Назначение талевой системы, Анализ основных параметров и конструктивного исполнения

Талевая система буровых установок служит для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступатель­ное перемещение крюка, на котором подве­шивается колонна, а также для уменьшения силы натяжения струн и конца каната, на­виваемого на барабан лебедки, за счет уве­личения скорости его движения. При помощи талевой системы осуще­ствляется подъем колонны на длину свечи, поддержание свечей, при свинчивании с ко­лонной в процессе спуска, а также различ­ные вспомогательные операции по подъему грузов в процессе бурения скважины.

Талевая система состоит из неподвижной группы шкивов (кронблока, установленного в верхней части буровой вышки) и подвижной группы шкивов (талевого блока), соединенных между собой талевым канатом, один конец ко­торого крепится к барабану лебедки, а второй через механизм крепления неподвижной ветви каната - к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк или автоматический эле­ватор. Для соединения с крюками талевые бло­ки снабжаются серьгой, размещаемой в отвер­стиях кронштейнов, приваренных к нижним концам щек.

Талевые системы могут работать в ре­жиме ручной расстановки бурильных труб и с комплексом механизмов АСП. При ручной расстановке свеч применяют крюкоблоки (крюки, совмещенные с талевыми блоками), а при работе с АСП - талевые блоки с разне­сенными секциями шкивов под траверсы штропов для подвески к ним автоматичес­кого элеватора.

Крюки, присоединяемые к талевому блоку, предназначены:

- для подвешивания вертлюга и буриль­ной колонны при бурении скважины;

-подвешивания с помощью стропов и элеватора колонн бурильных и обсадных труб в процессе спускоподъемных операций;

- подъема, спуска и подтаскивания гру­зов при монтажно-демонтажных работах.

При всех операциях спускоподъёма талевый блок, являющийся подвижной час­тью полиспаста, совершает возвратно-поступательное движение. В зависимости от необходимой грузоподъемности, кратность и схема оснастки полиспаста может быть выбрана различной. Сегодня при выборе и оценке конструкции талевой системы следу­ет иметь в виду, что от ее вида и конструкции во многом зависит скорость спуско-подъем­ных операций, являющаяся важным факто­ром в процессе проводки и ремонта скважин. Возможны следующие виды талевых систем (их оснастка):

- без талевого блока (на прямом контакте);

- с закреплением конца каната на кронблоке;

- с закреплением конца каната к осно­ванию буровой вышки;

- с закреплением конца каната к тале­вому блоку.

Система оснастки с закреплением не­подвижного конца каната к основанию вы­шки, а подвижного конца на барабане лебед­ки является наиболее распространенной. Она позволяет включать датчик для измере­ния величины натяжения в канате. При та­кой оснастке кратность полиспаста равна числу рабочих струн (всех струн, кроме не­подвижного и подвижного концов), т.е. крат­ность полиспаста равна удвоенному числу шкивов (роликов) на талевом блоке.

Применяются оснастки 1x2, 2x3, 3x4, 4x5, 5x6, 6x7, где первые числа указывают на количество шкивов на талевом блоке, а вторые - на кронблоке.

Полиспаст, позволяя получить выигрыш в силе на подвижной струне каната, увеличи­вает длину каната, навиваемого на барабан лебедки пропорционально его кратности. Так, при оснастке 5x6 и подъеме колонны на дли­ну свечи 25 м на барабан необходимо намо­тать 250 м каната. Поэтому естественно, что при конструктивно разумных размерах бара­бана лебедки навивку каната на него прихо­дится производить в несколько слоев.

Основными характеристиками, опре­деляющими назначение подъемного меха­низма и размеры его частей, являются:

- грузоподъемность на крюке Q_кр;

- мощность N_пс;

- скорость движения крюка V_кр;

- высота вышки Н_в;

- число ветвей в талевой системе i_тс.

1 АНАЛИЗ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ

1.1 Анализ кронболока

Кронблок является неподвижной частью талевой системы, монтируется на верхней раме мачты или на подкронблочных балках вышки. Он удержи­вает на весу подвижную часть талевой сис­темы и служит для размещения свободно вращающихся шкивов талевой системы. Со­временные кронблоки ОМЗ совмещены с верхней рамой буровой вышки (кроме ба­шенных вышек) и конструктивно определя­ются типом вышки и схемой талевой систе­мы, принимаемой в зависимости от располо­жения бурового оборудования на основании и внутри вышки. Кронблоки имеют шифры, в которые входят: первая буква завода-изготовителя; комплектность кронблока, грузоподъемность на крюке.

