Файл: Механизация вспомогательных операций в разведочном бурении..pdf

Г л а в а I I

МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ НАВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ БУРИЛЬНЫХ И ОБСАДНЫХ ТРУБ

Из всех операций при спуске и подъеме бурильного инструмента из скважины наиболее тяжелыми и трудоемкими являются свинчи­ вание и развинчивание свечей бурильных труб. Удельный вес этих операций в общих затратах времени на спуск и подъем инструмента

организациями разработаны и используются специальные приспо­ собления и технические средства, применение которых позволяет механизировать эти трудоемкие операции.

Разработка средств механизации спуско-подъемных операций производится главным образом путем создания отдельных механиз­ мов, которые могут являться как составной частью комплекса, так и применяться в качестве самостоятельных узлов. При создании механизмов для использования в глубоком разведочном бурении предпочтение отдается комплексной механизации.

Механизмы для свинчивания и развинчивания бурильных труб по принципу взаимодействия со свечей бурильных труб можно под­ разделить на стационарные и перемещаемые.

Механизмы, монтируемые на устье скважины, называются ста­ ционарными. Бурильные трубы опускаются и поднимаются через внутреннее отверстие редуктора их вращателя. Наиболее характер­ ный признак таких механизмов — замкнутый контур редуктора вращателя, водила и отбойной вилки. Стационарные механизмы могут иметь как индивидуальный привод (электрический или гидра­ влический), так и привод от бурового станка.

Особенностью перемещаемых механизмов является их монтаж на весь период бурения в стороне от устья скважины. Для свинчива­ ния и развинчивания свечей бурильных труб эти механизмы наво­ дятся на свечу сбоку. Характерные их признаки — разрезанный' корпус редуктора вращателя и обязательный индивидуальный при­ вод — электрический, пневматический или гидравлический. Исклю­ чение составляет механизм Карповского, не нашедший широкого

практического применения, который имеет привод от шпинделя бурового стайка.

кбуровому копру.

Впоследнее время попользуются перемещаемые механизмы с замкпутым корпусом редуктора вращателя. В процессе собственного бурения механизм откатывается в сторону и не мешает обзору устья скважины. При спуске или подъеме инструмента механизм устана­

вливается над устьем скважины н работает как стационарный. Из механизмов свинчивания и развинчивания свечей бурильных труб наибольшее распространение в колонковом разведочном буре­ нии получили разработанные СКВ Министерства геологии СССР

возможность попадания промывочного раствора в редуктор и корпус электродвигателя, что часто приводило к преждевременному выводу их из строя. В последующем, при разработке в СКВ нового меха­ низма для свинчивания и развинчивания труб — РТ-1200, этот недостаток был устранен. Однако отсутствие у механизмов типа ПО п РТ ограничителя крутящего момента при навинчивании замковых соединений может при чрезмерной затяжке замкового соединения привести к деформации и повышенному износу резьбы, что вызывает преждевременный выход из строя замкового соединения.

Опыт применения подвесных механизмов (ПО-52) в геологораз­ ведочном бурении показал, что они конструктивно сложнее стацио­ нарных, эксплуатация их обходится дороже, вследствие этого под­ весные механизмы не нашли широкого применения.

Главным недостатком разработанных механизмов для свинчива­ ния и развинчивания бурильных труб является то, что их исполь­ зование приводит к преждевременному выходу из строя соединений бурильной колонны при осуществлении спуско-подъемных операций. Кроме того, рассмотренные приспособления механизируют только процесс свинчивания и развинчивания бурильных труб. Подвеска колонны на подкладную вилку и установка ведущей вилки произ­ водятся вручную.

Техническая характеристика наиболее широко применяемых механизмов приведена в табл. 2.

Кроме механизмов для свинчивания и развинчивания буриль­ ных труб с ручной установкой подкладной вилки и подвеской на ней бурильной колонны, разработаны и используются полуавтоматиче­ ские механизмы, позволяющие производить эти операции механизи­ рованным способом. К числу наиболее удачных конструкций меха­ низмов такого типа относится спайдер-разворот «Урал-2».

