Талевые блоки для работы с комплексом механизмов типа АСП

Талевая система

Талевая система буровых установок служит для преобразования вращательно­го движения барабана лебедки в поступа­тельное перемещение крюка и, выполняя функции канатного полиспаста, уменьша­ет усилие натяжения каната, навиваемого на барабан лебедки.

При помощи талевой системы осу­ществляется подъём колонны иа 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 талевым системам предъявляются следующие общие требования:

1) эксплуатационная надежность,так как поломка элементов талевой сис­темы ведет к тяжелым и дорогостоящим авариям;

2) удобство и безопасность обслужи­вания, все движущиеся элементы должны быть защищены кожухами и иметь обтека­емые формы;

3) большая долговечность;

4) возможность осуществления быст­рого монтажа и демонтажа, смены каната при переоснастках;

5) взаимозаменяемость однотипных механизмов и элементов между собой [I].

Элементы талевой системы (кронблоки, талевые блоки, крюки) имеют оптималь­ные соотношения диаметра канатного шки­ва и талевого каната, гарантирующие высо­кую дол говечность талевого каната, канав­ки канатных шкивов обработаны током вы­сокой частоты (ТВЧ). Оси шкивов и крюки изготовлены из легированной стали с высо­кой прочностью. Все это обеспечивает на­дежную работу талевого механизма.

В зависимости от требований заказчика талевые механизмы поставляются в двух модификациях: для ручной расстанов­ки бурильных труб и для использования

в комплекте с механизмами АСП, вклю­чая автоматический элеватор. При ручной расстановке свеч применяют крюкоблоки и талевые блоки с адаптером СВП, а при работе с АСП - талевые блоки с разне­сенными секциями шкивов под траверсу штропов для подвески к ним автоматичес­кого элеватора.

Крюки, присоединяемые к талевому блоку, предназначены:

- для подвешивания вертлюга и бурильной колонны при бурении скважины;

- для подвешивания с помощью штропов и элеватора колонн бурильных и обсадных труб в процессе спуско-подъемных операций;

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

При работе с системой верхнего при­вода (СВП) используют талевый блок с адаптером. При этом исключается крюк, а адаптер является переходным звеном между талевым блоком и штропом СВП.

При всех операциях спуско-подъёма 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.

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 1 х 2, 2 х 3, 3 х 4, 4 х 5, 5 х 6, 6 х 7, 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 5х6и 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_к;

- высота вышки Н_в;

- число ветвей в талевой системе i _тс.

Кронблоки

Кронблок (головной блок) монтирует­ся на верхней раме мачты или на подкрон-блочных балках вышки. Он удерживает на весу подвижную часть талевой систе­мы и служит для размещения свободно вращаю[цихся шкивов талевой системы.

Современные кронблоки «Уралмаш НГО Холдинг» совмещены с верхней ра­мой буровой вышки и конструктивно определяются типом вышки и схемой оснас­тки талевой системы, принимаемой в за­висимости от расположения бурового обо­рудования на основании и внутри вышки. Структуру условного обозначения кронблоков рассмотрим на примере кронблока УКБА-6-400:

- У - разработчик и изготовитель «Уралмаш НГО Холдинг»,

- КБ - кронблок,

- А - кронблок с механизированной расстановкой бурильных свечей (с помощью комплекса механизмов АСП),

- 6 - число шкивов,

- 400 - допускаемая нагрузка на кронблок в тоннах.

В табл. 4.2.9 и 4.2.10 приведены ос­новные параметры кронблоков «Уралмащ НГО Холдинг», на рис. 4.2.20 показано ус­тройство кронблока УКБ-6-400.

Кронблок состоит из рамы 1, шкивов полиспаста (две трёхшкивные секции 2 и один обводной шкив 3), четырех мон­тажных блоков 4, установленных на ригеле 5, блока шкива 8 устройства для подъ­ема вышки, площадки б с лестницей 7.

Рама кронблока представляет собой сварную конструкцию с перилами и кре­пится болтовыми соединениями к верхней секции вышки.

Разъемные корпуса опор шкивов по­лиспаста приварены к раме кронблока. Каждая секция состоит из оси, на которой смонтированы шкивы, каждый на двух­рядном роликовом радиально-упорном коническом подшипнике. Ось от провора­чивания в опорах застопорена дюбелями.

Монтажные блоки предназначены для работы со вспомогательной лебедкой гру­зоподъемностью 5 т и крепятся к ригелю болтами. Для обслуживания монтажных блоков имеется верхняя площадка с при­ставной лестницей.

Для обеспечения смазки подшипников на торцах осей предусмотрены шприц-мас­ленки. Для защиты вращающихся шкивов и предохранения от соскакивания каната каждая секция блоков закрывается кожухом.

Рис. 4.2.20 - Кронблок УКБ-6-400

1-рама кронблока; 2-секция шкивов; 3-обводной шкив; 4-монтажный шкив; 5- ригель; 6-площадка; 7-лестница; 8-блок шкива устройства для подъема вышки

Талевые блоки, крюкоблоки

Основными параметрами талевых бло­ков и крюкоблоков являются грузоподъем­ность и количество шкивов, которые отоб­ражаются в их условном обозначении:

- У - разработчик и изготовитель «Уралмащ НГО Холдинг»;

- Т - талевый;

- Б - блок (для блоков комплексов ДСП добавляется буква А, для крюкоблоков - К);

- 5 - количество шкивов;
- 250 - грузоподъемность, т.