1-рама кронблока; 2-стойки крепления козел; 3-секция шкивов; 4-свободный шкив; 5-шкив вспомогательный

Рисунок 1 - Кронблок УКБ-6-325

В качестве примера рассмотрим шифр кронблока УКБ-6-325 (рис.1):

У - Уралмашзавод, КБ - кронблок, 6 -число шкивов, 325 - допускаемая нагрузка на кронблок в тоннах.

Кронблоки УКБА-6-200, УКБА-6-270 и УКБА-7-500 применяют с вышками башенной конструкции. Они рассчитаны на ручную, а также на механизированную (с по­мощью комплекса механизмов типа АСП) расстановку свечей. Кронблоки УКБА-6-250, УКБА7-320 и УКБА-7-400-1 используют только с А-образными вышками. Они рас считаны на механизированную расстановку свечей с помощью комплекса механизмов типа АСП. Кронблоки Уралмашзавода предназначены для работы только с опреде­ленными типами вышек.

В некоторых случаях ветви каната пере­водятся за пределы вышки на обводных (пара­зитных) шкивах или за счет разворота край­них в оснастке шкивов полиспаста. Корпуса опор под оси шкивов и их сек­ций приварены на раме кронблока, а съем­ные крышки опор крепятся шпильками с гайками. Кожухи шкивов и секций устанавливаются на шпильки поверх гаек крепления крышек опор и фиксируются контргайками. На раме кронблока могут быть установ­лены узлы и устройства, не относящиеся к талевой системе.

Рисунок 2 - Секция шкивов

Кронблок состоит из рамы, секций шкивов, блока шкивов и вспомогательных шкивов. Кожухи секций, шкива выносного и шкивов вспомо­гательных посажены отверстиями полок на свободные кон­цы шпилек разъемных опор рамы и закреплены гайками. Секции шкивов (рис.2) состоят из осей, установленных на подшипниках, зажатых на оси, законтренных винтом, с последующей установкой шплинтов в паз гайки. Шкивы на подшипниках зафиксированы пружин­ными кольцами. Для каждого шкива на торцах оси име­ются масленки для подвода смазки к подшипникам, закрытым по бокам крышками. Ось секции шкивов в разъемных опорах рамы фик­сируется от поворота дюбелем. Шкивы вспомогательные имеют сложную опору вращения, состоящую из двух радиальных подшипни­ков. Пружинное кольцо фиксирует наружные кольца подшипников в ступице шкива. Внутренние кольца подшипников через распорное кольцо, имеющее смазочные канавки, зажаты на оси гайкой, которая застопорена лапчатой шайбой. На торце оси расположена масленка для подвода смазки к подшипниковой опоре, закрытой по бокам крышками. Кронблок монтируется на вышку до ее подъема. Перед пуском кронблока в эксплуатацию необходи­мо произвести технический осмотр и проверку техни­ческого состояния.

Шкивы талевых блоков и кронблоков имеют одинаковый диаметр и одинаковую конструкцию. Каждый шкив должен свободно вращаться независимо от частоты вращения соседнего шкива. Шкив не должен смещаться по оси под действием осевых нагрузок, прижимающих канат к реборде.

Кронблок и талевый блок служат для размещения свободно вращающихся шкивов, по которым проходит канат талевой системы. Кронблок и талевый блок представляют собой конструкцию, в которой группа свободно вращающихся шкивов смонтирована на подшипниках. Оси закрепляют на раме. По числу осей и их креплению кронблоки и талевые блоки конструируют четырех видов - соосные, одноосные, многоосные и комбинированные. В одноосных конструкциях все блоки размещают на одной, а в соос-ных на нескольких неподвижных соосных осях, подшипники монтируют в ступицах шкивов. В многоосных конструкциях оси выполняют несоосными и вращающимися вместе со шкивами в подшипниках, смонтированных в корпусах, укрепленных на раме.

