• RU
  • icon На проверке: 14
Меню

Буровая лебедка

  • Добавлен: 25.10.2022
  • Размер: 4 MB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Буровая лебедка

Состав проекта

icon
icon
icon ЛБУ-1200 сборка итог V13.spw
icon
icon Д2 Звездочка.dwg
icon Д1 Вал трансмисионный V13.cdw
icon Д1 Вал трансмисионный.dwg
icon Д4 ОсьV13.cdw
icon
icon Д1 Вал трансмисион V14.cdw
icon Д5 Шток V14.cdw
icon Д4 ОсьV14.cdw
icon Д2 Звездочка V14.cdw
icon Д3 Втулка.cdw
icon Д5 Шток.dwg
icon Д3 Втулка.dwg
icon Д2 Звездочка.cdw
icon Д3 Втулка V13.cdw
icon Д5 Шток V13.cdw
icon Д4 Ось.dwg
icon Лист2 V13.cdw
icon Первый лист.dwg
icon ЛБУ-1200 сборка итог.dwg
icon Сборочный.dwg
icon
icon Первый лист V14.cdw
icon Лист2 V14.cdw
icon Сборочный V14.cdw
icon Первый лист V13.cdw
icon Лист2.dwg
icon Сборочный V13.cdw
icon
icon Soderzhanie_1.docx
icon Poyasnitelnaya_zapiska.docx
icon Титульный лист.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon ЛБУ-1200 сборка итог V13.spw

ЛБУ-1200 сборка итог V13.spw
КП 151000.62.03-081100856
КП 151000.62.03-081100856 00.00.000
КП 151000.62.03-081100856 00.01.000
Электрооборудование лебедки
КП 151000.62.03-081100856 00.02.000
КП 151000.62.03-081100856 00.03.000
КП 151000.62.03-081100856 00.04.000
Ванна цепных передач
КП 151000.62.03-081100856 00.05.000
КП 151000.62.03-081100856 00.06.000
КП 151000.62.03-081100856 00.07.000
КП 151000.62.03-081100856 00.08.000
КП 151000.62.03-081100856 00.09.000
Тормоз пневматический
КП 151000.62.03-081100856 00.10.000
КП 151000.62.03-081100856 00.11.000
КП 151000.62.03-081100856 00.12.000
Привод датчика подачи
КП 151000.62.03-081100856 00.13.000
Смазка цепных передач
КП 151000.62.03-081100856 00.14.000
КП 151000.62.03-081100856 00.15.000
КП 151000.62.03-081100856 00.16.000
Ванна тихой скорости
КП 151000.62.03-081100856 00.17.000
КП 151000.62.03-081100856 00.18.000
КП 151000.62.03-081100856 00.19.000
Привод преобразователя
КП 151000.62.03-081100856 00.00.020
КП 151000.62.03-081100856 00.00.021
Звездочка цепной передачи
КП 151000.62.03-081100856 00.00.022
КП 151000.62.03-081100856 00.00.023
КП 151000.62.03-081100856 00.00.024
КП 151000.62.03-081100856 00.00.025
КП 151000.62.03-081100856 00.00.026
Резинокордный балон
КП 151000.62.03-081100856 00.00.027
КП 151000.62.03-081100856 00.00.028
КП 151000.62.03-081100856 00.00.29
КП 151000.62.03-081100856 00.00.030
КП 151000.62.03-081100856 00.00.031
КП 151000.62.03-081100856 00.00.032
КП 151000.62.03-081100856 00.00.033
КП 151000.62.03-081100856 00.00.034
ГОСТ 21834-76 L=5486
КП 151000.62.03-081100856 00.00.035
ГОСТ 21834-76 L=5080
КП 151000.62.03-081100856 00.00.036
ГОСТ 21834-76 L=4368
КП 151000.62.03-081100856 00.00.037
ГОСТ 18698 - 73; L=700
КП 151000.62.03-081100856 00.00.038
ГОСТ 18698 - 73; L=2000

icon Д2 Звездочка.dwg

Радиусы скруглений 1.6 мм
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
КП 151000.62.03-081100856 0

icon Д1 Вал трансмисионный V13.cdw

Д1 Вал трансмисионный V13.cdw

icon Д4 ОсьV13.cdw

Д4 ОсьV13.cdw

icon Д1 Вал трансмисион V14.cdw

Д1 Вал трансмисион V14.cdw

icon Д5 Шток V14.cdw

Д5 Шток V14.cdw
* Размер и шероховатость поверхности - после покрытия.
Покрытие поверхности В - Х тв. 21.
Сталь 45 ГОСТ 1050-88

icon Д4 ОсьV14.cdw

Д4 ОсьV14.cdw

icon Д2 Звездочка V14.cdw

Д2 Звездочка V14.cdw
Радиусы скруглений 1.6 мм max.
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
КП 151000.62.03-081100856 00.00.021

icon Д3 Втулка.cdw

Д3 Втулка.cdw

icon Д5 Шток.dwg

* Размер и шероховатость поверхности - после покрытия.
Покрытие поверхности В - Х тв. 21.
Сталь 45 ГОСТ 1050-88

icon Д2 Звездочка.cdw

Д2 Звездочка.cdw
Радиусы скруглений 1.6 мм max.
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
КП 151000.62.03-081100856 00.00.021

icon Д3 Втулка V13.cdw

Д3 Втулка V13.cdw

icon Д5 Шток V13.cdw

Д5 Шток V13.cdw
* Размер и шероховатость поверхности - после покрытия.
Покрытие поверхности В - Х тв. 21.
Сталь 45 ГОСТ 1050-88

icon Лист2 V13.cdw

Лист2 V13.cdw
бурового оборудования
КП 151000.62.03-081100856
Редуктор раздаточный

icon Первый лист.dwg

-Командоаппарат комплекса АСП;
-корпус маслянной ванны вала;
-металлическая рама;
-вал рукоятки управления ленточным тормозом;
-подъемный вал с барабаном;
-корпус маслянной ванны цепной передачи;
-вал трансмиссии ротора;
-электромагнитный тормоз;
-промежуточный кожух.
-вал привода ротора;
-успокоитель талевого каната;
-маслянная ванна тихой скорости;
-кожух цепной передачи;
-трансмиссия ротора;
-электрооборудование лебедки;
-вал трансмиссионный.
-шинно-пневматическая муфта;
-электро оборудование.
Патентно информационный обзор:буровые лебедки.
Рисунок 1. Буровая лебедка ЛБУ-1100
Патентно-информационный обзор
Рисунок 2. Буровая лебедка ЛБУ-1200
Рисунок 3. Буровая лебедка Б7.02.00.000
Рисунок 3. Буровая лебедка ЛБУ-750

icon ЛБУ-1200 сборка итог.dwg

КП 151000.62.03-081100856
КП 151000.62.03-081100856 0
Электрооборудование лебедки
Ванна цепных передач
Тормоз пневматический
Привод датчика подачи
Смазка цепных передач
Ванна тихой скорости
Привод преобразователя
Звездочка цепной передачи
Резинокордный балон
КП 151000.62.03-081100856
ГОСТ 21834-76 L=5486
ГОСТ 21834-76 L=5080
ГОСТ 21834-76 L=4368
ГОСТ 18698 - 73; L=700
ГОСТ 18698 - 73; L=2000

icon Сборочный.dwg

Сварные швы по ГОСТ 5264-80
Электроды К-5А ГОСТ 9466-75
Отклонение торцев зубьев звездочек от соответствующих
Несоосность подъемного вала
Лебедку подвергнуть обкатке без нагрузки при скорости
трансмиссионного вала n=200 250 обмин с передачей вращения
через звездочку z=41 в течении 30 мин.
При обкатке проверить:
а) работу ленточного тормоза и его регулировку
барабана производить пневматическим цилиндром;
б) включение и выключение пневматических муфт;
в) плотность соединений замкнутых линий воздухопровода;
г) нагрев подшипников не более 60
КП 151000.62.03-081100856 00.00.000

