title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Буровые установки и агрегаты для роторного бурения

Буровые установки и агрегаты для роторного бурения

Скважины на воду при роторном способе бурения в основном сооружают самоходными буровыми установками УРБ-3АМ, УРБ-2А, УРБ-2,5А, УБВ-600, агрегатами 1БА15В и 2БА15Н.
Установка УРБ-3АМ (рис. 29). Применяют ее для бурения скважин глубиной до 300 м. Буровой насос и глиномешалку, входящие в комплект установки, перевозят отдельно, и при работе размещают около установки. Для их монтажа используют стрелу, установленную на мачте, с талью грузоподъемностью 2 т. Максимальная подача насоса 6,5 л/с, максимальное давление — 6,3 МПа.

Управление установкой сконцентрировано у поста бурильщика. Ротор приводится во вращение от приводного двигателя через коробку передач. От коробки передач приводятся в действие также лебедка, масляный насос гидросистемы и буровой насос, а непосредственно от вала приводного двигателя получает вращение генератор мощностью 8 кВт.
Лебедка (рис. 30) обеспечивает спуск и подъем бурильных и обсадных труб, ловильного инструмента, выполнение вспомогательных работ (поднятие и подтаскивание тяжестей). Вращение валу 3 передается от коробки передач через двухрядную цепную передачу и звездочку 15, а барабану 17 — от двухдисковой муфты, вмонтированной в тормозной шкив барабана. Включают муфту перемещением бугеля 4. При этом нажимные рычаги 6, установленные на осях в диске 13, накатываются роликами на конусную часть втулки и упираются в выступ гайки диска 7, который сжимает диски 9, 12, 13. Средние диски связаны с тормозным шкивом барабана через венцовую шестерню 8, запрессованную в тормозном шкиве, а задний неподвижно закреплен на валу барабана. Поэтому при сжатии средних дисков вращение от вала барабана через диски фрикционной муфты передается на барабан. Барабан, вращаясь, наматывает талевый канат. Расцепление дисков при выключении муфты облегчают три пружины 18, отжимающие передний диск от заднего. Затормаживают барабан тормозом 11. Плавной подачи бурового снаряда в забой скважины по мере ее углубления достигают растормаживанием барабана. Для удобства управления установкой рычаг 1 вынесен ближе к посту бурильщика. С тормозной лентой барабана он связан системой тяг, позволяющих регулировать натяжение ленты по мере ее износа. В свободном состоянии тормозная лента позволяет легко вращать барабан вручную, а в заторможенном — обеспечивает его остановку. Положение тормозного рычага лебедки фиксируют специальным небольшим ленточным тормозом, смонтированным на рычаге тормоза 11.

Ротор (рис. 31) передает вращение от двигателя буровому снаряду, а также удерживает на весу колонну бурильных (или обсадных) труб при спуско-подъемных операциях и при наращивании бурильной колонны. Стол ротора имеет внутреннее отверстие, через которое опускают в скважину долото, бурильные и обсадные трубы. В это отверстие при бурении вставляют большой 4 и малый 5 съемные вкладыши. Малый вкладыш имеет внутреннее отверстие квадратного сечения, через которое пропускают ведущую трубу. Соскальзывание вкладыша с ведущей трубы предотвращает нижний переводник, навинченный на ее нижний конец. С помощью вкладышей вращение от стола ротора передается ведущей трубе и через колонну бурильных труб долоту. Одновременно ведущую трубу, а вместе с ней и буровой снаряд можно свободно опускать вниз внутри малого вкладыша. Специальное устройство предохраняет вкладыши от произвольного выскакивания из стола ротора при бурении. При спуске в скважину обсадных труб большой вкладыш вынимают. Если же диаметр обсадных труб превышает проходное отверстие ротора (250 мм), то его снимают с рамы установки. Вращающиеся части ротора смазывают маслом, заливаемым в корпус. Уровень масла контролируют щупом через контрольную пробку 7. Чтобы промывочная жидкость не попадала в корпус, в верхней его части устроен кольцевой замок из выступов, входящих в кольцевые пазы стола ротора.

