§ 10. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИИ НА БУРОВЫХ УСТАНОВКАХ

 

  Главная      Учебники - Разные     Буровые машины и механизмы (Лесецкий В.А.) - 1980 год

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     24      25      26      27     ..

 

 

 

 

 

§ 10. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИИ НА БУРОВЫХ УСТАНОВКАХ


Механизм спускоподъемных операций МСП-2 и комплекс механизмов АСП-3 наряду с механизацией и автоматизацией работ позволяют совмещать по времени отдельные операции и сокращать общее время, затрачиваемое на СПО.

 

Механизм МСП-2

Механизм МСП-2 (рис. 111.21) предназначен для механизации трудоемких работ при спускоподъемных операциях: установки свечи на подсвечник; подтягивания верхних концов свечей с элеватором и талевым блоком к рабочему месту второго помощника бурильщика; закрепления бурильных труб в роторе при помощи пневматических клиновых захватов.

Применение МСП-2 позволяет несколько увеличить скорость спускоподъемных операций, а следовательно, и скорость бурения при значительном облегчении труда рабочих. Монтаж этого механизма несложен, не требует изменения конструкции бурового оборудования.

В комплекс механизма входят: механизм захвата

свечи 3; верхняя площадка рабочего, приспособление для автоматической установки свечей на подсвечник АУС-3 4, пневматический клиновой захват 1 и подвесной пневматический ключ ПБК-3 2.

 

 

 

Рис. III 21. Механизм МСП-2 

 

 

 

Основные механизмы приводятся в действие сжатым воздухом при давлении 0,5—0,8 МПа от общей воздушной системы управления буровой установки.

Механизм захвата свечи (рис.. III.22) предназначен для перемещения свечей от центра скважины и установки их на подсвечник при подъеме бурильной колонны, а также для подачи их к центру скважины при спуске труб. Он состоит из основания 17, на котором смонтированы пневматический цилиндр 13, выдвижная стрелка 1, перемещаемая с помощью цепи 2 от звездочки 7, вращающейся вместе с шестерней 15, и от рейки 12, закрепленной на пневматическом цилиндре.

Пневматический цилиндр имеет неподвижный пустотелый шток 6, концы которого укреплены в кронштейнах 4. В середине штока имеется неподвижный поршень 8. Воздух, поступивший в цилиндр, перемещает его по штоку в ту или иную сторону в зависимости от того, к какому концу штока подводится сжатый воздух через гибкие шланги 3. При перемещении цилиндра рейка, закрепленная на нем, вращает шестерню, посаженную на одном валу со звездочкой 7, которая при вращении перемещает цепь 2. Концы цепи закреплены на концах выдвижной стрелы. Чтобы манжеты штока и поршня не имели одностороннего износа в результате воздействия силы тяжести движущегося цилиндра, последний смонтирован на тележке 14, прикрепленной к нему с помощью трех пружин 16, поддерживающих цилиндр.

 

Рис. III.22. Механизм захвата свечей

 

Рис. III.23. Приспособление для автоматической установки свечей АУС-3

 

 

 

На конце выдвижной стрелы смонтировано автоматически схватывающее бурильные трубы захватывающее устройство 11, которое открывается с помощью курка 10 при ударе последнего об упор 9, когда нижний конец свечи пройдет через центральную створку АУС-3. Ход стрелы регулируется длиной хода пневматического цилиндра с помощью втулок 5, прикрепляемых на четырех шпильках к кронштейнам 4.

Механизм захвата свечи монтируется на втором поясе вышки и управляется краном. Диаметр пневматического цилиндра равен 200 мм, максимальный ход его 650 мм, длина хода стрелы 3,4 м. Полный набор втулок 5 уменьшает ход пневматического цилиндра до 530 мм. При таком ходе цилиндра длина хода стрелы составляет 2,75 м. Если давление сжатого воздуха 0,5 МПа, то сила тяги нижнего захвата при к. п. д. всего механизма, равном 0,65, составляет 2 кН. Масса захвата 1250 кг.

Приспособление для автоматической установки свечей на подсвечник АУС-3 предназначается для автоматической установки нижних кондов бурильных свечей, подаваемых на подсвечник.