В буровых установках с ручной расста­новкой свечей применяется талевый блок, жестко связанный с крюком или адапте­ром СВП,

Талевые блоки, жестко соединенные с крюком, называют крюкоблоками.

В процессе бурения крюк крюкоблока соединяется с вертлюгом, а при выполне­нии СПО - с элеватором. Для этого в со­ставе подъемной системы предусмотрены штропы вертлюга и элеватора.

На рис. 4.2.21 представлены конс­трукции крюкоблоков и талевого блока с адаптером СВП производства «Уралмаш НГО Холдинг», а в табл. 4.2.11 приведены их параметры.

В процессе бурения крюк выполняет следующие функции:

- удерживает подвешенный на штропе вертикально перемещающийся вертлюг с вращающейся бурильной колонной;

- обеспечивает автоматическое запирание штропа вертлюга в зеве крюка, когда ведущая труба находится в шурфе при переходе от СПО к бурению или, наоборот, освобождает штроп вертлюга при переходе от бурения к СПО;

- надёжно удерживает в зеве крюка штроп вертлюга при внезапных остановках в скважине спускаемой колонны.

При операциях спуска и подъёма крюк обеспечивает:

- надёжное удерживание штропов при спуске и подъёме бурильной или обсадной колонны;

- лёгкое поворачивание крюка и манипулирование им в процессе захватывания и освобождения свечей;

- разгрузку резьб замковых соединений от веса свечи при её отвинчивании от бурильной колонны;

- автоматический приподъём отвин­ченной от колонны свечи (при операциях ее подъёма) на высоту, несколько большую длины замковой резьбы;

- автоматическую установку элеватора в заданной позиции для захвата очередной свечи из-за пальца вышки или при подъёме для освобождения свечи.

Крюкоблоки грузоподъемностью 320 т и 450 т настолько тяжелы, что манипуля­ции с ними весьма затруднительны. В этих случаях лучше применять крюкоблок с шарнирной подвеской карданного типа, позволяющей отклонять рог крюка в лю­бом направлении [1].

В современных буровых установках применяют талевый блок с адаптером, на который процессе бурения и опера­ций спуска-подъема подвешивается СВП, а крюк используют при роторном бурении и монтаже буровой установки, например при подъеме вышки. При этом буровая установка комплектуется талевым блоком с возможностью присоединения к нему как крюка, так и адаптера СВП.

Блок талевый УТБ-5-320, представ­ленный на рис. 4.2.22, состоит из пяти шкивов 4, установленных на оси 5. Каж­дый шкив смонтирован на оси на двух­рядном роликовом радиально-упорном коническом подшипнике. Ось устанав­ливается в расточки сварных листовых щек 2, которые присоединены болтами и шпильками к траверсе / и распоркам. Ось удерживается от поворота стопорной планкой, приваренной к щеке талевого блока.

Для обеспечения смазки подшипников на торцах осей предусмотрены шприц-масленки.

Для защиты вращающихся шкивов и предохранения от соскакивания каната шкивы закрыты кожухами 7.

Талевый блок и крюк соединяются ося­ми 8, которые фиксируются гайкой со сто­порной шайбой.

Крюк УКТЛ-320, представленный на рис. 4.2.23, состоит из литого крюка /, шарнирно соединенного со стволом 6. Зев крюка автоматически закрывается защел­кой 2 при надевания на нее штропа верт­люга. Чтобы открыть зев, надо оттянуть стопор защелки 3.

Боковые рога крюка имеют седловид­ные выточки под штропа элеватора, закры­тые от соскакивания штропов скобами.

Ствол опирается на упорный подшип­ник 5, установленный в нижней части траверсы 7. В верхней части траверсы имеются два отверстия для соединения с талевым блоком.

Внутри траверсы установлены пружи­на 8 для автоматического приподнимания крюка при операциях развинчивания свеч и гидроамортизатор 9, который смягчает удар при срабатывании пружины.

При нагрузках, превышающих усилие сжатия пружины, последняя сжимается до упора ствола с полувкладышами тра­версы.

Рис. 4.2.24. Адаптер СВП: 1-трааерса; 2-ось

Траверса снабжена легкоуправляемым стопорным устройством -/, закрепляющим крюк в нужном положении.

Адаптер СВП, изображенный на рис. 4.2.24, состоит из траверсы /, в верхней части которой имеются два от­верстия для соединения с талевым блоком, а в нижней части установлена ось /, на ко­торую подвешивается штроп СВП.

Талевые блоки для работы с комплексом механизмов типа АСП

Для работы с применением АСП (табл. 4.2.12) используются талевые бло­ки, разделенные в середине на две части для автоматического завода труб внутрь талевого блока на ось скважины.

Блок талевый УТБА-6-400, представ­ленный на рис. 4.2.25 состоит из двух секций шкивов 6, соединенных рамой 5, имеющей в центре трубу с вырезом для перемещения бурильной трубы к центру скважины или в подсвечник и для ее цен­трирования при спуско-подьемных опера­циях. Снизу труба имеет воронку, а сверху закрыта от ударов вертикально наезжаю­щей трубы головкой 4, имеющей заводную фаску.

Щеки 2 каждой секции соединены дву­мя осями 7, на которых подвешены тра­версы 8 с валиками 9 под штропы автома­тического элеватора. В верхней части щек установлены наголовники 3 с резиновыми амортизаторами для посадки центратора комплекса АСП. Секции с боков и снизу защищены кожухами 1 для защиты вра­щающихся шкивов и предохранения от со­скакивания каната из ручьев шкивов.