Мачта установки имеет максимальную грузоподъемность 10 т. Высота ее до оси кронблока 16 м. Она состоит из двух верхних и одной нижней секций. Нижняя секция шарнирно связана с рамой установки, а верхние — также шарнирно с нижней. При транспортировке мачту укладывают на стойку рамы горизонтально, а верхние секции разъединяют около кронблока и располагают вдоль нижней. Поднимают и опускают мачту телескопическими гидравлическими домкратами. В рабочем положении она опирается на две ноги, оснащенные винтовыми домкратами, которые разгружают рессоры и задние колеса автомобиля, и дополнительно крепится канатными растяжками. В верхней части ее установлен двухроликовый кронблок, который вместе с канатом и однороликовым талевым блоком с серьгой составляет талевую систему. Мачта снабжена специальными направляющими, по которым перемещается траверса вертлюга-сальника и которые препятствуют раскачиванию и проворачиванию корпуса вертлюга-сальника вместе с ведущей трубой при бурении. Траверса имеет два ролика, скользящих по направляющим. Один из роликов откидной, что позволяет легко завести траверсу в направляющие.
Вертлюг-сальник (рис. 32) подводит промывочную жидкость во вращающуюся бурильную колонну. Во время бурения корпус его не вращается. Основная вращающаяся деталь — шпиндель 20. Он воспринимает массу бурильных труб. Вертлюг-сальник с ведущей трубой соединяет замок. Одновременно этот замок является корпусом сальника и предотвращает вытекание промывочной жидкости и падение давления в нагнетательной линии. Для смазки вращающихся частей в корпус вертлюга-сальника заливают масло. Утечку масла из корпуса предотвращает сальник, закрепленный в нижней части корпуса фланцем.

Установки УРБ-2А и УРБ-2,5А. Предназначены для бурения скважин глубиной до 300 м. Характерная их особенность — двухбарабанная лебедка с независимым включением барабанов, что ускоряет и значительно облегчает спуско-подъемные операции с бурильной колонной. Установки оснащены также механизмами подачи бурового снаряда, позволяющими создавать осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент при бурении неглубоких скважин. В качестве приводного двигателя используют двигатель автомобиля, который транспортирует буровую установку.
Установка УБВ-600. Применяют ее для бурения скважин глубиной до 600 м начальным диаметром 500 мм. Она состоит из двух блоков — бурового и насосного, смонтированных на шасси автомобиля КрАЗ-257. Двигатель автомобиля можно использовать в качестве аварийного для привода механизмов бурового блока. Насосный блок включает в себя два буровых насоса 9МГр, компрессор производительностью 5,3 м3/мин и генератор мощностью 30 кВт.
Агрегат 1БА15В. Предназначен для бурения скважин глубиной до 500 м начальным диаметром 490 мм. Он имеет буровой и компрессорно-силовой блоки, двухосный прицеп для перевозки буровых труб и инструмента, может быть укомплектован насосно-силовым блоком. Компрессорно-силовой и насосно-силовой блоки монтируют на двухосных прицепах. Они работают от отдельных приводных двигателей. Компрессорно-силовой блок предназначен для проведения пробных откачек воды при использовании эрлифтных установок. Насосно-силовой блок применяют, когда насос бурового блока не обеспечивает достаточной подачи в скважину промывочной жидкости (при бурении скважин большого диаметра, высокой скорости бурения и др.) или не развивает достаточного давления (при бурении глубоких скважин). На кем установлен буровой насос 9МГр, обеспечивающий подачу до 16,7 л/с.
Буровой блок включает ротор, лебедку, буровой насос, мачту с кронблоком и гидравлическими домкратами подъема, компрессор и воздухосборник пневматической системы, коробки отбора мощности и передач, пульт управления и генератор (смонтированы на шасси автомобиля МАЗ-500), глиномешалку вместимостью 0,75 м3, талевый блок, вертлюг-сальник и гидравлический индикатор веса. Управление основными его механизмами — пневматическое, дублируется рычагами.