АУС-3 (рис. 111.23) представляет собой металлический подсвечник 1 с рядом барьеров, разделяющих его на десять секций. В середине подсвечника имеется проход, по которому передвигают свечу с помощью захвата. Чтобы направлять свечи в соответствующую сторону, в конце прохода установлена центральная створка 2, автоматически закрывающаяся под действием груза 5, подвешенного с помощью троса на ролике 6. Секции (за исключением двух крайних) закрываются створками 3. Свечи устанавливаются на подсвечник в следующем порядке: свеча, отвинченная от колонны бурильных труб и подвешенная на элеваторе, с помощью захвата движется к центральной створке 2. Нижний конец свечи, нажимая на створку, открывает последнюю и проходит ее; затем створка автоматически закрывается. В это время курок захвата ударяется об упор, открывает захватывающее устройство и освобождает свечу. Свеча, стремясь занять вертикальное положение, скользит на одну из сторон подсвечника по наклонной плоскости центральной створки и по закрытым створкам 3. Дойдя до секции, створка которой открыта, свеча направляется в нее. Вторая свеча, продвигаясь по проходу аналогично первой, устанавливается в той же секции позади первой. По заполнении первой секции свечи направляются во вторую, на которой заблаговременно открывается створка. Последующее заполнение свечами секции распределителя производится в том же порядке.

Когда одна сторона подсвечника заполнена, центральная створка переворачивается другой стороной; при этом меняется направление движения свечей для заполнения ими другой стороны подсвечника.

Для удобства установки свечей на место АУС-3 монтируется на металлической подставке 4, высота которой от пола буровой равна 1,2 м. На подсвечник можно установить 148 свечей диаметром 114 мм, 135 свечей диаметром 127 мм и 112 свечей диаметром 141 мм с приварными соединительными замками. Масса АУС-3 равна 2300 кг, масса металлической подставки 800 кг. Управление комплексом механизмов осуществляется с помощью кранов, расположенных у поста бурильщика.

При подъеме колонны бурильных труб элеватор спущен вниз и находится над клиновым захватом. Помощник бурильщика и буровой рабочий подводят под муфту свечи элеватор и закрывают его. Бурильщик поворачивает рукоятку крана управления ПБК-3 в положение, соответствующее подъему клиньев, включает лебедку и поднимает колонну бурильных труб. Одновременно с колонной поднимаются в верхнее положение клинья. Подняв свечу, бурильщик переключает кран управления на спуск клиньев. Клинья заходят в конусную часть ротора и зажимают трубу. При этом муфта должна быть на таком расстоянии от клиньев, чтобы можно было завести и закрыть элеватор.

После установки колонны бурильных труб на клинья включают кран управления захватным устройством, и последнее выдвигается к центру скважины для захвата свечи. Одновременно с откреплением и отвинчиванием свечи включают кран для возврата захватного устройства в исходное положение. При этом верхний конец свечи устанавливается за палец, а нижний оттягивается на подсвечник АУС-3. После установки свечи на подсвечник второй помощник бурильщика открывает элеватор, а затем, когда талевый блок пройдет площадку, устанавливает свечу за пальцем в ряд.

При спуске колонны бурильных труб, после того как она будет посажена на клинья, свободный элеватор раскрывают и поднимают. Второй помощник бурильщика, находящийся на верхней площадке, выводит свечу из-за пальца. Когда элеватор поднимается выше площадки, он заводит свечу в открытый элеватор и закрывает его, а бурильщик, включая лебедку, приподнимает свечу и снимает с подсвечника.

После установки конца свечи в муфту ранее спущенной свечи свинчивается замковое соединение труб, затем докрепляется, и свеча спускается в скважину. Все операции повторяются сначала.

 

 

 

Комплекс механизмов АСП-3

Применение АСП-3 значительно облегчает труд рабочих при спускоподъемных операциях в процессе бурения скважин и ускоряет эти работы. При этом спуско-подъемные операции производятся по новому технологическому процессу, когда второй помощник бурильщика работает на полу буровой.

Талевый блок, выполненный в виде двух раздвинутых секций канатных шкивов, имеет возможность подниматься и опускаться вдоль оси бурильных труб; свеча в это время развинчивается или свинчивается ключом АКБ-3. Такая схема позволяет интенсифицировать работы путем совмещения во времени операции подъема и спуска загруженного и незагруженного талевого блока с операциями свинчивания и развинчивания свечи, установки ее на подсвечник и переноса с подсвечника к центру скважины.

Установка АСП-3 (рис. 111.24) состоит из пульта управления 1, талевого блока 6, автоматического элеватора 5; пневматического клинового захвата 3, встроенного в ротор; ключа АКБ-3 2; центратора 8 для удержания свечей в вертикальном положении; механизма захвата свечи 7; механизмов подъема свечи 13 и переноса свечи 12.

