализации оборудование, более подробно.
к меню ↑

1.1 Станки вращательного (шнекового) бурения

Вращательное бурение осуществляется посредством разработки грунтовых масс вращающейся коронкой, которая с усилием подается вдоль оси скважины. Коронка состоит из нескольких режущих кромок — «перьев», которые контактируя с грунтом скалывают его, тем самым углубляясь вниз. Преимуществом данного способа является высокая скорость, недостатком — возможность применения лишь в почве средней и малой твердости. При работе в твердых грунтах коронка не срезает, а стирает почву, что приводит к ускоренному износу резцов. Существуют специальные алмазные колонки, однако ввиду высокой стоимости такого оборудования их применение распространено крайне слабой.

Рассмотрим устройство станка вращательного бурения на примере распространенной модели СБР-160, который способен разрабатывать скважины диаметром 160-200 мм на глубину до 25 м. Схема данной машины представлена на изображении.

Все самоходные машины вращательного бурения базируются на транспортной базе — гусеничной либо колесной. Модель СБР-160 обустроена на основе экскаватора Э-652А, в ней каждая из гусениц оснащена индивидуальным приводом, что значительно увеличивает проходимость машины.

Рабочий узел агрегата состоит из мачты, шнека и вращателя. Мачта представляет собой направляющую конструкцию, в которой смонтирован механизм подачи буровой колонны (шнека). Сам шнек может быть непрерывным либо секционным- пригодным к наращиванию.

Вращатель бурового станка — устройство, приводящее буровую колонну в действие. В СБР-160 вращатель состоит из асинхронного двигателя, патрона, муфты, редуктора и гидроцилиндра, посредством которого производится переключение скоростей. Технические характеристики данной модели предусматривают 4 скорости бурения — 250, 160, 125 и 80 об/мин.

Также в отечественной промышленности распространены следующие станки вращательного бурения:

УРБ-2А — монтируется на шасси Урал-4320, ЗИЛ-131 либо АМАЗ-43114. Буровые станки серии УРБ-2А приводятся в действие непосредственно от двигателя базового транспорта, они комплектуются насосом типа НБ-50, компрессором для подачи бурового раствора КВ-10 либо 4ВУ1-5 (зависит от модели) и генератором БГ-16. Грузоподъемность штатной лебедки составляет 700 кг. Технические характеристики: диаметр бурения — до 190 мм, глубина — до 100 м;
Атлас Копко DM-45 и DM-50 — агрегаты на гусеничном ходу, разрабатывают скважины диаметром 150-230 мм на глубину до 53 метров, способны развивать гидравлическое усилие на забой до 200 кН.
СБР-160А и СБР-160Б — гусеничные станки, предназначенные для бурения горных пород с коэффициентом крепости 1-6. Диаметры бурения — 160, 180 и 200 мм. Модели отличаются между собой технической производительностью, у СБР-160А она составляет 60 м/ч, у СБР-160Б — 30 м/ч.

Среди оборудования от зарубежных производителей выделим станки вращательного бурения Sandvik, произведенные одноименным шведским концерном. В ассортименте компании представлены агрегаты для разработки скважин глубиной 27-45 м и диаметром до 311 мм.
к меню ↑

1.2 Шнековое бурение скважин станками типа ЛБУ 50 (видео)

2 Станки ударного бурения

Установки для ударного бурения разрабатывают скважину посредством кратковременного воздействия на дно скважины специального инструмента, совершающего возвратно-поступательные движения. В зависимости от принципа работы все буровые станки данного типа делятся на 3 разновидности:

Их устройство не предполагает наличия осевого усилия при подаче рабочего инструмента — боек падает на дно скважины под своем весом. Такое оборудование имеет достаточно низкую производительность, но при этом она крайне эффективна при разработке хрупких горных пород.

Рабочий инструмент таких станков имеет вес 1-3 тонны, он подвешивается на лебедке и поднимается посредством кривошипно-шатунного механизма на высоту 1-2 метров над забоем. В процессе разработки на дно скважины заливается вода, размягчающая породу. Разрушенный грунт периодически удаляется с помощью желонки.

Установки для ударно-канатного бурения бывают как крупногабаритные на гусеничном (БС-3) либо колесном ходу (БЖ-6), так и компактные (сборного типа) для разработки скважин на воду. Общим недостатком всех агрегатов является низкая производительность, так как скорость свободного падения рабочего инструмента непосредственно зависит от силы земного притяжения и количество ударов невозможно увеличить выше отметки 50-60 шт/мин.

В таких агрегатах рабочим инструментом выступает шарошечное долото, осуществляющее дробяще-скалывающую разработку породы. Буровой колонне, на которой закреплено долото, сообщается не только возвратно-поступательное движение с большим усилием по отношению к дну забоя, но и вращательное движение.

Такие установки используются для бурения всех типов грунтов — от мягких до особо твердых (включая горные породы), они способы разрабатывать скважины диаметром 72-400 мм. Среди отечественного оборудования выделим станок СБШ-200 (глубина — 30 м, диаметр 190-243 мм) и станок СБШ-250 (глубина — 40 м, диаметр — 214-270 мм). При разработке карьеров чаще всего используется буровой станок БТС 150 на базе гусеничного трактора Т-10М.

Установки ударно-вращательного бурения отличаются от ударно-канатных и шарошечных агрегатов тем, что при разработке скважины их рабочий инструмент вращается не только в перерывах между ударами, а непрерывно. При этом забой углубляется за вхождения коронки в грунт в момент удара, а вращение обеспечивает очистку дна скважины от выработанной породы.

Основными признаками оборудования данного типа являются низкий крутящий момент и осевое усилие, при большой ударной нагрузке. Ударно-вращательное бурение демонстрирует максимальную производительность при работе на особо твердых и абразивных породах.

Среди техники отечественного производства наиболее распространенными установки серии СБУ-125, способные разрабатывать вертикальные и наклонные скважины диаметром до 125 мм на глубину до 22 метров. Все модели СБУ-125 обустроены на базе гусеничной углепогрузочной машины УП-3.
к меню ↑

2.1 Станки колонкового бурения

Установки колонкового бурения чаще всего применяются при исследовательских и строительных работах. Основным их отличием от шнекового и ударного оборудования является то, что выработка грунта осуществляется не по всему периметру скважины, и лишь по радиусу колонкового снаряда, который представляет собой круглую трубу с наваренными на торец твердосплавными режущими зубьями.

При работе внутренняя полость колонкового снаряда заполняется вырезанным грунтом, после чего снаряд поднимается на поверхность и его содержимое извлекается. Такое принцип работы позволяет получать цельную породу, необходимую для проведения геодезических испытаний.

Также по колонковому принципу действуют все агрегаты для бурения отверстий в монолитных конструкциях из железобетона. Их рабочий инструмент оснащен специальными алмазными резцами, эффективно вскрывающими материал повышенной твердости.

Среди распространенного оборудования для разработки геологоразведочных скважин выделим станок СКБ-4100 (диаметр до 46 мм, глубина до 700 м) и Атлас Копко С5 (50 мм, до 1000 м).

Читайте также: