Талевая система буровой установки

ВВЕДЕНИЕ

 

Талевая система буровой установки состоит из кронблока, монтируемого на подкронблочных балках верхнего основания вышки, талевого блока, связанного с кронблоком канатной оснасткой, и грузоподъемного крюка, соединенного с талевым блоком. В процессе проводки скважины талевая система выполняет различные операции. В одном случае она служит для проведения СПО с целью замены изношенного долота, спуска, подъема и удержания на весу бурильных колонн при отборе керна, ловильных или других работах в скважине, а также для спуска обсадных труб. В других случаях обеспечивает создание на крюке необходимого усилия для извлечения из скважины прихваченной бурильной колонны или при авариях с ней.

В талевом блоке число шкивов на единицу меньше, чем в парном с ним кронблоке. В отличие от кронблока талевый блок неиспытывает нагрузок от натяжений ходовой и неподвижной струн каната, поэтому грузоподъемность его меньше, чем кронблока. Масса талевого блока должна быть достаточной для обеспечения необходимой скорости его спуска, в связи с чем талевые блоки обычно массивнее кронблока, хотя число шкивов и грузоподъемность последних больше.

 

1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ  ОБОРУДОВАНИЯ

 

Талевые блоки изготовляют одно- и двухсекционными. Они предназначены соответственно для ручной расстановки свечей и для работы с комплексом АСП. Двухсекционные талевые блоки при необходимости могут быть использованы для ручной расстановки свечей.

Односекционный талевый блок (рис.1) состоит из двух щек 1 с приваренными накладками 2, изготовленными из стального листа. Щеки, соединяемые траверсой 11 и двумя болтовыми стяжками 4, образуют раму талевого блока. Между траверсой и стяжками в щеках имеется расточка для оси 6 шкивов. Ось крепится в щеках двумя гайками 12, предохраняемыми от отвинчивания стопорной планкой 7. Шкивы 9 на оси талевого блока устанавливаются на подшипниках качения 8 подобно шкивам крон-блока. Для предотвращения выскакивания каната из канавки шкивов на стяжках 4 закреплен нижний кожух 3. С наружной стороны шкивы закрываются кожухами 10 с прорезями в верхней части, предназначенными для выхода каната.Кожухи талевого блока изготовляются из листовой стали либо литыми. Предпочтительнее литые кожухи, обладающие большей массой, благодаря которой возрастает скорость спуска незагруженного талевого блока. На нижних вытянутых концах имеются отверстия для осей, соединяющих талевый блок непосредственно с корпусом крюка. Для соединения с крюками, имеющими стропы, талевые блоки снабжаются серьгой, которая находится в отверстиях кронштейнов, приваренных к нижним концам щек. Серьга талевого блока заводится под штроп крюка и крепится в отверстиях кронштейнов при помощи пальцев. Подшипники смазываются пружинными масленками через отверстия 5 в оси шкивов талевого блока.

 

Рисунок1 -Односекционный талевый блок.

1-две щеки;2- приваренные накладки;3- нижний кожух;4- стяжки; 5-отверстие для смазки; 6-ось шкивов; 7- стопорная планка; 8-подшипники качения; 9-шкивы; 10-кожухи; 11-траверсы; 12-гайки;

 

Двухсекционный талевый блок (рисунок 2) состоит из трехблочной 2 и двухблочной 5 секций, соединенных желобом 3, который направляет талевый блок при его перемещении вдоль свечи. Для расстановки свечей на два подсвечника, расположенных у противоположных граней буровой вышки, вместо желоба используется поворотная муфта. Установка шкивов на осях, крепление осей в щеках каждой секции, смазка подшипников и их предохранение от загрязнения, а также кожухи 10 шкивов выполнены по аналогии с ранее рассмотренными конструкциями кронблоков и талевых блоков.

В щеках секций талевого блока установлены две параллельные оси 6для подвески траверсы 7. Одновременно оси б служат для жесткого соединения секций талевого блока. В траверсе установлен стакан 14 на упорном шарикоподшипнике 13. К стакану на двух валиках 8 подвешена скоба-подвеска 9 с проушинами для штропов автоматического элеватора, используемого в комплексе АСП. При ручной расстановке свечей в проушины скобы подвешиваются петлевые штропы для работы с обычными элеваторами. В процессе бурения скоба используется для подвески вертлюга. Положение скобы фиксируется замком 12.

В отличие от талевых блоков, используемых для ручной расстановки свечей, и рассматриваемой конструкции имеются дополнительный кожух 11 для защиты oт возможных ударов и резиновый буфер 4, на который при подъеме талевого блока ложится центратор комплекса АСП В других конструкциях двухсекционных талевых блоков щеки каждой секции соединяются осями, на которых устанавливаются специальные подвески с проушинами для штропов автоматического элеватора или трехрогого крюка (У4-300, УТБА-6-400).

Основные технические параметры кронблоков приведены в таблице 1.

Примеры шифров кронблока:

УТБА5-200.

У - конструкция

Уралмашзавода;

ТБ - талевый блок;

А - талевый блок применяют комплектно с А-образной вышкой и комплексом механизмов

АСП для механизации спускоподъемных операций

- количество шкивов;

- грузоподъемность в тоннах.

УТБА 6-250.

У - конструкция Уралмашзавода;

ТБ - талевый блок;

А - талевый блок применяют комплектно с А-образной вышкой и комплексом механизмов

АСП для механизации спускоподъемных операций;

- количество шкивов;

- грузоподъемность в тоннах.

 

Таблица 1 Основные технические параметры талевых блоков [1].

Параметры	ТБК4-140Бр	УТБА-5-170 УТБА-5-200		БУ-75Бр
Грузоподъемность,г	140	170	200	100
Число канатных шкивов	4	5	5	4
Число секций	1	2	2	1
Диаметр, мм.
наружный шкива	1180	1000	1250	800
каната	28	28	32	25
оси шкивов	170	170	220	140
Номер подшипников шкивов	42234	210 42234	210 97744ЛМ	12228
Размеры подшипника, ми	170x310x52	170x310x52	220x340x100
Номер опорного подшипника	-	8268 Л	8268 Л
траверсы
Габариты, мм.
высота	2115	2305	2635
длина по оси блоков	1240	1410	1450
ширина	800	1090	1360
Масса, т	3.5	4.4	7.3	1,15
Параметры	УТБА-5-225	УТБА-6-250 УТБА-6-320	У4-300
Грузоподъемность,г	225	250	320	300
Число канатных шкивов	5	6	6	в
Число секций	1	2	2	2
Диаметр шкива, наружный,мм	1120	1250	1400	1510
каната	32	32	35	З8
оси шкивов	220	220	МО	МО
проходного отверстия	_	210	_	_
Номер подшипников шкивов	42244	97744 ЛМ	7097I52M	2097152
Размеры подшипника, ми	220x400x65	220x340x100	240x400x104	900x400x116
Габариты, мм.
высота	2220	2575	2535	3170
длина по оси блоков	970	1270	1570	1925
ширина	1170	1410	1440	1570
Масса, т	3.2	6,7	9,6	10,3

 

 

2. АНАЛИЗ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ  С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ

 

Наиболее подвержены износу шкивы и подшипники талевых блоков причем изнашиваются они неравномерно. Опыт показывает, что наибольшему износу подвергаются подшипники и канавки шкива, огибаемого первой рабочей струной талевого каната, и соседних с ним быстровращающихся шкивов.

Необходимо периодически смазывать подшипники смазкой Литол 24 по ГОСТ 21150-87 и следить за тем, чтобы не было чрезмерного нагрева подшипников, так как при температуре выше 1000 С смазка теряет свои свойства.

Шкивы и подшипники талевого блока могут взаимно заменяться со шкивами и подшипниками кронблока.

Конструкция талевого блока довольно проста и надежна, при правильной эксплуатации и надлежащем уходе за наиболее изнашиваемыми узлами, такими как подшипники и шкивы, не создает проблем при эксплуатации.