Предпочтительны одноосные конструкции, имеющие меньшие массу и габариты.

Комбинированными выполняются только кронблоки для обеспечения более удобного расположения ведущей струны вне габаритов мачты. В этих конструкциях кронблоков все шкивы, через которые проходят струны подвески талевого блока, монтируются на одной оси.

Соосные кронблоки и талевые блоки по конструкции осей и опор можно выполнять трехопорными, двухопорными и многоопорными.

Поскольку оси кронблока и талевого блока представляют собой нагруженную балку, выбор того или иного конструктивного решения зависит от возможности обеспечить требуемую прочность оси и долговечность подшипников. В двухопорных конструкциях диаметр оси должен быть значительно больше, чем в многоопорных. В многоопорных одноосных конструкциях диаметр оси может быть наименьшим, однако технологически сложно обеспечить равномерное распределение нагрузки по опорам при неразрезанной оси.

При конструировании кронблока прежде всего выбирают его схему в зависимости от предполагаемой нагрузки, числа шкивов, масштабов производства и возможностей завода-изготовителя.

Меньшие размеры и массу имеют одноосные кронблоки без промежуточных опор оси.

Этот кронблок имеет сварную стальную раму, на которой укреплена ось с пятью шкивами, смонтированными на подшипниках. Кронблок рассчитан на максимальную нагрузку 1,4 МН, и такое конструктивное решение обеспечивает прочность, жесткость и удобство обслуживания. Ось кронблока закреплена в двух корпусах, смонтированных на раме. Каждый шкив смонтирован на оси на двух цилиндрических роликоподшипниках, внешние кольца которых зафиксированы в ступице шкива пружинным кольцом, а внутренние — на оси распорными кольцами.

Смазка к подшипникам каждого шкива подается через пресс-масленку по каналу, просверленному в оси.

Многоосные и комбинированные кронблоки выполняют одноярусными (оси находятся на одном уровне) и многоярусными (с разными уровнями расположения осей).

Масса кронблоков с двумя соосными осями на нагрузки на 80 % больше, чем у одноосных конструкций для аналогичных нагрузок. Такие кронблоки имеют габариты по ширине на 10— 15 % больше, чем у одноосных.

1.2 Талевый блок.

Рассмотрим талевый блок на примере УТБ-6-320 (рис.4)

1-щека; 2-шкив; 3-ось;4-подшипник; 5-втулка; 6-кожух боковой;

7-кожух нижний;8-ось; 9-наголовник.

Рисунок 3 - Талевый блок УТБ-6-320

Талевый блок является подвижной частью тале­вой системы. Конструктивно он связан с крюком, который предназначен для подве­шивания бурильных и обсадных колонн при бурении и СПО. По назначению их можно разделить на две группы: талевые блоки для БУ с ручной расстановкой свечей и талевые блоки для работы с комплексами АСП. Применяются талевые блоки с располо­жением шкивов на одной оси и соосные с двумя осями. Блок талевый (рис.3) состоит из пяти шкивов, собранных на оси, установленной в двух щеках. Шкивы установлены на подшипниках, которые за­жаты на оси посредством втулок. Затяжку внутренних колец подшипников производят с помощью фланца болтами. Болты контрятся проволокой. Ось имеет ин­дивидуальные смазочные каналы к подшипникам от масленок и удерживается от проворота стопорной план­кой, приваренной к щеке талевого блока. В верхней части талевого блока устанавливается тра­верса, в нижней - кожух, представляющий собой тру­бы с фланцами, к которым приварен гнутый лист. Тра­верса и кожух обеспечивают параллельность щек тале­вого блока. Необходимый размер обеспечивается про­кладками для ограждения вращающихся шкивов и пре­дохранения каната от соскакивания. Шкивы закрыты кожухами: боковым и нижним. В нижней части талевого блока установлены две оси, с помощью которых талевый блок соединяется с крю­ком. Оси закрепляются шлицевыми гайками и контрят­ся лапчатыми шайбами. К боковым кожухам приварены две скобы, служа­щие для срабатывания ограничителя подъема талевого блока в случае подъема талевого блока выше его край­него верхнего положения. Отечественные конструкции талевых блоков с расположенными на одной оси шкивами применяются только в буровых установках с ручной расстановкой труб. Та­левые блоки могут соединяться с крюком шарнирно или жестко. Талевые блоки, жест­ко соединенные с крюком, называют крюкоблоками. Основными параметрами талевых бло­ков в являются: грузоподъемность и количество шкивов. Эти параметры, как правило, отображаются в обозначении талевого блока УТБ-5-250: У - изготовлен Уралмашзаводом; Т - талевый; Б - блок (для блоков комплексов АСП добавляется буква А); 5 - количество шки­вов; 250 – грузоподъемность).Талевые блоки для работы с комплек­сом механизмов типа АСП. Для работы с применением АСП используются талевые блоки, разделенные в середине на две части для автоматического завода труб внутрь та­левого блока на ось скважины.Талевые блоки состоят из двух секций, соединенных рамой, имеющей в центре тру­бу с вырезом для перемещения бурильной трубы к центру скважины или в подсвечник и для ее центрирования при спуско-подъём­ных операциях. Снизу труба имеет воронку, а сверху закрыта от ударов вертикально на­езжающей трубы головкой, имеющей завод­ную фаску.

