Современные отечественные буровые лебедки в основном вы-полняются по двум компоновочным схемам:
лебедка со всеми компонующими сборками монтируется на одной общей раме; эти лебедки имеют один главный вал, приво-димый в движение цепными трансмиссиями от коробки передач (ЛБ-750, ЛБУ-1100, ЛБУ-1700 и др.);
двух- и трехвальные лебедки, в которых собственно лебедка совмещена с КПП и представляет собой один агрегат (У2-2-11, У2-5-5идр.).
На рис. IV.1 показана одновальная лебедка ЛБ-750, смонти-рованная на общей раме / с вспомогательным тормозом 7 и стан-цией управления 8. Эта лебедка имеет главный вал с бараба-ном 5, цепные трансмиссии Зяб, главный тормоз 4 и тормозную рукоятку 2, которая служит для управления лебедкой с поста бурильщика.
На рис. IV.2 приведен подъемный агрегат, состоящий из двух блоков -- одновальной буровой лебедки ЛБУ-1100 4 и КПП 6,-- которые транспортируются отдельно, а при монтаже соединяют-ся в один агрегат. Цепные трансмиссии передач привода бара-банного вала лебедки от КПП «тихой» 5 и «быстрой» 7 скоро-стей закрыты кожухами. Они включаются оперативными пневма-тическими фрикционными муфтами с пульта управления 1, Расположенного на полу 2 буровой. Главным тормозом лебедки управляют удлиненной тягой 3 также с поста бурильщика.
Двух- и трехвальные лебедки в настоящее время почти не изготовляются, но на нефтепромыслах они еще применяются.
РОТОРЫ
НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО
Роторы предназначены для вращения вертикально подвешен-ной бурильной колонны с частотой 30--300 об/мин при роторном бурении или восприятия реактивного крутящего момента при бурении забойными двигателями. Они служат также для поддер-жания на весу колонн бурильных или обсадных труб, устанавли-ваемых на его столе на элеваторе или клиньях. Роторы также ис-пользуются при отвинчивании и свинчивании труб в процессе СПО, ловильных и аварийных работ. Ротор представляет собой как бы конический зубчатый редуктор, ведомое коническое коле-со которого насажено на втулку, соединенную со столом. Верти-кальная ось стола расположена по оси скважины.
На рис. V.1 показана схема ротора. Стол 5 имеет отверстие диаметром 250--1260 мм в зависимости от типоразмера ротора. В отверстие стола устанавливают вкладыши 7 и зажимы ведущей трубы 6, через которые передается крутящий момент. Большое коническое колесо 4 передает вращение столу ротора, укреплен-ному на основной 3 и вспомогательной 2 опорах, смонтированных в корпусе 1, образующем одновременно масляную ванну для смаз-ки передачи и подшипников.
Сверху стол защищен оградой 8. Быстроходный ведущий вал 10 расположен горизонтально на подшипниках 11, воспринимаю-щих радиальные и горизонтальные нагрузки. Вал 10 приводится: во вращение от цепной звездочки 12 или с помощью вилки кар-данного вала, расположенной на конце вала. Ротор снабжен сто-пором 9, при включении которого вращение стола становится не-возможным. Фиксация стола ротора необходима при СПО и бу-рении забойными двигателями для восприятия реактивного момента.
Привод ротора в буровых установках с расположением ле-бедки на полу буровой осуществляется цепной трансмиссией от лебедки или от КПП карданной передачей, при установке лебед-ки ниже пола буровой -- дополнительной трансмиссией от лебед-ки или индивидуальным приводом от электродвигателя постоян-ного тока (рис. V.2), располагаемой под полом буровой. Такая конструкция обеспечивает свободное пространство для работы персонала буровой бригады.
КОНСТРУКЦИИ РОТОРОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Ротор Р-560 (рис. V.3) состоит из следующих основных сбо-рок и элементов. Станина 7-- основной элемент ротора. Обычно она представляет собой стальную отливку коробчатой формы, внутри которой смонтированы основные сборки и детали. Внут-ренняя полая часть станины -- масляная ванна для смазки кони-ческой зубчатой пары и подшипников опор стола ротора и при-водного вала.
Стол ротора 2 -- основная вращающаяся часть, приводящая во вращение через разъемные вкладыши 4 и зажимы 5 ведущую трубу и соединенную с ней спущенную в скважину бурильную колонну. Стол ротора монтируется на двух шаровых опорах -- главной 3 и вспомогательной 8. Главная опора 3 воспринимает динамические циклически действующие нагрузки -- радиальную от передаваемого крутящего момента и осевые от трения ведущей трубы о зажимы 5 ротора при подаче колонны и от веса стола ротора, а также статическую нагрузку от веса колонн труб и дру-гих элементов при установке их на стол ротора.
Вспомогательная опора 8 стола служит для восприятия ради-альных нагрузок от зубчатой передачи и осевых ударов при бу-рении или подъеме колонны. Периферийный зазор между стани-ной 7 и столом 2 ротора выполнен в виде лабиринта, предупре-ждающего проникновение бурового раствора и грязи внутрь ста-нины и выбрасывание смазки из ротора при вращении стола. Сверху стол ротора закрыт ограждением /, служащим для уста-новки на нем элеваторов и другого оборудования при СПО и за-щиты операторов.
Горизонтальный приводной вал 6 выполняется обычно в виде отдельной сборки, в которой вал с ведущей конической шестер-ней, насаженной на нем, монтируется на роликоподшипниках во втулке. Сдвоенный радиально-упорный подшипник, воспринимаю-щий радиальные и осевые нагрузки от зубчатой передачи, уста-навливается рядом с конической шестерней. Вторая опора вала -- цилиндрический роликоподшипник. На внешнем конце вала мон-тируется либо цепная звездочка 9 при приводе ротора цепной передачей от лебедки, либо шарнир карданного вала.
Разъемные вкладыши 4, состоящие из двух половин, устанав-ливают в проходное отверстие ротора, верхняя часть которого снабжена квадратной выемкой. Верхняя часть вкладышей также имеет квадратную форму, в которую входят выступы верхней части зажимов 5 ведущей трубы или роликового зажима при бу-рении. При СПО в отверстие вкладышей вставляют конусную втулку для клинового захвата. При бурении зажимы 5 или роли-ковые зажимы закрепляют болтами, оставляют на ведущей трубе и вместе с ней отпускают в отверстие вкладышей 4.
Стопорное устройство 10 служит для фиксации стола ротора. Рукоятка управления стопорным устройством расположена в углублении верхней ограды ротора. В углублении она защищена от повреждений и, кроме того, не мешает работать. При перево-де рукоятки в рабочее положение выдвигается упор, входящий в одну из специальных прорезей на наружной поверхности стола, и препятствует вращению.
Для облегчения труда рабочих и ускорения СПО роторы комп-лектуют пневматическими клиновыми захватами, для чего на роторе предусмотрен кронштейн, к которому присоединяется ме-ханизм подъема и опускания в отверстие ротора клиньев.
Диаметр отверстия в столе ротора и максимальная статиче-ская нагрузка на стол ротора --основные классификационные параметры. Они определяют максимальный диаметр долота и максимальные диаметр и вес обсадной колонны, которая может быть спущена в скважину.
Основные характеристики роторов приведены в табл. V.I.
Для обеспечения взаимозаменяемости внутренние размеры роторов и вкладышей и наружные размеры вкладышей стандар-тизованы. Также стандартизованы длина и диаметр конца при-водного вала ротора и расстояние от оси отверстия стола до плос-кости первого ряда зубьев приводной звездочки, обеспечивающее возможность применения ротора на любой буровой установке.
БУРОВЫЕ НАСОСЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
ФУНКЦИИ И СХЕМА ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Буровые насосы и циркуляционная система выполняют сле-дующие функции:
нагнетание бурового раствора в бурильную колонну для обес-печения циркуляции в скважине в процессе бурения и эффектив-ной очистки забоя и долота от выбуренной породы, промывки, ликвидации аварий, создания скорости подъема раствора в затрубном пространстве, достаточной для выноса породы на по-верхность;
подвод к долоту гидравлической мощности, обеспечивающей высокую скорость истечения (до 180 м/с) раствора из его наса-док для частичного разрушения породы и очистки забоя от вы-буренных частиц;
подвод энергии к гидравлическому забойному двигателю.
На рис. VII. 1 показаны схема циркуляции бурового раствора и примерное распределение потерь напора в отдельных элемен-тах циркуляционной системы скважины глубиной 3000 м при бу-рении роторным способом.
В процессе бурения в большинстве случаев раствор цирку-лирует по замкнутому контуру. Из резервуаров 13 очищенный и подготовленный раствор поступает в подпорные насосы 14, кото-рые подают его в буровые насосы /. Последние перекачивают раствор под высоким давлением (до 30 МПа) по нагнетательной линии, через стояк 2, гибкий рукав 3, вертлюг 4, ведущую трубу 5 к устью скважины 6. Часть давления насосов при этом расходуется на преодоление сопротивлений в наземной системе. Далее буровой раствор проходит по бурильной колонне 7 (бу-рильным трубам, УБТ и забойному двигателю 9) к долоту 10. На этом пути давление раствора снижается вследствие затрат энергии на преодоление гидравлических сопротивлений.
Затем буровой раствор вследствие разности давлений внутри бурильных труб и на забое скважины с большой скоростью выходит из насадок долота, очищая забой и долото от выбурен-ной породы. Оставшаяся часть энергии раствора затрачивается на подъем выбуренной породы и преодоление сопротивлений в затрубном кольцевом пространстве 8 . Поднятый на поверхность к устью 6 отработанный раствор проходит по растворопроводу 11 в блок очистки 12, где из него удаляются в амбар 15 частицы выбуренной породы, песок, ил, газ и другие примеси, поступает в резервуары 13 с устройствами 16 для восстановления его параметров и снова направляется в подпорные насосы.