icon Первый лист V14.cdw

Первый лист V14.cdw
-Командоаппарат комплекса АСП;
-корпус маслянной ванны вала;
-металлическая рама;
-вал рукоятки управления ленточным тормозом;
-подъемный вал с барабаном;
-корпус маслянной ванны цепной передачи;
-вал трансмиссии ротора;
-электромагнитный тормоз;
-промежуточный кожух.
-вал привода ротора;
-успокоитель талевого каната;
-Привод датчика подач;
-маслянная ванна тихой скорости;
-кожух цепной передачи;
-трансмиссия ротора;
-электрооборудование лебедки;
-вал трансмиссионный.
-шинно-пневматическая муфта;
-электро оборудование.
Патентно информационный обзор:буровые лебедки.
Рисунок 1. Буровая лебедка ЛБУ-1100
Патентно-информационный обзор
Рисунок 2. Буровая лебедка ЛБУ-1200
Рисунок 3. Буровая лебедка Б7.02.00.000
Рисунок 3. Буровая лебедка ЛБУ-750

icon Лист2 V14.cdw

Лист2 V14.cdw
бурового оборудования
КП 151000.62.03-081100856
Редуктор раздаточный

icon Сборочный V14.cdw

Сборочный V14.cdw
Сварные швы по ГОСТ 5264-80
Электроды К-5А ГОСТ 9466-75
Отклонение торцев зубьев звездочек от соответствующих
Несоосность подъемного вала
Лебедку подвергнуть обкатке без нагрузки при скорости
трансмиссионного вала n=200 250 обмин с передачей вращения
через звездочку z=41 в течении 30 мин.
При обкатке проверить:
а) работу ленточного тормоза и его регулировку
барабана производить пневматическим цилиндром;
б) включение и выключение пневматических муфт;
в) плотность соединений замкнутых линий воздухопровода;
г) нагрев подшипников не более 60
КП 151000.62.03-081100856 00.00.000

icon Первый лист V13.cdw

Первый лист V13.cdw
-Командоаппарат комплекса АСП;
-корпус маслянной ванны вала;
-металлическая рама;
-вал рукоятки управления ленточным тормозом;
-подъемный вал с барабаном;
-корпус маслянной ванны цепной передачи;
-вал трансмиссии ротора;
-электромагнитный тормоз;
-промежуточный кожух.
-вал привода ротора;
-успокоитель талевого каната;
-Привод датчика подач;
-маслянная ванна тихой скорости;
-кожух цепной передачи;
-трансмиссия ротора;
-электрооборудование лебедки;
-вал трансмиссионный.
-шинно-пневматическая муфта;
-электро оборудование.
Патентно информационный обзор:буровые лебедки.
Рисунок 1. Буровая лебедка ЛБУ-1100
Патентно-информационный обзор
Рисунок 2. Буровая лебедка ЛБУ-1200
Рисунок 3. Буровая лебедка Б7.02.00.000
Рисунок 3. Буровая лебедка ЛБУ-750

icon Лист2.dwg

бурового оборудования
КП 151000.62.03-081100856
Редуктор раздаточный

icon Сборочный V13.cdw

Сборочный V13.cdw
Сварные швы по ГОСТ 5264-80
Электроды К-5А ГОСТ 9466-75
Отклонение торцев зубьев звездочек от соответствующих
Несоосность подъемного вала
Лебедку подвергнуть обкатке без нагрузки при скорости
трансмиссионного вала n=200 250 обмин с передачей вращения
через звездочку z=41 в течении 30 мин.
При обкатке проверить:
а) работу ленточного тормоза и его регулировку
барабана производить пневматическим цилиндром;
б) включение и выключение пневматических муфт;
в) плотность соединений замкнутых линий воздухопровода;
г) нагрев подшипников не более 60
КП 151000.62.03-081100856 00.00.000

icon Soderzhanie_1.docx

История развития . . 4
1 История развития . .4
2 Анализ существующих конструкций буровых лебедок. .. ..10
3 Анализ конструкций буровых лебедок отечественного производств..11
4 Анализ конструкций буровых лебедок зарубежного производства 17
1 Буровая лебедка ЛБУ - 110 .20
2 Буровая лебедка ЛБУ - 1200 20
3 Буровая лебедка Б7.02.00.000 .. .21
4 Буровая лебедка ЛБУ - 750 21
Техническое предложение. Пневматический тормоз буровой лебедки 22
1Описание модернизации 22
Расчет обсадных колонн 26
Расчет бурильной колонны 34
3 Расчет замковых соединений 40
4 Расчет наибольших допускаемых глубин спуска секций бурильной
колонны в клиновом захвате . . . 41
Список использованных источников . ..44