Нефтепромысловое оборудование работает на открытом воздухе и подвержено всем вредным влияниям окружающей среды и, а также коррозионному воздействию бурового раствора, соленой воды и нефти. Кроме того, узлы и детали оборудования испытывают динамические и вибрационные нагрузки, вызывающие интенсивный износ агрегатов.

Наблюдения за износом и повреждениями деталей машин при эксплуатации позволяют выделить пять основных видов разрушения деталей: деформацию и изломы (хрупкий излом, вязкий излом, остаточная деформация, усталостный излом, контактные усталостные повреждения); механический износ (истирание металлических пар, абразивный износ); эрозионно-кавитационные повреждения (жидкостная эрозия, кавитация, газовая эрозия); коррозионные повреждения (атмосферная коррозия, коррозия в электролитах, газовая коррозия); коррозионно-механические повреждения (коррозионная усталость, коррозионное растрескивание, коррозия при трении)

Деформация и изломы возникают при чрезмерном увеличении напряжения в материале детали, превосходящем предел текучести или предел прочности. Деформация материала сопровождается изменением формы и размеров детали.

Механический износ проявляется в результате взаимодействия трущихся пар. В зависимости от природы трущихся пар и условий их взаимодействия различают износ металлических пар при трении качения или скольжения и абразивный износ. Интенсивность износа зависит от условий взаимодействия трущихся пар.

По характеру смазки различают три основных вида трения.

Жидкостное трение - трущиеся поверхности тел совершенно отделены друг от друга слоем смазки.

Трение при неполной или несовершенной смазке - трущиеся поверхности частично соприкасаются своими выступами. Этот вид трения разделяется на три подвила:

полужидкостное трение, когда слой смазки недостаточно толст и происходит частичное сухое трение ( твердое трение);

полусухое трение, когда происходит трение твердых поверхностей, на которых имеется некоторое количество смазки;

граничное или молекулярное трение, когда геометрическая форма трущихся тел правильная, а обработка поверхностей высокого класса чистоты, в результате чего между трущимися поверхностями образуется молекулярная пленка смазки.

Сухое трение - трение металлических поверхностей без смазки.

Наименьший износ трущихся пар отмечается при жидкостном трении. Сопряжения, работающие в условиях жидкостного трения, изнашиваются при пуске машины, перегрузках и перемещении несоответствующей смазки.

По условиям жидкостного трения рассчитывают подшипники скольжения валов, имеющих большую частоту вращения. Если вал находится в покое, то он касается поверхностей подшипника. При вращении вал захватывает и увлекает в клинообразный зазор смазку, создавая разделяющую жидкостную пленку.

Во многих современных машинах осуществить жидкостное трение не удается, и в этих условиях происходят процессы сухого и граничного трения. Поскольку эти два вида трения обусловлены взаимодействием неровностей поверхностей пар трения, характер шероховатости оказывает существенное влияние на интенсивность износа материала. Очень гладкие поверхности склонны к возникновению узлов схватывания, вызванных молекулярными силами. Следовательно, для обеспечения максимальной износостойкости необходимо выбирать оптимальную шероховатость поверхности, при которой коэффициент трения будет наименьшим.

Абразивный износ проявляется в подвижных сопряжениях вследствие царапающего и режущего действия твердых абразивных частиц. В результате абразивного износа деталей машин интенсивно разрушаются.

Эрозионно-кавитационные повреждения деталей машин и оборудования возникают при действии на металл потоков жидкости или газа, загрязненных механическими примесями и движущихся с большой скоростью. На участках, где давление жидкости падает ниже давления насыщенных паров, возникают пузырьки пара и воздуха. Исчезая с большой скоростью в зоне повышенного давления, они вызывают гидравлические удары о поверхность металла и его разрушение. С увеличением твердости поверхности интенсивность разрушения резко снижается.

Коррозия металлов и сплавов представляет собой процесс их разрушения вследствие химического и электрохимического воздействия внешней среды. По характеру внешней среды коррозия разделяется на три основных вида: атмосферную, газовую, и коррозию в электролитах.