Щеки каждой секции соединены в ниж­ней части двумя осями, на которых подвеше­ны траверсы с валиками под штропы авто­матического элеватора, а в верхней - травер­сы с резиновыми амортизаторами для по­садки центратора комплекса АСП. Секции с боков и снизу защищены кожухами, предо­храняющими талевый канат от выпадения из ручьев шкивов. Талевые блоки, в зависимости от грузо­подъемности и диаметра каната, имеют раз­ное количество шкивов или разные их диа­метры.

Таблица 1-Прараметры талевых блоков

Параметры	Типы талевых блоков
УТБА-5-200	УТБА-5-320	УТБА-6-400	УТБА-6-500
Грузоподьёмность, тоннах
Число канатных шкивов
Наружный диаметр шкивов, мм

Продолжение таблицы 1

Профиль жёлоба шкива диаметром, мм
Подшипники,тип		7097152М	7097156М	7097156М
Габаритные размеры, мм: -высота -ширина -ширина в плоскости шкивов
Масса, кг

1.3 Буровые канаты

Стальные талевые канаты являются одним из ос­новных рабочих элементов талевой системы. Соглас­но ГОСТу предусматривается изготовление остальных (талевых) канатов с линейным касанием проволок в прядях, и этот тип обозначается ЛК-РО. Канаты из­готавливаются правой или левой крестовой свивкой. Направление свивки (правое и левое) определяется по правилу винта. В канатах крестовой свивки проволо­ки наружного слоя расположены параллельно оси ка­ната. Канаты комбинированной свивки изготавлива­ют из одинакового числа чередующихся правых и ле­вых прядей. Для оснастки талевой системы буровых установок, в соответствии с принятым на буровых ле­бедках местом крепления ходовой ветви каната и на­правлением его намотки на барабан, применяются талевые канаты правой крестовой свивки. Эти кана­ты изготовляются из светлой проволоки марок В (выс­шая) и 1 (первая) с временным сопротивлением раз­рыву о= 160/180 кгс/мм².

Для снятия внутренних технологических напряже­ний, уменьшения крутящего момента канатов и луч­шего о прессования прядей в канатах производится рих­товка. Процесс рихтовки заключается в дополнитель­ном обжатии каната при пропуске его через несколько секций роликов. Канаты изготавливаются в трех испол­нениях (рис. 3.1).

Исполнение 1 — шестипрядный канат с металличес­ким сердечником (по согласованию с заказчиком может быть заменен сердечником из органического материала).

Исполнение 2 - шестипрядный канат с сердечни­ком органического материала.

Исполнение 3 - шестипрядный канат со стержневым сердечником из искусственных материалов. Каждый ка­нат снабжается биркой, на которой указываются:

- завод-изготовитель;

- заводской номер каната;

- условное обозначение каната;

- длина каната в метрах;

- вес каната брутто в килограммах;

- дата изготовления каната.

Под биркой вкладывается копия сертификата, где даются дополнительные сведения о марке защитной смазки, вид органического сердечника, результата ис­пытаний и др. Талевая система может оснащаться по двум схемам: параллельной или крестовой.