icon Poyasnitelnaya_zapiska.docx

Буровая лебедка — основной агрегат спуско-подъемного комплекса буровой установки. Она предназначена в основном для создания тягового или тормозного усилия в ведущей ветви талевого каната. Лебедка необходима для подъема и спуска бурильной колонны ненагруженного элеватора спуска обсадных колонн удержания на весу неподвижной колонны или медленного ее опускания при подаче долота на забой в процессе бурения или расширения скважины.
Катушечный вал и пневмораскрепитель лебедки часто используют для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурильных и обсадных труб. Лебедка применяется для подтаскивания и подъема труб грунтоносок и других грузов а также при монтаже буровых вышек и оборудования на них.
Для восстановления и развития нефтяной промышленности в послереволюционный период было приобретено несколько зарубежных станков состоящих из двухскоростной лебедки ротора насоса вертлюга талевого механизма и электрического привода с редуктором. Эти станки явились прототипом первых отечественных буровых установок производство которых было организовано в 1921 —1923 гг. на заводах в Сормове и Коломне а затем на Бакинском заводе им. лейт. Шмидта. В состав этих установок рассчитанных для бурения скважин глубиной до 1200 м входили:
двухскоростная лебедка на деревянной станине снабженная валами на подшипниках скольжения цепными колесами с необработанными зубьями для роликовых цепей шагом 1032 мм кулачковыми муфтами для управления и двухленточным тормозом с деревянными колодками;
ротор приводимый от лебедки открытой цепной передачей; талевый механизм с чугунными шкивами на подшипниках скольжения кованым однорогим крюком и вертлюгом с шариковыми подшипниками в опорах ствола;буровой насос — прямодействующий либо вращательный двухпоршневой двустороннего действия;вышка высотой 28—37 м и основание изготовленные из дерева.
Начало 30-х годов характеризуется качественно новым развитием отечественной буровой техники. В эти годы на заводе им. лейт. Шмидта было освоено производство четырехскоростных буровых лебедок Л1-4М снабженных подшипниками качения в опорах валов и асбокаучуковыми колодками в ленточном тормозе. Для суммирования мощности двух электродвигателей в приводе лебедки был установлен трехвальный редуктор с шевронными зубчатыми колесами. На этом же заводе были разработаны роторы и вертлюги новых конструкций. Ротор закрытого типа с прямозубой конической передачей имел в основной опоре стола роликовый конический подшипник а во вспомогательной опоре — шариковый. В вертлюге шарикоподшипники опоры ствола были заменены роликовыми коническими в основной опоре и роликовыми цилиндрическими в радиальной. Подшипники опор стола ротора и ствола вертлюга изготовляли также на заводе им. лейт. Шмидта.
Завод «Бакинский рабочий» начал выпускать кронблоки и талевые блоки грузоподъемностью 130 т со стальными шкивамина подшипниках качения. Из-за отсутствия подшипников тяжелых серий шкивы устанавливались на отдельные валики с двумя опорными подшипниками. Кронблоки двухэтажной конструкции были заменены более легкими и компактными с одноэтажным расположением шкивов. На заводах им. лейт. Шмидта и «Красный молот» начали изготовлять буровые насосы с эксцентриковым либо кривошипным коренным валом.
К середине 30-х годов была создана установка для бурения скважин глубиной до 3000 м отдельные агрегаты которой выпускали заводы им. лейт. Шмидта «Бакинский рабочий» и «Красный молот». Наряду с этим проводилась большая работа по модернизации узлов и агрегатов установок для бурения скважин глубиной до 1200 м. В' этот же период появились металлические буровые вышки Г. Н. Бержеца. В 1937 г. Б. А. Рагинский предложил оригинальную конструкцию металлической вышки ноги и пояса которой изготовляли из отработанных бурильных труб а диагонали с винтовыми стяжками — из стального проката круглого сечения. Вышки монтировали с помощью шагающих стрел конструкции А. А. Асан-Нури либо подъемника Я. М. Кершен-баума.
Возросшие к этому времени объемы бурения скважин глубиной до 1200 м обусловили острую нехватку легких буровых установок. Для бурения скважин глубиной до 500 м в 1938 г. была создана установка РА-400 которая монтировалась на двух гусеничных тележках. На одной тележке размещались тракторный двигатель мощностью 48 кВт двухскоростная трехвальная лебедка с одношкивным ленточным тормозом и ротор. На второй тележке располагались такой же двигатель и два насоса НБ-65015 или НГ-4 мощностью 25—30 кВт. Установка РА-400 имела мачтовую вышку высотой 20 м и грузоподъемностью 40 т. Вышка с основанием и передними скользящими подкосами транспортировалась в горизонтальном положении а на точке бурения поднималась в вертикальное положение с помощью буровой лебедки. Серийное изготовление установок РА-400 было начато в 1938 г.
Азинмашем была разработана буровая установка ПТ1-800 грузоподъемностью 35 т для бурения скважин глубиной до 800 м изготовление которой было освоено на заводах им. Ленина и им. Монтина в Баку. В ПТ1-800 использовались одношкивная лебедка ЛТ2М насосный блок установки РА-400 ротор Р460-ШЗ с индивидуальным приводом состоящим из трехскоростной двух- вальной зубчатой коробки передач и двигателя М-17 мощностью 48 кВт.
В 1939 г. в Нефтемашпроекте (Москва) была разработана буровая установка ПРА-800 с групповым приводом. Она изготовлялась Подольским заводом им. С. Орджоникидзе и состояла из двухвальной лебедки с двухленточным тормозом и шестискоростной коробки передач приводимой от двух двигателей М-17 спаренных клиноременной передачей. Ротор имел карданный привод от коробки передач лебедки. Насосы НГ-4 приводились посредством двухшкивной трансмиссии. В последующем насосный блок был снабжен индивидуальным приводом от двух дополнительных двигателей М-17.
В это же время Азинмашем была разработана установка ПРА-1200 в групповом приводе которой использовались два карбюраторных двигателя КИН мощностью по 96 кВт спаренные клиноременной передачей. Установка ПРА-1200 выпускалась на заводе им. лейт. Шмидта и состояла из силового блока насосной трансмиссии двухвальной лебедки с карданной передачей для ротора Р460-ШЗ установленных на общей раме. Насосный блок из двух насосов НГ-4 монтировался на отдельной раме.
Несмотря на удовлетворительную кинематическую схему и удачные конструктивные решения установки РА-400 ПТ1-800 ПРА-800 и ПРА-1200 не получили признания буровиков вследствие их недостаточной мощности.
Следующий этап развития техники бурения наступил в послевоенный период. В 1945 г. изготовление буровых установок было поручено Уралмашу — одному из крупнейших и хорошо оснащенных заводов тяжелого машиностроения. Первоначально Урал-маш принял к производству лебедки JI1-4M насосы НГ-8Х16 и другие агрегаты разработанные в довоенный период для буровой установки грузоподъемностью 130 т. Кроме установок с электрическим приводом Уралмаш начал изготовлять установки с дизельным приводом на базе силовых агрегатов CAJI (для лебедки и ротора) и САН (для насосов) снабженных дизелями В2-300 мощностью 220 кВт.
Первые два комплекта буровой установки грузоподъемностью 130 т были изготовлены к 28-й годовщине Великой Октябрьской социалистической революции. В этих установках были применены кронблоки и талевые блоки с одноосным расположением шкивов и трехрогий крюк пластинчатой конструкции. В дальнейшем Уралмаш совместно с заводами им. лейт. Шмидта «Бакинский рабочий» и «Красный молот» выпускал ежегодно до 300 комплектов буровых установок.
Одновременно с развертыванием серийного производства Уралмаш совместно с отраслевыми научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями проводил большую работу по обобщению отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации буровых установок.
В 1946—1949 гг. был разработан и изготовлен опытный образец буровой установки Уралмаш 1 с цепной лебедкой. Вскоре были созданы установки Уралмаш 2 с зубчатыми передачами в коробке перемены передач лебедки и ротора с гидравлическим управлением главной фрикционной муфтой и тормозом лебедки явившиеся прототипом буровых установок Уралмаш ЗД и Уралмаш 4Э. Из наиболее важных разработок того периода используемых и в настоящее время следует выделить групповой привод на базе дизелей типа В2 радиальные шинно-пневматические муфты систему пневматического управления тормозом лебедки. Буровой насос У8-3 разработанный Уралмашем в 1952 г. имел мощность 260 кВт и развивал давление до 15 МПа.