Свечи устанавливаются на подсвечники 4, а верхняя их -часть заводится в магазины 9, удерживающие свечи в определенном порядке на подсвечнике. Наверху буровой устанавливаются кронблок 10 с дополнительным шкивом 11 и два приспособления для закрепления направляющих канатов центратора. Эти механизмы рассчитаны на монтаж на буровой вышки А-образного типа высотой 42 и 53 м.

Кронблок, талевый блок и клиновые захваты, применяемые в комплексе АСП-3, описаны выше. Рассмотрим остальные узлы комплекта. Центратор подвижной конструкции предназначен для удержания в вертикальном положении поднятой свечи при ее раскреплении и развинчивании, когда талевый блок скользит по телу трубы вниз или когда во время свинчивания трубы поднимается вверх.

Центратор состоит из траверсы с механизмами для соединения ее с вертикально натянутыми внутри буровой двумя канатами. По этим канатам траверса, захваченная талевым блоком, может подниматься и опускаться при спуске блока до Определенной высоты. Внутри траверса имеет круглое отверстие с конусом в верхней части и прорезью сбоку для захода свечи.

Автоматический элеватор (рис. 111.25) подвешивается к серьге талевого блока на двух штропах 1. В корпусе помещены три гладкие (ненасеченных) клина 3, подхватывающие замок свечи под его торец. Клинья поднимаются и опускаются автоматически системой рычагов 2, соединенных с роликами 4, которые катятся по свече.
 

 

 

 

 

Рис. 111.24. Комплекс механизма АСП-3

 

Рис. 111.25. Автоматический элеватор АСП-3

 

Механизм переноса свечей состоит из рамы, прикрепленной к вышке на высоте около 20 м, и тележки, которая может передвигаться в горизонтальном направлении вдоль рамы. Тележка имеет выдвижную стрелу со скобой, охватывающей хвостовую часть механизма захвата свечи, подвешенного к канату, который огибает верхний шкив кронблока и соединен с механизмом подъема свечей.

Привод тележки и выдвижной стрелы осуществляется двумя электродвигателями, которые питаются электроэнергией через станцию управления.

Механизм захвата свечи представляет собой корпус в виде скобы с наклонными по отношению к вертикальной оси внутренними стенками. В корпусе помещены два клина, захватывающие свечу за гладкую поверхность трубы.

Механизм подъема свечи состоит из пневматического цилиндра, вертикально закрепленного на основании буровой. К подвижному штоку цилиндра прикрепляется канат, который проходит через верхний дополнительный шкив кронблока и присоединяется к механизму подъема свечи. При движении поршня пневматического цилиндра механизм захвата вместе со свечей перемещается по вертикали. Если развинченную свечу надо вывести из замковой муфты, то поршню сообщают движение вниз. Во время завода конусной части замка свечи через талевый блок и элеватор в замковую муфту при спуске труб поршню необходимо также сообщить движение вниз. Затем, когда конус замка станет против внутреннего направляющего конуса блока, следует опустить свечу до соприкосновения с резьбой замковой муфты, для чего поршень пневматического цилиндра должен переместиться в крайнее верхнее положение.

При помощи механизмов захвата и подъема свечи выполняют следующие операции.

1. При подъеме бурильных труб из скважины: захват отвинченной свечи, находящейся над устьем скважины; подъем ее на небольшую высоту, чтобы вывести конусную часть замка из муфты нижней трубы, находящейся в скважине; вывод верхнего конца свечи из центратора, перенос и установка на подсвечник.

2. При спуске бурильных труб механизмы выполняют операции в обратной последовательности: захватывают свечу, стоящую на подсвечнике, поднимают ее и перемещают к центру скважины, затем опускают конусную часть замка в муфту трубы, установленную на роторе.

Механизм захвата направляющего устройства шарнирно присоединен к концу выдвижной стрелы механизма переноса свечи и одновременно при помощи каната, огибающего один из роликов кронблока, присоединяется к пневмоцилиндру механизма подъема свечи.

Управление механизмами АСП-3 осуществляется с трех пультов:

1) пульта бурильщика, на котором выполняются обычные операции и управление пневматическим клиновым захватом;

2) пульта управления, откуда помощник бурильщика управляет ключом АКБ-3;

3) пульта, с которого рабочий управляет командоаппаратами электродвигателей передвижения тележки и стрелы механизма переноса свечи, а также пневматическим цилиндром механизма подъема свеч.

Тележка останавливается против соответствующего магазина или центра скважины автоматически с помощью сельсинно-следящей системы. Передвижение тележки и стрелы механизма переноса свечи сблокировано с движением талевого блока таким образом, что исключается возможность столкновения блока с механизмом захвата свечи.