При параллельной оснастке талевой канат последо­вательно огибает шкивы кронблока и талевого блока, и ходовая ветвь каната сбегает на барабан лебедки с крайнего шкива кронблока, а неподвижная ветвь на­правлена с другого крайнего не вращающегося шкива кронблока.

Наиболее рациональной является крестовая схема оснастки, при которой оси таль блока и кронблока расположены во взаимно перпендикуляр­ных плоскостях, а ходовая ветвь сходит со шкива, наи­более близко расположенного к плоскости симметрии барабана лебедки. Крестовая оснастка устраняет рас­качивание талевого блока при подъеме не загруженного элеватора, предотвращает закручивание талевой си­стемы, обеспечивает правильную навивку каната на барабан.

Исполнение 1 Исполнение 2 Исполнение 3

Рисунок 3.1 - Исполнение канатов

Таблица 2-Параметры канатов

Диаметр каната, мм	Разрывное усилие каната,Rк, кН, при временном со противлении разрыву проволок, Gпч, МПа
Канат с органическим сердечником
	350,5	378,8	401,1
	448,7	476,8	504,8
	557,5	592,4	627,2
	671,8	713,8	755,8
Канат с метталическим сердечником
	408,8	434,4	459,9
	512,0	544,0	576,0
	639,4	679,2	719,2
	767,2	815,2	863,1

1.3 Анализ буровых крюков и крюкоблоков

Буровой крюк предназначен для подвешивания бурильных и обсадных колонн.

В процессе бурения крюк удерживает подвешенный на штропе вертикально перемещающийся вертлюг с вращающейся бурильной колонной; воспринимает крутящий момент, возникающий на опоре вертлюга, при вращении бурильной колонны ротором; обеспечивает автоматическое запирание центрального рога после ввода в него штропа вертлюга, когда ведущая труба находится в шурфе при переходе от СПО к бурению, или, наоборот, освобождает штроп вертлюга с ведущей трубой, устанавливаемых в шурф при переходе от бурения к подъему; надежно удерживает в зеве крюка штроп вертлюга при внезапных остановках в скважине спускаемой колонны.

При операциях спуска и подъема крюк обеспечивает: надежное удерживание штропов при спуске и подъеме бурильной или обсадной колонны; легкое поворачивание крюка и манипулирование им в процессе захватывания и освобождения свечей; разгрузку резьб замковых соединений от веса свечи при ее отвинчивании от бурильной колонны; автоматический при подъеме отвинченной от колонны свечи (при операциях ее подъема) на высоту, несколько большую длины замковой резьбы; автоматическую установку элеватора в заданной позиции для захвата очередной свечи из-за пальца вышки или при подъеме для освобождения свечи.

1 - подушка; 2 - ось защелки; 3 - корпус предохранительной защелки; 4 - пружина;

5 - полухомут стопорного устройства; 6 -- фиксатор; 7 - крышка;

8 - гайка; 9 - пружина; 10 - упор­ный подшипник; 11, 15 - оси; 12 - корпус;

13 — стакан; 14-ствол; 16- крюк; 17- боковой рог

Рис.4 Пластинчатый крюк УТБК

Основными параметрами крюкоблоков являются: грузоподъемность и количество шкивов. Эти параметры, как правило, отображаются в обозначении крюкоблока: У - изготовлен Уралмашзаводом; Т - талевый; Б – блок, К – крюк, (для блоков комплексов АСП добавляется буква - А); 5 - количество шки­вов; 250 – грузоподъемность в тоннах). Буровые крюки по конструктивному исполнению бывают одно- и трехрогие, они могут быть литые и пластинчатые. На (рис.4) представлены конструкции крюкоблоков ОМЗ, а в табл.3 приведе­ны их параметры.

Наиболее сложные функции крюк выполняет при работе с бурильными колоннами, и это определяет его конструкцию. Буровой крюк должен быть выполнен из трех рогов: двух боковых и одного центрального. В корпусе крюка размещены его механизмы. Центральный рог крюка служит для захвата штропа вертлюга, два боковых — для захвата штропов элеватора, что позволяет быстро снимать и надевать на крюк вертлюг при переходе от бурения к СПО, при этом штропы элеватора остаются висеть на крюке, что облегчает работу обслуживающего персонала. В корпусе крюка размещают упорный подшипник, ствол, пружина, амортизатор и другие устройства.