На основе отработанных машин в 50-х годах Уралмаш перешел к серийному изготовлению буровых установок с дизельным приводом на базе комплекта бурового оборудования Уралмаш 5Д и Уралмаш ЗД и с электрическим приводом на базе бурового оборудования Уралмаш 6Э и Уралмаш 4Э. На этом завершился первый этап работ Уралмашзавода по созданию буровых установок с номинальной нагрузкой на крюке 1300 и 2000
кН для бурения скважин глубиной соответственно до 3000 и 5000 м.
Важный итог этой большой работы — сложившийся и выросший коллектив квалифицированных конструкторов и исследователей накопивший большой опыт и знания способный создавать буровые машины и оборудование на уровне мировых достижений.
Следует также отметить новое направление в проектировании буровых установок начало которому было положено созданием установки БУ-40 разработанной Очерским заводом совместно с Гипронефтемашем (ныне ВНИИНефтемаш). В отличие от других установок БУ-40 была запроектирована и изготовлена комплектной и имела в составе все основные и вспомогательные машины и агрегаты в том числе основание вышку оборудование для приготовления и очистки промывочного раствора емкости для хранения топлива и масел котельно-отопительную систему сборно-разборные укрытия. Впервые была применена вышка трехсекционной конструкции с открытой передней гранью.
После промышленных испытаний БУ-40 была передана заводу «Баррикады» по чертежам которого она изготовлялась также в Румынии. На Кунгурском заводе выпускали установку БА-40 смонтированную на двух гусеничных тележках. Установки БУ-40 и БА-40 позволили бурить скважины глубиной до 800 м не задалживая для этого более мощные установки Урал- маша.
С 1959 г. завод «Баррикады» начал поставку комплектных буровых установок БУ75Бр с электрическим и дизельным приводами а Уралмаш примерно в этот же период — буровых установок в комплекте с А-образными вышками основаниями оборудованием для механизации и частичной автоматизации спускоподъемных операций. В 70-х годах начато производство буровых установок универсальноймонтажеспособности (БУ2500ДГУ БУ4000ДГУ БУ4000ЭУ и др.).
Заметное развитие за рассматриваемый период получили конструкции буровых сооружений и методы монтажа и транспортировки буровых установок. Вышка БМВБ-41-20 Таллинского и Щигровского заводов благодаря рациональной конструктивной схеме и оптимальным площадям сечения ее несущих элементов оказалась легче ранее применявшихся конструкций. Азинмашем в 1951—1962 гг. была разработана металлическая вышка В1-300-53 грузоподъемностью 300 т и высотой 53 м. Широкое распространение получили вышки мачтового типа отличающиеся экономичностью по расходу металла а также легкостью монтажа и транспортировки.
В 1951 г. б. Гипронефтемашем был разработан крупноблочный способ перевозки буровых установок при помощи «хребтовых» лафетов представляющих собой две гусеничные тележки с пневмогидравлическими домкратами соединенные мощной балкой. В дальнейшем «хребтовые» лафеты были заменены отдельными гусеничными тяжеловозами. Индустриальные методы строительства буровых позволили резко сократить сроки ввода скважин в эксплуатацию и имели большое значение при освоении нефтяных месторождений Татарии Башкирии Куйбышевской и Волгоградской областей.
Вторая половина 50-х годов характеризовалась началом работ по созданию регулируемого привода буровых установок. Для БУ75БрД в 1959 г. было начато серийное изготовление дизель- гидравлических агрегатов САТ-4 на базе дизеля 1Д12Б мощностью 310 кВт и комплексного турботрансформатора ТТК-1. Одновременно была изготовлена опытная дизель-электрическая буровая установка Уралмаш 11ДЭ с приводом от постоянного тока. В этой установке подача буровых насосов изменялась регулированием числа ходов а двигатели лебедки при спуске колонны труб использовались в качестве тормозной машины.
В силовых трансмиссиях появились цепные передачи с приводными роликовыми цепями повышенной прочности разработанными ВНИИНефтемашем. Талевые механизмы были оснащены канатами прогрессивных конструкций позволившими значительно сократить расход канатов в бурении и простои буровых установок в ожидании их замены. Надежность и долговечность ленточных тормозов буровых лебедок существенно возросли за счет применения фрикционных накладок из ретинакса. На смену буровым насосам У8-3 начали поступать У8-4 мощностью 330 кВт.
Важными направлениями совершенствования буровых установок явились разработка и внедрение средств механизации и автоматизации тяжелых и трудоемких процессов. К ним относятся встроенные в ротор пневматические клинья для захвата и удержания труб напольный автоматический ключ для свинчивания и развинчивания труб регулятор подачи долота гидродинамические тормоза и др.
В результате систематизации теоретических основ проектирования буровых установок и обобщения требований бурения в 60-х годах была разработана нормаль Н900-66 регламентирующая тип и основные параметры буровых установок. Впоследствии на основе этой нормали был утвержден действующий ГОСТ 16293—82 распространяющийся на комплектные буровые установки для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения нефтяных и газовых скважин. Нормаль Н900-66 и последующие государственные стандарты на буровые машины и оборудование способствовали дальнейшему повышению технического уровня буровых установок. Передовые инженерные и конструкторские решения не имеющие аналогов в мировой практике реализованы в установках БУ3000ЭУК БУ3000ЭУК-1 (с эшелонным расположением лебедочного и насосного блоков и допускаемой нагрузкой на крюке 1700 кН) БУ3000ЭУК-1М (с допускаемой нагрузкой на крюке 2000 кН) при использовании которых получены рекордные скорости проходки скважин при разработке нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири.
Крупным достижением отечественной науки и техники явилось создание буровой установки Уралмаш 15000 посредством которой достигнута рекордная глубина бурения разведочной скважины на Кольском полуострове.
Почти 20 лет назад при создании буровой установки «Ленинградец БА-25» впервые была поставлена сложнейшая задача автоматизации основных процессов проходки скважин. Смелая идея конструкторов воплощенная в металле намного опережала время— патент на изобретение был зарегистрирован во многих странах производящих буровое оборудование. Конструктивные принципы этой установки легли в основу буровой установки Уралмаш 4000А для бурения скважин глубиной 4000 м.
Успешно эксплуатируется опытно-промышленная буровая установка с двухцилиндровым гидроподъемником созданная куйбышевскими нефтяниками и являющаяся прототипом разработанной Уралмашем буровой установки Уралмаш 4000ЭГУ. На основе объемного гидропривода создана буровая установка Уралмаш 4000НГ с непрерывным процессом спуско-подъемных операций. В кратчайшие сроки освоено производство буровых машин и подводного устьевого оборудования для плавучих установок предназначенных для проходки нефтяных и газовых скважин глубиной до 6000 м при толще воды до 200 м.
Основные изменения в технике бурения за послевоенные годы характеризуются следующими показателями:
допускаемая нагрузка на крюке подъемных механизмов буровых установок возросла с 1300 до 4000 кН; глубина бурения увеличена с 3000 до 15 000 м; мощность привода буровых установок возросла с 450 до 4000 кВт;
мощность буровых насосов возросла с 220 до 950 кВт; давление буровых насосов возросло с 10 до 40 МПа.
Буровые машины и оборудование изготовляются Уралмаш- заводом Волгоградским заводом буровой техники а также заводами Баку (роторы вертлюги талевые механизмы вышки буровые основания циркуляционные системы); грозненским заводом «Красный молот» (буровые насосы цементировочные агрегаты колонные головки и др.); Хадыженским заводом (циркуляционные системы); Пермским заводом горно-шахтного машиностроения (пневмоколесные тяжеловозы Т-60 гусеничные поворотные тяжеловозы ТГП-70); Ижевским механическим заводом (ключи АКБ-ЗМ) и др.
В развитии нефтегазодобывающей промышленности Советского Союза большое значение имело турбинное бурение. Первые конструкции турбобуров были разработаны в 1923—1925 гг. и применялись на нефтяных промыслах Азербайджана и Грозного. В 1934 г. была создана качественно новая конструкция турбобура без редуцирующих устройств и с большим числом ступеней турбины. Дальнейшее совершенствование турбобуров способствовало широкому распространению турбинного бурения в нашей стране. К концу 50-х годов опытное бурение советскими турбобурами было осуществлено на месторождениях во Франции ФРГ США Италии а несколько позже в Мексике.
