§ 2. СТАЛЬНЫЕ ТАЛЕВЫЕ КАНАТЫ НА БУРОВЫХ УСТАНОВКАХ

§ 2. СТАЛЬНЫЕ ТАЛЕВЫЕ КАНАТЫ НА БУРОВЫХ УСТАНОВКАХ

Типы талевых канатов

Стальные талевые канаты (рис. III.2) изготовляют различных конструкций из высокоуглеродистой высокомарганцовистой канатной проволоки с пределом прочности 1600—1800 МПа. Эти канаты широко применяются в нефтяной промышленности. Они являются частью талевой системы, ее гибкой связью между буровой лебедкой и подъемным крюком. Наиболее распространены в нефтедобывающей промышленности шестипрядные канаты с металлическим или органическим сердечником.

В канате ЛК-РО 6X31 каждая прядь состоит из 31 проволоки, а общее число проволок 186, не считая металлического сердечника. В зависимости от диаметра каната изменяется диаметр проволок пряди.

По характеру касания проволок канаты делятся на три типа: ТК (с точечным касанием проволок), ЛК (с линейным касанием проволок) и ТЛК (с точечно-линейным касанием).

Рис. III 2 Талевые канаты различной свивки:
I — крестовой свивки; II — односторонней свивки; а — правой; б — левой

Рис. III 3. Талевые канаты различных конструкций:

На рис. III.3 приведены талевые стальные канаты различных конструкций: с точечным касанием проволок в прядях (рис. III.3, а)—тип ТК, с линейным касанием проволок (рис. 111.3,б)—тип ЛК и с точечно-линейным касанием (рис. III.3, в) — тип ЛК-РО. Канаты типа ТЛК-О с органическим сердечником и типа ЛК-РО с металлическим сердечником конструкции 6X31 = 186 хорошо зарекомендовали себя в талевых системах буровых установок при бурении глубоких скважин. Для бурения на небольшие глубины, где более легкие условия работы, целесообразнее применять простые и дешевые конструкции канатов— ТК 6X19=114 с органическим сердечником.

Канат ЛК-РО 6X31 + 1 м. с. (рис. III.3,б) расшифровывается следующим образом: канат с линейным касанием (ЛК) проволок, состоящий из 6 прядей с 31 проволокой в каждой пряди. Буквы РО обозначают, что в одних слоях прядей каната проволоки одинаковой толщины, а в других слоях — разной. Прядь состоит из 1-й центральной проволоки, 6 проволок одинаковой толщины в первом слое пряди, 12 проволок разной толщины (в том числе 6 большой толщины и 6 малой толщины) во втором слое и 12 проволок одной толщины в третьем слое пряди. Металлический сердечник каната обозначается 1 м. с. (состоит из 7 прядей по 7 проволок в каждой).

Пряди, сердечник и канат в целом смазываются в процессе свивки специальной канатной смазкой НМЗ-З.

Требования, предъявляемые к канату и талевой системе

На основании изучения как отечественной, так и зарубежной практики бурения определился ряд требований, предъявляемых к канатам и блокам талевой системы.

1. Диаметр каната и число струн в оснастке выбирают с учетом максимально возможной нагрузки на крюке, при которой запас прочности при максимальной статической нагрузке был бы не менее 2, а при СПО — не менее 3.

2. Диаметр шкивов талевой системы должен быть в 38—42 раза больше диаметра каната. Увеличение диаметров шкивов способствует снижению потерь на трение и улучшению условий работы каната.

Следует отметить, что в отечественных талевых системах соотношение диаметров шкивов и диаметров канатов составляет 34—43, а в американских — 37—44. Как показывает практика, дальнейшее увеличение этого соотношения нерационально.

3. Неподвижный конец каната необходимо крепить на барабане, конструкция которого обеспечивает легкое его передвижение при перепусках. В процессе бурения крепких пород возникают продольные колебания в бурильных трубах, передающиеся через ведущую трубу, вертлюг и талевую систему неподвижному концу талевого каната. В результате воз-никает явление усталости металла в той части, которая находится на последнем шкиве кронблока и барабане механизма крепления неподвижного конца талевого каната. При таких условиях может произойти обрыв каната, несмотря на то что его износ невелик. Поэтому канат необходимо периодически перепускать.

Расход каната на 1 м проходки колеблется в широком диапазоне— от 0,7 до 5 кг, а в отдельных случаях и больше. Износ талевого каната при бурении скважин зависит от величины произведенной работы, качества и конструкции каната и правильной и рациональной его эксплуатации.

В процессе бурения скважин непрерывно увеличивается глубина забоя, как следствие этого, и вес бурильных труб. Лучшим методом определения работоспособности каната является определение выполняемой им работы.

Работа за время одного спуска и подъема колонны (в МДж)

Величина этой условной работы для канатов различных конструкций неодинакова. Канат, с применением которого получают наивысшую условную работу, следует считать для данных условий наилучшим. На срок службы каната также влияет принятая система его отработки.

Таблица III.2
Основные размеры талевых канатов ЛK-PO

Для безопасной и безаварийной эксплуатации талевого каната и предупреждения несчастных случаев необходимо следить за состоянием талевых канатов. Разрыв тале'вого каната приводит к тяжелой аварии, сопровождающейся несчастными случаями. Для предупреждения разрыва талевый канат необходимо защищать от повреждения острыми предметами. Его следует тщательно закреплять в подъемном барабане при помощи клямсов. Длина каната должна быть такой, чтобы не менее пяти витков первого ряда его всегда находилось на барабане лебедки. С момента работы талевого каната за ним должно быть установлено наблюдение.

В табл. III.2 приведены основные размеры канатов типа ЛК-РО.

Расчет каната

Согласно правилам Госгортехнадзора, диаметр талевого каната выбирается в соответствии с расчетом на статическую прочность:

Разрывное усилие каната (агрегатная прочность) зависит от предела прочности проволок при растяжении и определяется в зависимости от диаметра каната по таблицам или ГОСТам.

Максимальное натяжение в ведущей ветви каната

Диаметр каната d, необходимый в нашем случае для безопасной и надежной работы, выбираем из табл. III.2 или ГОСТа. Принимаем его равным 28 или 32 мм (канат с металлическим сердечником) в зависимости от величины предела прочности проволок. Может быть принят канат с органическим сердечником диаметром 32 мм с пределом прочности проволок 1700-1800 МПа.

Таблица III.3

Диаметр шкивов

Зависимость диаметров шкивов талевой системы Dш и каната d выражается следующим образом:

Наиболее распространенным в отечественной и зарубежной практике бурения талевым канатом является канат конструкции 6X31.

В Советском Союзе для определения наиболее выгодного диаметра шкивов пользуются таблицей, составленной по данным М. А. Букштейна (табл. III.4).

Диаметр барабана лебедки Dб из конструктивных решений обычно меньше диаметра шкивов талевой системы. Однако для обеспечения хорошей намотки каната на барабан соотношение Dб/d должно быть не меньше 24.

содержание .. 18 19 20 21 ..