Подшипник служит для обеспечения легкости поворота крюка при захвате свечей или их свинчивании во время СПО. Пружина необходима для автоматического извлечения ниппеля из муфты замка свечи при ее отвинчивании. Ход крюка S должен быть несколько больше длины резьбы замка (от 127 до 254 мм), а усилие пружины больше веса свечи (в разжатом состоянии от 13 до 30 кН, а в сжатом — от 25 до 50 кН)

1-рог центральный; 2 - защелка центрального рога;

3 - ствол; 4 - гайка; 5 - пози­ционер; 6, 9 - стопоры;

7 -корпус; 8 - подшипник упорный; 10 - диск;

11- крышка; 12 - поршень гидроамортнзатора; 13,

16 — стаканы; 14, 15- пружины; 17 - серьга: 18,

19 - оси; 20 - пробка; 21 – крышка\

Рисунок 5 - Устройство крюка УКТЛ, трехрогий литой крюк с гидроамортизатором

Гидравлический амортизатор (рис. 5, поз. 10) необходим для того, чтобы исключить подскок свечи и порчу ее резьбы после развинчивания. Крюк также следует снабжать позиционером, устанавливающим ненагруженный или нагруженный весом одной свечи центральный рог в положение, удобное для работы верхнего рабочего при захвате или освобождении элеватора от очередной свечи при СПО.

Буровые крюки классифицируют по величине максимально допустимой нагрузки и конструктивному исполнению — трех- и однорогие. Допустимую нагрузку следует выбирать по ГОСТ 16 293—82 из принятого ряда 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5; 6,3 и 8,0 МН. В США принят ряд 0,90; 1,36; 2,26; 3,17; 4,53; 5,9; 8,0 МН. Однорогие крюки применяют в основном для спуска обсадных колонн; для бурильных колонн используют чаще трехрогие крюки, которые должны быть надежны, легки и удобны в эксплуатации.

При конструировании крюков выбирают общую конструктивную схему в соответствии с максимальной нагрузкой. Для выбора схемы и конструкции отдельных элементов следует использовать элементы уже имеющихся конструкций, учитывая при этом их преимущества и недостатки. При разработке конструкции рассчитывают основные элементы крюка: рога, ствол, пружину, подвеску, подшипник, пальцы подвески штропов и др.

Конструктор должен учитывать требования технологии бурения, а также второстепенные требования, так как нельзя упрощать конструкцию крюка в ущерб технологическим качествам.

Буровые крюки по конструктивному оформлению можно выполнить трех видов: для шарнирного соединения с талевым блоком; для жесткого соединения с талевым блоком, нижняя часть которого специально приспособлена для этого, и крюки с универсальным корпусом, позволяющим соединять крюк с талевым блоком как жестко, так и шарнирно.

Крюки, жестко соединенные с талевым блоком, называют крюкоблоками. Они, составляя как бы одно целое, имеют значительно меньшую высоту, что позволяет применять их с вышками меньшей высоты, и в то же время обладают такими же технологическими качествами, как и обычные крюки.

Практика эксплуатации крюков показала, что целесообразнее применять крюкоблоки. Однако до настоящего времени в эксплуатации находится значительное количество обычных талевых блоков, поэтому для нового проектирования наиболее целесообразна конструкция крюка с универсальным корпусом.

Однорогие крюки используют в передвижных буровых установках небольшой мощности, когда массы крюка и штропов не большие и штропы легко снимать.

По способу изготовления крюки подразделяются на кованые, составные пластинчатые и литые из стали.

При конструировании надо стремиться центральный рог выполнять с зевом минимальных размеров, что уменьшает напряжения изгиба и позволяет выполнить тело крюка меньшего сечения. В то же время защелка центрального рога должна быть большой длины для удобства завода штропа вертлюга в зев крюка при подъеме ведущей трубы из шурфа.

Примером удачного конструктивного решения крюка с универсальным корпусом может служить трехрогий стальной литой крюк (рис. 5). Этот крюк может быть соединен с талевым блоком как жестко при помощи имеющихся в верхней части корпуса двух проушин, так и шарнирно. В этом случае к проушинам крепится хомут. Этот крюк может быть использован с любым талевым блоком.