В улучшении показателей бурения важную роль играли совершенствование породоразрушающего инструмента повышение прочности бурильных и обсадных труб создание оборудования для приготовления и очистки промывочного раствора противовыбросового оборудования скважин забойных винтовых двигателей и др.
Отечественные буровые установки приобретаются многими зарубежными странами и успешно конкурируют с буровыми установками известных капиталистических фирм.
2.Анализ существующих конструкций буровых лебедок
Буровые лебедки различаются по мощности и другим техническим параметрам а также по кинематическим и конструктивным признакам.
Мощность буровых лебедокрегламентируемая для отечественных лебедок ГОСТ 16293—82 находится в пределах 200—2950 кВт в зависимости от глубин бурения.
По числу скоростей подъемаразличают двух- трех- четырех- и шестискоростные буровые лебедки. За рубежом применяются восьми- и десятискоростные буровые лебедки. Скорости подъема изменяются путем переключения передач между валами лебедки либо посредством отдельной коробки перемены передач.
В зависимости от используемого приводаразличают буровые лебедки со ступенчатым непрерывно-ступенчатым и бесступенчатым изменением скоростей подъема. Ступенчатое изменение скоростей подъема имеется в буровых лебедках с механическими передачами от тепловых двигателей и электрических двигателей переменного тока. При гидромеханических передачах лебедки с теми же двигателями имеют непрерывно-ступенчатое изменение скорости подъема. В случае использования привода от электродвигателей постоянного тока скорости подъема лебедки изменяются бесступенчато по кривой постоянства мощности двигателя.
По схеме включения быстроходной передачиразличают буровые лебедки с независимой и зависимой «быстрой» скоростью. Как известно при спуске бурильных и обсадных труб в соответствии с последовательностью выполняемых операций используются две скорости: тихая — для приподъема колонны труб с целью освобождения клиньев или элеватора и быстрая —для последующего подъема незагруженного элеватора за очередной свечой. Для ускорения спуска переключение указанных скоростей не должно много времени и поэтому осуществляется фрикционными муфтами с поста бурильщика. Буровые лебедки с независимой схемой скоростей позволяют поднимать незагруженный элеватор на быстрой скорости независимо от тихой скорости используемой для приподъема. При зависимой схеме незагруженный элеватор поднимают на разных скоростях равных либо пропорциональных скорости используемой для приподъема колонны труб.
По числу валовразличают одно- двух- и трехвальные буровые лебедки. Одно- и двухвальные лебедки снабжаются отдельной коробкой перемены передач. В трехвальных лебедках скорости подъема изменяются с помощью передач установленных между валами самой лебедки. Для вспомогательных работ двух- и трехзальные буровые лебедки снабжаются фрикционной катушкой. В случае использования одновальной лебедки для этого подключают дополнительную вспомогательную лебедку.
Буровые лебедки различаютсяпо числу скоростей передаваемых ротору и кинематической схеме передачустановленных между лебедкой и ротором.
По способу управления подачей долотаразличают буровые лебедки с ручным и автоматическим управлением осуществляемым посредством регулятора подачи долота.
Наряду с указанными особенностями различаютлебедки с капельной и струйной смазками цепных передач; воздушным и водяным охлаждением тормозных шкивов; гидродинамическим и электромагнитным вспомогательными тормозами; ручным и дистанционным управлением.
3.Анализ конструкций буровых лебедок отечественного производства.
Техническая характеристика наиболее распространенных буровых лебедок отечественного производства приведена в таблице 1.1.
Таблица 1.1 Техническая характеристика буровых лебедок
Максимальное натяжение ведущей ветви каната кН
Длина бочки барабана мм
Число слоев каната на барабане
Мощность привода кВт
Число прямых скоростей:
коробки перемены передач
Число обратных скоростей:
Исполнение «быстрой» скорости
Тип вспомогательного тормоза
Ширина тормозной колодки мм
Число слоев навивки каната на барабан
Наиболее простые по кинематической и конструктивной схеме одновальные однобарабанные лебедки (рисунок 1.1). Подъемный вал с барабаном 2 приводится непосредственно от коробки передач 1 двумя цепными передачами 3 к 4 которые попеременно включаются с помощью осевых фрикционных муфт. Благодаря двойной цепной передаче в лебедке в 2 раза больше скоростей чем в коробке передач. Эти лебедки имеют значительно меньшую массу по сравнению с двух- и трехвальными меньшие габариты и соответственно более легко выполняются их монтаж и демонтаж. Основной недостаток этой схемы — отсутствие катушечного вала и как следствие невозможность выполнения вспомогательных операций. Эта схема не используется в реально существующих конструкциях буровых лебедок по следующим причинам. Однобарабанные лебедки целесообразно применять в буровых установках большой грузоподъемности для которых устанавливают вспомогательную лебедку в виде отдельного агрегата. Однако создать коробку передач большой необходимой мощности трудно. Лебедки малой и средней мощности по массе не вызывают особых затруднений в монтаже и транспортировке поэтому их выполняют универсальными.
Рисунок 1.1 Схема одновальной лебедки
Лебедка У2-5-5наиболее широко применяется в бурении. Она входит в комплект буровых установок БУ-4000. Кинематическая схема ее показана на рисунке 1.2. Это двухвальная однобарабанная лебедка со встроенным зубчатым редуктором и зубчатой коробкой передач выполненной в виде отдельного агрегата и кинематически связанной с лебедкой карданными валами6и9(коробка передач на схеме не показана). Коробка передач сообщает лебедке все пять скоростей и может изменять направление вращения что необходимо при работе с дизельным приводом.
Через карданный вал9и вал-шестерню (z = 27) зубчатое колесо (z =93) редуктора лебедки сообщает подъемному валу четыре первых скорости. Привод барабана лебедки13на этих скоростях включается путем пуска сжатого воздуха в спаренную шинно-пневматическую муфту8.Параллельно через карданный вал6трансмиссионный вал5и цепную передачу со звездочками z = 25 и z = 28 от коробки передач сообщается подъемному валу независимая повышенная скоростьV.Она включается шинно-пневматической муфтой 7 и предназначена в основном для подъема ненагруженного элеватора.
Вал5находится в постоянном вращении и передает движение через цепную передачу4со звездочками z =19 и z =35 катушечному валу3на котором смонтирована фрикционная катушка 1 с планетарной передачей2.Вращение катушечного вала не зависит от включения шинно-пневматической муфты 7. От редуктора лебедки через шестерню (z = 44) мощность передается на трансмиссионный вал ротора10.Далее через цепную передачу со звездочками z = 45 и z = 21 мощность передается на приводной вал ротора12.Привод ротора включается в работу сдвоенной шинно-пневматической муфтой11.
С левой стороны барабана на подъемном валу на подшипниках качения установлено цепное колесо16с кулачковой полумуфтой. Через это колесо подъемный вал цепной передачей связан с автоматом подачи долота на забой. Соосно с подъемным валом установлен гидродинамический тормоз14.Кулачковая муфта15включает в работу или гидродинамический тормоз во время спуска колонн или автомат подачи долота в процессе бурения.
Лебедка У2-2-11предназначена для комплектации буровых установок БУ-3000 с дизельным или электроприводом. Кинематическая схема ее приведена на рисунке 1.3. Лебёдка состоит из двух валов: подъемного вала13с барабаном и трансмиссионного вала5.Из-за отсутствия катушечного вала необходима установка на буровой вспомогательной лебедки. Привод лебедки осуществляется от цепной коробки перемены передач которая имеет три скорости.
Рисунок 1.2 Кинематическая схема лебедки У2-5-5
Имея две собственных скорости лебедка вместе с коробкой передач располагает шестью скоростями. Первая включается на коробке передач остальные — с пульта бурильщика с помощью шинно-пневматических муфт. Реверсионное вращение валов лебедки в установках с дизельным приводом включается на коробке скоростей. В установках с электроприводом частота вращения вала лебедки изменяется с пульта бурильщика за счет реверса электродвигателей.