 

Техническая характеристика АСП-3

 Допустимая нагрузка на талевую систему, МН 1,25

Вместимость магазина, м:

168-мм трубы с приваренными замками 2700

146-мм * * » 3000

168-мм » с высаженными концами 3000

146-мм » » » 3350

Допустимая длина свечи, м ................24—35

Высота подъема свечи при переносе, м ... 0,850

Привод механизма подъема и спуска свечи . . . Пневматический

цилиндр

Расход воздуха на одну операцию, м8 ... 0,5

Привод механизма переноса свечи ..... Два электродвигателя

Мощность электродвигателя, кВт............2,2

Напряжение в сети, В ....................380

Общая масса механизмов подъема, переноса и расстановки свечей, т ....................8

Общая масса талевой системы, т............6,3

Вышка ....................................А-образная

 

 

Технологическая схема спускоподъемных операций с механизмами АСП-3 показана на рис. III.26.

Трубы поднимают в следующем порядке.

Положение 1. Талевый блок 3 находится в крайнем нижнем положении, автоматический элеватор 4 захватил очередную свечу 7, установленную в роторе на клиньях. В это время при помощи механизма захвата отвинченная свеча переносится на подсвечник. Ключ АКБ-3 отведен от устья скважины.

Положение II. Талевый блок 3 поднимается со свечой вверх. В это же время механизм захвата свечи 1, 2 продолжает переносить ранее поднятую свечу на подсвечник 6. Роторные клинья подняты в верхнее положение. Ключ АКБ-3 5 отведен.

Положение III. Талевый блок 3 продолжает подниматься. Механизм захвата свечи 2 установил свечу на подсвечник; клинья и ключ АКБ-3 находятся в прежнем положении.

Положение IV. Талевый блок 3 достиг верхнего положения, подняв колонну труб на высоту одной свечи. Клинья опущены в ротор и зажимают колонну. Механизм захвата свечи 2 передвигается вдоль подсвечника.

Положение V. Ключ АКБ-3 заведен на замковое соединение, трубы развинчиваются. Талевый блок опускается вниз вдоль трубы.

 

 

Рис III 26 Технологическая схема СПО с АСП-3 

 

Положение VI. Ключом АКБ-3 развинчивается свеча, талевый блок опускается вниз. Механизм захвата подготовлен к выходу за очередной свечой.

Положение VII. Ключ 5 отведен в исходное положение, талевый блок опустился в крайнее нижнее положение. Механизм захвата 2 выдвинут и захватил за тело очередную свечу 7. Клиновой захват продолжает удерживать колонну бурильных труб, затем цикл повторяется для подъема колонны на длину следующей свечи.

Спуск труб проводится в обратной последовательности.

Положение I. Талевый блок, опустив свечу и установив ее в роторе на клиньях, находится еще в нижнем положении. Очередная свеча механизмом захвата установлена в замковую муфту и подготавливается для завинчивания. Ключ АКБ-3 отведен от ротора в исходное положение.

Положение II. Талевый блок поднимается вдоль свечи; в это время ключ АКБ-3 выдвигается к ротору, заходит на замковые соединения, а механизм захвата перемещается за следующей свечой.

Положение III. Талевый блок продолжает подниматься вверх. Ключ АКБ-3 завинчивает верхнюю свечу. Механизм захвата продолжает перемещаться.

Положение IV. Талевый блок подошел в крайнее верхнее положение, поднимает колонну труб. В это время бурильщик освобождает клиновой захват и поднимает его в нерабочее положение. Ключ АКБ-3 отводится в исходное положение. Механизм захвата устанавливается против следующей свечи, стоящей на подсвечнике.

Положение V. Производится спуск труб в скважину. Клиновой захват поднят, а ключ АКБ-3 отведен от ротора. Захват захватил очередную свечу.

Положение VI. Спуск труб продолжается. Клинья и ключ находятся в прежнем положении; механизм захвата, подняв свечу, выводит ее из магазина.

Положение VII. Спуск свечи окончен, колонна труб установлена на клинья. Поднятая свеча направляется к центру скважины, после чего цикл повторяется.

Таким образом, комплекс механизмом позволяет совмещать по времени отдельные операции, чем достигается большая экономия времени. Применение этого комплекса улучшает условия труда рабочих и повышает безопасность работ.

На основании фактических материалов установлено, что применение АСП-3 позволяет сократить время на спускоподъемные операции на 40%, Особенно хорошие результаты получены там, где механизм использовался в сочетании с вышкой высотой 53 м и трубами, изготовленными из алюминиевых сплавов, так как в этом случае сокращаются число свечей и нагрузка на механизм захвата и переноса свечей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     24      25      26      27     ..