В последние годы разработай ряд механизмов для извлечения и развинчивания обсадных труб при ликвидации разведочных скважин. Кроме того, в геологоразведочном бурении применяются разнообраз­ ные конструкции штангодержателей, которые по конструктивным

особенностям можно разделить, на секторные, секторные разъем­ ные, клиновые (типа фирмы «Крелиус») и др.

Конструкции перечисленных штангодержателей не нашли доста­ точного распространения в СССР. Большинство из них предназна­ чено для работы только с гладкоствольной колонной бурильных труб. Для пропуска колонковых и других труб большого диаметра их необходимо снимать, что приводит к потере времени. Разработан­ ные в Уральском геологическом управлении штаигодержатели с гидравлическим приводом «Урал-1» п «Урал-2» не обеспечивают надежного удержания свечей при свинчивании и развинчивании.

Вместе с тем в связи с намечающимся широким использованием гладкоствольной колонны с ниппельио-замковым соединением при алмазном бурении штаигодержатели начнут применяться в самое ближайшее время. Поэтому разработка надежной конструкции

тор с проходным отверстием 254 мм. В литом стальном корпусе 1 находится червячпый вал и червячная шестерня. Червячный вал установлен на двух конических роликовых подшипниках. На одном конце червячного вала насажен маховик, который соединяется с валом электродвигателя 3 с помощью эластичной муфты. С червяч­ ной шестерней посредством штифтов соединено кольцо с водилом 6. В корпус вращателя вставляется центратор 2 с выступами для упора подкладной вилки. При бурении коронками диаметром 132 мм или меньше центратор устанавливается в корпус на весь период бурения скважины. При бурении коронками большого диаметра центратор извлекается из корпуса каждый раз, когда поднимается колонковая труба, и устанавливается после ее спуска. Для свинчивания и раз­ винчивания замковых соединений колонна бурильных труб подвеши­ вается на подкладную вилку таким образом, чтобы последняя, вставленная в нижнюю прорезь муфты замка, опиралась в упорный выступ центратора для предохранения от возможного проворота. Ведущая вилка вставляется в прорезь ниппеля замка. При включе­ нии электродвигателя, связанного через червячный вал с червячным колесом, водило вращает ведущую вилку в правую или левую сто­ роны и свинчивает или развинчивает бурильные свечи.

Для развинчивания сильно затянутого бурового снаряда вклю­ чением электродвигателя водило отводят от рукоятки ведущей вилки на максимальное расстояние, чтобы при последующем вращении его

в левую сторону (против часовой стрелки) к моменту соприкоснове­ ния с рукояткой ведущей вилки оно сделало бы почти полный оборот (270°). Водило, ударяя с разгона по ведущей вилке, срывает затяну­ тую резьбу инструмента и развинчивает замковое соединение. Если

не удается развинтить соединение с первого удара, эту операцию повторяют. Использование момента инерции маховика позволяет получать кратковременный крутя­ щий момент, который во время раскрепления резьбового соедине­ ния в несколько раз превосходит

Рлс. 2. Механизм ПО-49А.

• корпус; 2 — съемный центратор; з — электродвигатель; 4 — подкладная вилка; 5 — ведущая вилка; б — водило; 7 — салазки; 8 — кожух.

момент, развиваемый электродвигателем. Для развинчивания даже сильно затянутого соединения, как правило, достаточно одного-двух ударов.

После окончания развинчивания замкового соединения ведущая вилка снимается (только при полной остановке водила), а свеча поднимается элеватором и устанавливается на подсвечник, после чего элеватор опускается вниз и надевается на муфту замка для подъема следующей свечи.

МЕХАНИЗМ П О - 4 7 Б

Механизм предназначен для свинчивания и развинчивания све­ чей бурильных труб диаметром 42,50 и 63,5 мм с муфтово-замковыми соединениями. Механизм ПО-47Б применяется главным образом при бурении скважин глубиной 500—600 м с начальным диаметром бурения не более 152 мм.