Цепная коробка передач кинематически связана с трансмиссионным валом лебедки цепной передачей4по которой передаются три прямые и одна обратная скорости. При включенной шинно-пневматической муфте2(ШПМ-1070) и выключенной7(спаренная ШПМ-700) с трансмиссионного вала 5 на подъемный вал13цепной передачей3передаются I II и III скорости. Эти же скорости передаются цепной передачей15на трансмиссионный вал привода ротора с которого включением скоростей муфты 11(ШПМ-500) через цепную передачу12движение передается приводному валу ротора.
Выключив муфту2и включив муфту 7 через цепную передачу8на подъемный вал передаются IV V и VI скорости. Цепными передачами16и6подъемный вал с барабаном соединяется с регулятором подачи долота. РПД включается в работу кулачковой муфтой14.Вал гидродинамического тормоза10соединяется - с подъемным валом путем включения кулачковой муфты9.Подъемный вал цепной передачей соединен с командоаппаратом 1. Цепные передачи подвода мощности к подъемному валу — трехрядные с шагом цепи 508 мм для привода ротора и включения РПД — двухрядные с тем же шагом.
ЛебедкаЛБУ-1100 состоит из собственно лебедки III коробки скоростей II регулятора подачи долота I и трансмиссии привода ротора IV (рисунок 1.4). Одновальная однобарабанная лебедка установлена на отдельной раме которая с помощью стяжек соединяется с общей рамой коробки скоростей и РПД. Трансмиссия привода ротора также смонтирована па отдельной раме.
Рисунок 1.3 Кинематическая схема лебедки У 2-2-11
Подъемный вал 25 лебедки с барабаном смонтирован на подшипниках качения корпуса которых установлены на раме. Справа на валу на подшипниках качения смонтировано двойное цепное колесо с z = 40 которое сблокировано с шинно-пневматической муфтой 27. На конце вала посажена кулачковая полумуфта 28 которая соединяет подъемный вал с валом электромагнитной тормозной машины 29. Электромагнитный тормоз включается в работу путем передвижения на тормозном валу ответной кулачковой полумуфты. Привод полумуфты — пневматический с дистанционным управлением. Слева на подъемном валу на подшипниках качения установлено цепное колесо с z = 81 сблокированное с шинно-пневматической муфтой 2. На конце вала установлена звездочка для соединения его цепной передачей с тахогенератором 1.
Приводной блок лебедки состоит из цепной коробки скоростей и регулятора подачи долота. В коробке скоростей смонтированы на подшипниках качения трансмиссионный вал 21 и промежуточный вал 24. На трансмиссионном валу жестко посажены два цепных колеса с z = 27 и на подшипниках качения установлено цепное колесо с z = 30 сблокированное с кулачковой полумуфтой 18. Вторая полумуфта 19 сблокирована с зубчатым колесом 20 С правой стороны трансмиссионного вала находится шинно-пневматическая муфта 22 для включения привода. С левой стороны на этом же валу смонтирован шкив тормозной шинно-пневматической муфты 11 которая предназначена для быстрого торможения валов и их фиксации при переключении скоростей кулачковыми муфтами и зубчатым зацеплением. Для смазки подшипников и цепей установлен масляный шестеренчатый насос 10 привод которого осуществляется от трансмиссионного вала с помощью клиноременной передачи.
На промежуточном валу на подшипниках качения смонтированы цепные колеса с z = 52 и z = 34 сблокированные соответственно с кулачковыми полумуфтами 13 и 15. На этом же валу неподвижно посажены цепные колеса с z=27 и z = 39 и зубчатое колесо 23. Левый конец промежуточного вала 24 соединяется соосно с помощью шинно-пневматической муфты 9 со вторым промежуточным валом 4 на котором неподвижно посажено цепное колесо с z=21 и шинно-пневматическая муфта 5 для соединения его с валом редуктора РПД. Регулятор подачи долота смонтирован на общей раме с коробкой скоростей и состоит из редуктора 6 колодочного тормоза 7 и приводного электродвигателя 8.
Трансмиссия привода ротора состоит из цепной передачи 30 передающей мощность с подъемного вала через спаренную шинно-пневматическую муфту 31 коническому редуктору 32. От него передача осуществляется через вертикальный карданный вал к верхнему коническому редуктору который связан горизонтальным карданным валом непосредственно с приводным валом ротора.
Рисунок 1.4 Кинематическая схема лебедки ЛБУ-1100
Прямые I II и III скоростей передаются с трансмиссионного вала 21 через цепные передачи 12 16 и 17 путем поочередного включения кулачковых муфт 13 14 15 и 18 19. С промежуточного вала 24 через шинно-пневматическую муфту 9 цепную передачу 3 и шинно-пневматическую муфту 2 скорости передаются на подъемный вал барабана лебедки. Скорости IV V и VI с промежуточного вала 24 передаются цепной передачей 26 через шинно-
пневматическую муфту 27 подъемному валу 25. Обратное вращение подъемного вала осуществляется при введенных в зацепление зубчатых колесах 20—23. Цепные передачи 3 и 26 обеспечивают две обратные скорости барабана лебедки.
Промышленностью выпускаются две модификации лебедок типа ЛБУ: ЛБУ-1100М1 и ЛБУ-1100М2 Отличие их заключается в том что во второй модификации применено водяное охлаждение тормозных шкивов. Лебедки ЛБУ-1100 предназначены для комплектации установок БУ-5000. При этом в установках с электроприводом трансмиссия ротора обычно отсутствует а привод ротора осуществляется от отдельного электродвигателя.
ЛебедкаЛБУ-3000 принципиально отличается от всех других отечественных буровых лебедок. В отличие от лебедок с механическими трансмиссиями частота и направление вращения подъемного вала с барабаном в этой лебедке изменяются легко и плавно (бесступенчато) по кривой постоянства мощности. Это достигается за счет непосредственного подсоединения к подъемному валу двух электродвигателей постоянного тока. При спуске колонн приводные электродвигатели работают в режиме генераторов и выполняют функции тормозных машин.
В лебедку ЛБУ-3000 входят три закрытых цепных редуктора смонтированных
на общей раме и служащих одновременно опорами для валов.
Кроме них промежуточный и подъемный валы имеют по одной дополнительной подшипниковой опоре смонтированной на раме. РПД и двигатели привода установлены на отдельных рамах соединенных с рамой лебедки стяжными болтами. Весь лебедочный агрегат устанавливается на бетонном фундаменте.
На раме лебедки с задней стороны находится масляная станцияпредназначенная для смазки подшипников и цепей редукторов.
Лебедки ЛБУ-3000 (У2-300) в буровых установках Уралмаш 300ДЭ Уралмаш 300Э и БУ-15000 установлены под полом буровой. Тормозная рукоятка расположенная у пульта бурильщика соединена системой рычагов и тяг с тормозным валом ленточных тормозов.
4Анализ конструкций буровых лебедок зарубежного производства
Фирмы США выпускают лебедки рассчитанные на самую различную глубину бурения (табл. 1.2) с механическим дизель-гидравлическим и электрическим приводами ([2] табл. II.11). Обычно на лебедках применяют ленточный тормоз который способен к самозатягиванию и хорошо поддается ручному управлению. Дизельный привод для лебедок выполняется в трех вариантах: передача мощности с помощью цепной трансмиссии через гидротрансформатор (дизель-гидравлический привод) и через муфтовые передачи (табл. 1.3) ([табл. II.12).
Таблица 1.2 Технические характеристики лебедок выпускаемых фирмами США
Фирма BradenWinch отделение фирмы BradenIndustries Inc. предлагает широкий выбор лебедок используемых при разработке нефтяных и газовых месторождений. Эти лебедки устанавливают на автомобилях транспортирующих буровые установки. Фирма производит также автомобили тягачи сварочные машины и транспортные средства общего назначения (более подробное описание продукции фирмы приведено в рекламном разделе сборника).
Таблица 1.3 Техническая характеристика муфтовых передач лебедок выпускаемых фирмами США
1Буровая лебедка ЛБУ-1100
-команлоаппарат комплекса АСП;2-пульт бурильщика;3-корпус масляной ванны вала;4-маталлическая рама;5-вал рукоятки управления ленточным тормозом;6-воздухопровод;7-подъемный вал с барабаном;8-стойка балансера;9-цепная передача;10-корпус масляной ванны цепной передачи;11-вал трансмиссия ротора;12-выносная опора;13-кулачковая муфта;14-электомагнитный тормоз;1516-промежуточный кожух.
2 Буровая лебедка ЛБУ-1200
-привод датчика подач;2-вал подъемный;3-воздухопровод;4-маслянная ванна тихой скорости;5-томоз ленточный;6-кожух цепной передачи;7-шайба;8-трансмиссия ротора;9-рама лебедки;10-винт;11-электрооборудоваие лебедки;12-вал трансмиссионный.
3 Буровая лебедка Б7.02.00.000