Литой трехрогий крюк шарнирно укреплен к стволу при помощи оси и имеет защелку зева большой длины с легкоуправляемым автоматически закрывающимся запорным устройством; защелка зева центрального рога может быть открыта только оператором. Боковые рога отлиты заодно с телом крюка, и зевы их закрываются серьгами на болтах. В нижней части корпуса имеется как бы скошенный выступ с углублением в середине, в который автоматически входит позиционер. При сжатии пружиной ненагруженного крюка корпус его устанавливается автоматически в заданное оператором положение центрального рога. Ствол крюка в верхней части имеет утолщение и при нагрузке опирается на фланец стакана упорного шарикоподшипника. В ненагруженном состоянии ствол опирается на пружину, усилие на которую передается диском гидравлического амортизатора, исключающего подскок крюка при развинчивании свечи.

На рис. 4 показан пластинчатый крюк. Средний рог состоит из пластин с отверстиями, в которые запрессована траверса, образующая боковые рога. Пластины соединены на заклепках. Зев центрального рога снабжен скобой с подушкой и защелкой, автоматически закрывающейся при надевании на него штропа. Для открывания зева необходимо оттянуть защелку вручную. Пластинчатое тело центрального рога подвешено шарнирно на цилиндрическом пальце к проушине ствола. Конструкция этого крюка менее совершенна по сравнению с вышеописанной. Защелка зева крюка очень маленькой длины, вследствие чего крюк сложно заводить в штроп вертлюга, расположенного на большой высоте. Для удержания такого длинного штропа в вертикальном положении в корпусе отлиты карманы, усложняющие и утяжеляющие конструкцию. Несмотря на большую нагрузку, на которую рассчитан крюк, он не имеет ни амортизатора пружины для исключения подскока, ни позиционера; в результате при эксплуатации может быть повреждена резьба бурильных замков, а операторам приходится вручную поворачивать тяжелый крюк и затрачивать больше сил и времени на каждую операцию. Ствол крюка передает нагрузку через упорный подшипник на корпус через резьбовую гайку Резьба является очагом зарождения усталостных трещин в стволе крюка, что может привести к обрыву ствола и тяжелым авариям.

Крюкоблок может быть скомпонован из крюка и талевого блока различно в зависимости от возможностей завода и располагаемого оборудования.

Крюкоблок, в котором талевый блок и крюк жестко соединены между собой, образуя одну сборку. Такая конструкция имеет минимальную высоту.

Конструкция корпуса крюка для жесткого и шарнирного соединения с талевым блоком, в этой конструкции просто решен гидравлический амортизатор, состоящий из поршня-стакана с отверстием в дне неподвижно связанного с корпусом; цилиндр-втулка соединена со стволом крюка, и при его перемещении масло перетекает через отверстие в дне поршня из одной полости в другую, за счет чего происходит амортизация действия пружины.

В таблице 3 приведены основные характеристики крюкоблоков.

Таблица 3- основные характеристики крюкоблоков.

Параметры	УТБК-5-225 (НБО-Д, НБО-Э)	УТБК-6-320 (3Д86-1, 3Д86-2)	УТБК-5-225	УТБК-5-270
Максимальная нагрузка на крюке, кН
Число канатных шкивов
Диаметр каната, мм

Продолжение таблицы 3

Наружный диаметр шкива, мм
Диаметр шкива по дну канавки, мм
Диаметр оси шкива, мм
Ход пружины крюка, мм
Н
В
А
А
Масса, кг	6 100

При конструировании элементов крюков и сопрягаемых с ними деталей следует применять стандартизованные присоединительные размеры по стандарту СЭВ-2452—80.

Материалы элементов крюков. Требования к материалам деталей крюков, являющихся весьма ответственным элементом подъемного комплекса, очень высокие. Поломка крюка почти всегда связана с тяжелыми авариями на буровой.

Крюк и другие грузонесущие детали изготовляют из среднеуглеродистых слаболегированных сталей, не обладающих хрупкостью и менее склонных к развитию усталостных трещин.