Работает агрегат следующим образом (рис. 33). От ходового двигателя 1 вращение через коробку передач 2 автомобиля и карданный вал поступает на коробку отбора мощности 3, а от нее передается всем механизмам бурового блока или на задний мост автомобиля (в транспортном положении). Непосредственно от коробки отбора мощности вращение через клиноременные передачи получают генератор 4, компрессор пневмосистемы 20 и тахогенератор 22, а через зубчатую передачу — масляный насос 21 гидравлической системы. Привод механизмов бурового блока возможен также через карданный вал 23 коробки отбора мощности от двигателя компрессорно-силового или насосно-силового блоков. От коробки отбора мощности вращение через карданный вал 5 поступает на ведущий вал коробки передач 8 и от нее распределяется на лебедку 9, ротор 12 и буровой насос 6. Вращение от ротора передается на ведущую трубу 15, в верхней части которой находится вертлюг-сальник 16. Включают механизмы агрегата с помощью пневмокамер 7 и 10 и пневматических кранов. Сжатый воздух в пневмосистему поступает от автомобильного компрессора 24 или компрессора 20, установленного на раме бурового блока.
Лебедка бурового агрегата 1БА15В имеет такую же конструкцию и служит для тех же целей, что и лебедка буровой установки УРБ-3АМ, но управлять ее фрикционной муфтой и тормозом можно как вручную, так и с помощью пневматической системы. Грузоподъемность лебедки 5,2 т.
Ротор агрегата также в основном аналогичен ротору установки УРБ-3АМ. Размер проходного отверстия его стола 410 мм. Стол в неподвижном состоянии можно застопорить специальным фиксатором. Большой вкладыш ротора выполнен из двух половин, что облегчает работу с ним.
Мачта агрегата трехсекционная сварная. Высота ее до оси кронблока 18 м, максимальная грузоподъемность 20 т. Дополнительную устойчивость мачте придают канатные растяжки.
Все описанные выше буровые установки и агрегаты оснащены поршневыми горизонтальными двухцилиндровыми насосами двойного действия: УРБ-3АМ и 1БА15В — насосами НБ-32, НБ-40 или НБ-50; УРБ-2А и УРБ-2ДА — насосами 11ГрИ. Поршневые насосы (рис. 34) обеспечивают постоянную и равномерную подачу промывочной жидкости на забой скважины, имеют повышенную износоустойчивость и работают по принципу вытеснения жидкости из цилиндра поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение. При движении поршня в одну камеру цилиндра промывочная жидкость всасывается, а из другой выталкивается. Подачу и давление в насосах меняют с помощью сменных цилиндровых втулок разного внутреннего диаметра или изменением частоты вращения приводного вала 1. При установке втулок малого диаметра подача насоса снижается, а давление, развиваемое им, повышается. Расход промывочной жидкости при постоянной подаче насоса регулируют обычно трехходовым регулировочным краном: излишнюю жидкость отводят обратно в отстойник. Для сглаживания пульсации промывочной жидкости и равномерного поступления ее в нагнетательную линию на насосе устанавливают воздушный колпак или компенсатор.

Поршневой насос должен развивать давление, необходимое для преодоления потоком жидкости гидравлического сопротивления, возникающего в бурильных трубах, кольцевом зазоре между колонной бурильных труб и стенками скважины, в нагнетательном шланге, ведущей трубе и вертлюге-сальнике. При бурении мелких (глубиной до 250 м) скважин применяют насосы с рабочим давлением 2...2,5 МПа, глубоких (250 м и глубже) — 4 МПа и более.
Давление промывочной жидкости в нагнетательной линии контролируют с помощью манометра, устанавливаемого на воздушном колпаке. Все буровые насосы имеют предохранительные клапаны, срабатывающие при превышении допустимого давления и сбрасывающие промывочную жидкость обратно в отстойник. К их всасывающему патрубку присоединяют резинотканевый шланг внутренним диаметром 100...150 мм с металлическими спиралями. Другой конец шланга опускают в отстойник. Он имеет приемный клапан, облегчающий пуск насоса при большой высоте всасывания и предотвращающий попадание в насос крупных частиц шлама. Для предотвращения засорения сетки приемного клапана шланг не должен доходить до дна отстойника на 20 см. Чтобы избежать подсоса воздуха, шланг погружают в промывочную жидкость на глубину не менее 30 см.
На нагнетательном патрубке насоса закрепляют буровой шланг из многослойного резинотканевого материала, рассчитанный на рабочее давление до 10 МПа, длиной в зависимости от высоты мачты 10...18 м, внутренним диаметром 38 и 50 мм. Другой конец нагнетательного шланга присоединяют к вертлюгу-сальнику.
Высота всасывания поршневых насосов не превышает 7 м и снижается с увеличением плотности и температуры промывочной жидкости, длины всасывающего шланга и числа ходов поршня.

title-icon Подобные новости