-вертлюг;27810-кожухи;311-муфты;4-система смазки;5-коробка передач;6-вал привода ротора;9-ускоритель талевого каната;12-гидротормоз;13-рама лебедки;14-тормоз ленточный.
4 Буровая лебедка ЛБУ-750.
-рама;2-шинно-пневматическая муфта;3-кронштейн;4-тормозной шкив;5-барабан;6-кулочковая муфта;7-электрооборудование.
Техническое предложение. Пневматический тормоз буровой лебедки.
1 Описание модернизации
Известен ленточный тормоз буровой лебедки. Он состоит из двух стальных лент оснащенных фрикционными колодками. Торможение осуществляется путем прижатия рычажной системой или пневмоцилиндром лент с колодками к тормозным шкивам барабана лебедки.
Недостатком этого тормоза является неполное использование поверхности тормозных шкивов (угол обхвата «300°) неравномерный износ тормозных колодок и затраты значительных физических усилий бурильщика при торможении.
Известен тормоз для быстрой остановки вращающихся валов.
Этот тормоз выполнен на базе шинно-пневматической муфты и имеет обод на котором закреплены резинокордный баллон и металлические колодки облицованные фрикционными накладками и тормозной шкив. Торможение осуществляется путем подачи в баллон сжатого воздуха из пневмосистемы буровой установки с последующим прижатием фрикционных накладок к тормозному шкиву.
Недостатком этого тормоза является отсутствие возможности проведения ремонтно-профилактических работ на буровой без демонтажа лебедки.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является тормоз буровой лебедки. Он состоит из верхней и нижней частей образующих (составляющих) обод и резинокордного баллона с колодками облицованными фрикционными накладками. Тормоз выполнен из отдельных частей каждая из которых имеет независимоепневмоуправление. Тормоз снабжен дистанционно управляемым стопорным подпружиненным пальцем установленным на раме лебедки с возможностью фиксации и расфиксации.
Недостатком этого тормоза является низкий срок его службы вследствие быстрого износа пары фрикционная накладка - тормозной шкив обусловлена длительностью времени выхода из контакта.
Задачей изобретения является увеличение срока службы за счет ускорения процесса расцепления фрикционных накладок от тормозного шкива при спуске бурильного инструмента в скважину.
Указанная задача решается тем что тормоз буровой лебедки включающий автономные с независимым пневмоуправлением разъемные части каждая из которых включает резинокордные баллоны с тормозными колодками облицованными фрикционными накладками закрепленные на ободе и стопорный подпружиненный палец установленный на раме согласно изобретению разъемные части попарно соединены коромыслами между которыми установлена пружина причем коромысла шарнирно закреплены на ободе и расположены между резинокордным баллоном и тормозными колодками.
На фигуре 1 представлен общий вид бурового тормоза на фигуре 2 - разъемная часть.
Буровой тормоз (фигура 1) состоит из разъемных частей с независимымпневмоуправлением. Каждая разъемная часть включает резинокордные баллоны 1 2 колодки 3 облицованные фрикционными накладками 4 закрепленные на ободе 5. Обод 5 состоит из верхней и нижней частей. Разъемные части попарно соединены двумя коромыслами (двуплечими рычагами) 6 и 7 соответственно плечи 6а и 7а прилегают к резинокордным баллонам 1 и 2 а плечи 6б и 7б прилегают к тормозномушкиву 8 (фигура 2). Коромысла (рычаги) 6 и 7 шарнирно закреплены на ободе 5 и повернуты относительно друг друга на 180°. На плечах коромысел (рычагов) 6б и 7б соприкасающихся с тормозным шкивом 8 крепятся колодки 3 с фрикционными накладками 4. Между коромыслами (рычагами) 6 и 7 установлены пружины 9. При проведении работ по спуску резинокордные баллоны 1 и 2 оснащенные пружинами способствуют наиболее быстрому расцеплению фрикционных накладок 4 с тормозным шкивом 8.
Каждая часть тормоза имеет независимоепневмоуправление включающее штуцер 10 и соединительные трубки 11 для подвода и спуска воздуха. Сжатый воздух из пневмосистемы буровой установки через штуцер 10 и трубки 11 подводится в резинокордные баллоны 1 и 2. Фрикционные накладки 4 обхватывают всю поверхность трения соответствующего тормозного шкива 8 лебедки. Для фиксации барабана лебедки в заторможенном состоянии в период длительных остановок установлен дистанционно управляемый стопорный подпружиненный палец (на фигурах не показан) фиксирующий барабан лебедки на раме.
Тормоз буровой лебедки работает следующим образом.
Для обеспечения работ по спуску бурового инструмента необходимо дефиксировать барабан лебедки освободив стопорный палец (если лебедка была зафиксирована) затем в резинокордные баллоны 1 и 2 нагнетают воздух за счет этого баллоны увеличиваются в объеме а плечи 6а и 7а (примыкающие к баллону) соответствующих коромысел (рычагов) 6 и 7 опускаются вниз пружины 9 расположенные между коромыслами (рычагами) 6 и 7 сжимаются. Плечи 6б и 7б примыкающие к тормозному шкиву приподнимаются. Колодки 3 с фрикционными накладками 4 отходят от тормозного шкива 8 буровая лебедка растормаживается и происходит спуск инструмента.
Для завершения операции спуска сжатый воздух через штуцеры сбрасывается из резинокордных баллонов 1 и 2 они сжимаются и примыкающие к ним плечи 6аи 7а соответствующих коромысел (рычагов) 6 и 7 приподнимаются за счет этого пружины 9 разжимаются и соответствующие противоположные плечи 6би 7б коромысел (рычагов) 6 и 7 опускаются фрикционные накладки 4 прижимаются к тормозному шкиву 8. Происходит торможение буровой лебедки.
Положительный эффект при использовании предлагаемого тормоза буровой лебедки достигается за счет повышения срока его службы путем сокращения времени выхода из контакта пары фрикционная накладка - тормозной шкив. А также при разрыве шланга подводящего воздух или при отказе компрессора торможение будет происходить автоматически за счет пружин.
В процессе патентно-информационного обзора были рассмотрены различные виды буровых лебедок. Была проведена модификация выбранного из патентно-информационного обзора прототипа.
Сущность модификации заключается в том что благодаря новой конструкции тормоза достигаетсяположительный при его эксплуатации: достигается за счет повышения срока его службы путем сокращения времени выхода из контакта пары фрикционная накладка - тормозной шкив. А также при разрыве шланга подводящего воздух или при отказе компрессора торможение будет происходить автоматически за счет пружин а так же значительно упрощается процесс ремонта.
Расчет обсадных колонн
Диаметр эксплуатационной колонны Dэксп=146мм.
Расстояние от устья скважины:
- до башмака колонны L=3100м;
- до башмака предыдущей колонны L0=1860м;
-до уровня жидкости в колонне H=960м (при испытании на герметичность);
-до уровня жидкости в колонне H=1460м (при освоении скважины).
- цементного раствора за колонной γц=18200 Hм3 ;
- испытательной жидкости γж=10000 Нм3;
- бурового раствора за колонной γр=16000 Hм3;
- жидкости в колонне γв=9000 Hм3 (при освоении);
- жидкости в колонне γв=8000 Hм3 (в период ввода в эксплуатацию);
- жидкости в колонне γв=8800 Hм3 (при окончании эксплуатации).
Эксплуатационный объект расположен в интервале 3000-3100м.
Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n1=11.
Диаметры обсадных колонн:
При диаметре э.к. 146 мм дебит скважины от 150 до 300 с. Зазор между муфтой и стенкой скважины должен быть менее 25мм.
По данным ГОСТ 26474-85 принимаем ближайший стандартный диаметр долота равный =1905 мм.
Диаметр муфты под эксплуатационную колонну:
Диаметр промежуточной колонны:
По данным ГОСТ принимаем ближайшее стандартное значение равное 219мм.
По данным ГОСТ принимаем ближайшее стандартное значение равное 2699 мм.
По данным ГОСТ принимаем ближайшее стандартное значение равное 294мм.
По данным ГОСТ принимаем ближайшее стандартное значение равное 3492мм.
Диаметр направляющей:
По данным ГОСТ принимаем ближайшее стандартное значение равное 377мм.
Построение эпюр внутренних давлений
В период ввода скважины в эксплуатацию:
По окончании эксплуатации:
Строим эпюру (рисунок 7)
Рисунок 7 – Эпюра внутренних давлений
Построение эпюр наружных давлений:
Наружное давление для незацементированной зоны:
Наружное давление для зацементированной зоны:
В интервале открытого ствола с учетом пластового давления:
Строим эпюру (рисунок 8).
Рисунок 8 – Эпюра наружных давлений
Наружное давление с учетом давления составного столба тампонажного или бурового раствора по всей длине скважины на момент окончания цементирования:
Построение эпюр избыточных наружных давлений
Избыточное наружное давление на момент окончания цементирования:
Избыточное наружное давление для процесса испытания колонны на герметичность снижением уровня.
В незацементированной зоне:
В зацементированной зоне:
Избыточное наружное давление при освоении скважины.
Избыточное наружное давление по окончании эксплуатации.
В не зацементированной зоне:
Строим эпюру избыточных наружных давлений (Рисунок 4.3).
Построение эпюры избыточных внутренних давлений при испытании на герметичность в один прием без пакера
Рисунок 9 – Эпюра избыточных наружных давлений
Строим эпюру избыточных внутренних давлений (Рисунок 10).
Расчет избыточных наружных давлений производим по обобщенным значениям полученным ранее (эпюра избыточных наружных давлений) для стадий освоения и окончания эксплуатации скважины а внутренних для процесса испытания колонны на герметичность (эпюра избыточных внутренних давлений):
По приложению 2 находим что этому давлению соответствуют трубы группы прочности Д с толщиной стенки для которых .
Длина 1-й секции Вес ее
Рисунок 10 – Эпюра избыточных внутренних давлений
По эпюре определяем расчетное давление РНИZна уровне верхнего конца 1-й секции на глубине ; . Этому давлению при соответствуют трубы группы прочности Д с толщиной стенки для которых .
Определяем значение для труб 2-й секции для условий двухосного нагружения с учетом растягивающих нагрузок от веса 1-й.
Этому значению соответствует глубина спуска 2-й секции равная следовательно уточненная длина 1-й секции а вес ее .
Для 3-й секции выбираем трубы группы прочности Д с . Вычислим предварительную длину первой секции 2150-1230=920 м а вес ее
Растягивающие нагрузки от веса двух первых секций:
Определим величину для условий двухосного нагружения с учетом значений растягивающих нагрузок от веса двух первых секций:
Уточненная глубина спуска 3-й секции:
Уточненная длина 2-й секции:
Уточненный вес 3-й секции:
Растягивающие нагрузки от веса двух первых секций (уточненные):
Длину 3-ой секции выбираем из расчета на растяжение (:
Для 3-й секции достаточна длина 1070м.
Результаты расчета эксплуатационной обсадной колонны занесем в таблицу 4.1.
Примечание: счет секций ведется снизу вверх.
Таблица 4.1 - Конструкция обсадной колонны 168мм
Расчет бурильной колонны
Таблица 5.1 - Исходные данные к расчету бурильной колонны
Вид технологической операции
К началу проведения операции спущена промежуточная колонна диаметром мм
Бурение ведется под эксплуатационную колонну диаметром мм
Частота вращения колонны обмин
Давление бурового раствора
Нагрузка на долото тс
Необходимо определить типы утяжеленных бурильных труб и длины ступеней компоновки УБТ. Так как бурение – роторное выбираем трубы УБТС-2.
Для неосложненных условий бурения выбираем по таблице для 1-й ступени УБТС-2 с наружным диаметром внутренним диаметром и массой 1м УБТ Эти трубы имеют необходимую жесткость при бурении под эксплуатационную колонну диаметром 146 мм.
Условие на жесткость:
Для обеспечения плавного перехода по жесткости от УБТ к бурильным трубам:
Так как условие не выполняется:
Условие выполняется. Выбор УБТ окончен.
Выбираем длины переходных ступеней равными 25м и вычисляем длину основной ступени УБТ.
Окончательно принимаем .
Общий вес компоновки УБТ:
Рассчитаем промежуточные опоры.
Между первой и второй секцией УБТ:
Минимальное количество опор:
Будем использовать трубы типа ТБВ и ТБВК (ГОСТ 631-75) диаметром 102 мм с толщинами стенок 8 9 10мм и группами прочности Д К Е Л.
Сформируем последовательность труб (Таблица 5.2).
Для труб ТБВК ограничение на длину секции – 250м.
Минимально допустимую длину секции примем равной 500 м (кроме труб ТБВК).
БТ №1 не соответствует условиям для компоновки 1-ой над УБТ секции.
Таблица 5.2 - Последовательность бурильных труб.
Из представленной последовательности условиям для компоновки 1-ой секции над УБТ соответствуют только БТ №13 которая удовлетворяет также требованиям предъявляемым к наружным диаметрам тела трубы и замкового соединения.
Проверяем БТ №13 на соответствие расчетным запасам прочности по установленным нормативным значениям.
Длина полуволны при вращении колонны:
Длина полуволны в нейтральном сечении:
Стрела прогиба бурильной колонны:
Крутящий изгибающий момент:
Изгибающее напряжение в теле трубы:
Амплитуда переменных напряжений изгиба:
Коэффициент запаса прочности:
Что больше нормативного значения .
Предельное (соответствующее пределу текучести материала) избыточное внутреннее давление:
Проверяем условия прочности для избыточного внутреннего давления:
Таким образом бурильная труба №13 удовлетворяет всем соответствующим требованиям.
В связи с тем что длина секции бурильных труб №13 равна 250м проверяем секции на статическую прочность в верхнем сечении.
Напряжения растяжения:
Допускаемые напряжения:
Проверка на статическую прочность в верхнем сечении пройдена.
Для компоновки второй секции КБТ рассмотрим бурильную трубу №1 с параметрами: Эта труба соответствует условиям:
- По наружным диаметрам тела трубы и замкового соединения;
- По избыточному внутреннему давлению.
По формулам соответственно получаем:
Заметим что труба №1 имеет наименьшее допускаемое внутреннее избыточное давление из всех труб представленных для проектирования. В связи с тем что это допускаемое давление выше действующего давления и кроме того все остальные трубы соответствуют по диаметру тела и замкового соединения необходимым условиям в дальнейшем расчете остается проверять трубы только на сопротивление усталости.
Если нагрузка на долото создается полностью за счет веса КНБК и нейтральное сечение находится под УБТ растягивающую нагрузку определяют при .
Что больше нормативного значения
Общая длина скомпонованной части БК равна:
Оставшаяся для компоновки длина составляет:
Для компоновки 3 секции бурильной колонны рассмотрим БТ№2 с параметрами:
пас прочности по касательным напряжениям:
Так как глубина бурения
Таким образом в результате проведенного проектировочного расчета бурильная колонна скомпонована полностью.
3 Расчет замковых соединений
Наиболее нагруженными являются замковые соединения бурильных труб расположенных на устье скважины.
Определим осевые нагрузки и крутящие моменты:
Определяем наибольшее допускаемое значение осевой нагрузки воспринимаемой ЗС при Согласно приложению 24 для ЗШ-133:
Что значительно превышает действующую нагрузку.
Вычисляем допустимые крутящие моменты при :
и выше действующего крутящего момента.
Проверяем условия по возможности довинчивания замкового соединения.
Таким образом комбинация действующей осевой нагрузки и крутящего момента является допустимой даже для наиболее нагруженного верхнего сечения бурильной колонны и эти нагрузки в сочетании не вызывают довинчивания ЗС.
Следовательно замковые соединения ЗШ-133 (ЗШК-133) не вносят каких-либо ограничений на применение полученной компоновки БК. При этом затяжки ЗС должны быть для всех секций равны
4 Расчет наибольших допускаемых глубин спуска секций бурильной колонны в клиновом захвате
Коэффициент охвата для ПКР-560 .
Определяем допускаемую глубину спуска каждой секции бурильных труб.
Что значительно больше принятой длины этой секции .
Что больше длины этой секции .
Таким образом вся спроектированная бурильная колонна может быть спущена до глубины 2500м с использованием клинового захвата ПКР-560.
Результаты расчета бурильной колонны сведем в таблицу 5.3. Секции в таблице указаны снизу-вверх.
Таблица 5.3 - Конструкция бурильной колонны
При выполнении курсового проекта я изучил типы буровых лебедок. Провел модернизацию буровой лебедки ЛБУ – 1200. Буровая лебедка предназначена для проведения спуско-подъемных операций.
Список использованных источников
СТО 4.2–22–2009 Система менеджмента качества. Организация учета и хранения документов. Введ. впервые; дата введ. 22.12.2009. Красноярск: ИПК СФУ 2009. 41 с.
Даниленко О.Д. Джафаров К.И. Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин : учеб.пособие науч. изд. М.1997. РД 39-71-0001-89.
Валов В.М. Даниленко О.Д. Инструкция по расчету бурильных колонн : учеб.пособие науч. изд. М.1997.РД 39 0147014 502-85.

icon Титульный лист.docx

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов
по дисциплине «Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин»
Расчетно-пояснительная записка
подпись дата должность ученая степень инициалы фамилия
номер группы номер зачетной книжки подпись дата инициалы фамилия
up Наверх