Трехрогие крюки выполняют литыми или составными, так как штамповка трехрогого крюка весьма сложна. Литые крюки изготовляют из легированного стального литья со следующими механическими свойствами: предел текучести = 550 МПа, временное сопротивление = 700 МПа, ударная вязкость = 40 Дж/см².

Для литых крюков применяют сталь марки 30 ХМЛ и другие с аналогичными свойствами.

Штропы изготовляют из стали марок ЗОХГСА (ГОСТ 4543— 71) или 35 (ГОСТ 1050—74), корпусы крюков из литых сталей марок ЗОЛ, 35Л.

В пластинчатых крюках пластины центрального рога толщиной до 30 мм выполняют из легированной конструкционной крюковой стали со следующими механическими свойствами: предел текучести = 700 МПа, временное сопротивление = 900 МПа, ударная вязкость = 60 Дж/см², твердость НВ 203—321. Подушку изготовляют из стального литья марки 35ХН (ГОСТ 4543—71) или др. Боковые рога для подвешивания штропов элеваторов выполняют из стали марки 38Х2Н2МА или 40ХН (ГОСТ 4543—71).

Вывод по 1 разделу

Проанализирована талевая система. Рассмотрены виды кронблоков, талевых блоков, крюкоблоков, и крюков а также условия эксплуатации и требования к данному типу оборудования, проанализированы основные параметры и конструктивные исполнения.

Делаем вывод что крюк и талевый блок следует крепить жестко, что позволит сократить габаритные размеры крюкоблока, а при развитой технике дефектоскопии следует проектировать литые крюки, так как они значительно легче и удобнее кованых и пластинчатых.

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Конструкция скважины и исходные данные, таблица 6.

Æ324мм Æ299мм Æ219мм Æ146мм

Рисунок 6 – Конструкция скважины

Таблица 6-Исходные данные

Название колонны	Диаметр Æ, мм	Длина L интервала, м	Вес q 1 п.м. кН	Толщина стенки трубы, мм
Направление			0,74
Кондуктор			0,66	10,2
промежуточная			0,57	10,2
Эксплуатационная			0,32	10,2
БТ УБТ			0,36 0,97

3.2 Выбор буровой установки.

Выбор буровой установки производится по:

- допускаемой нагрузке на крюке;

Допускаемая нагрузка на крюке:

[3.1] [3.2]

где Q - допустимая нагрузка

К₀ - коэффициент запаса по обсадной колонне, К₀=1,1

К_б-коэффициент запаса по бурильной колонне, К₀=2,0

Вес обсадных колонн:

промежуточная -

Эксплуатационная -

Вес бурильных колонн:

БУ 3900/225 ЭК-БМ

3.3 Выбор буровой лебёдки

[3.3]

где Q_max- максимальная нагрузка, кН

G_nc- весподвижных частей талевой системы, кН

U_тс- число подвижных струн талевой системы, шт

- КПД талевой системы

ЛБУ-37-1100.

3.4 Выбор талевого каната.

Талевый канат выбирается по разрывному усилию каната в целом

где - разрывное усилие принимаемого каната принятое ГОСТом.

, [3.4]

где - коэффициент запаса прочности каната, принимается равны трем, если определялся по максимальному весу бурильной колонны. Двум, если определялся по максимальному весу обсадной колонны. В нашем случае принимаем .

Подставляя данные в формулу [3.4] получаем:

По ГОСТ 16853-88 принимаем шестипрядный канат первого исполнения с органическим сердечником, диаметром каната = 35 мм, из проволок с временным сопротивлением разрыву 1764 МПа, правой свивки, марки:

Канат МС-35-1-1764-ГОСТ 16853-88

для которого расчетное разрывное усилие для маркировочной группы по временному сопротивлению разрыву для каната в целом не менее 863,1 кН > R_к =504 кН

3.5 Проверка выбора оснастки 5 6

Число подвижных струн каната в талевой системе определяется по формуле

, [3.5]

где К - коэффициент запаса прочности каната при работе с максимальной нагрузкой на крюке, К=2

- КПД талевой системы при принятой оснастке 5 6,

-разрывное усилие принимаемого каната принятое ГОСТ^ом для выбранного каната

Подставляя данные в формулу [3.5] получаем:

что позволяет принять выбранную оснастку.

Дата добавления: 2015-10-28