Вращатель бурильной колонны. Сборочный чертеж-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

При механическом вращательном бурении колонна труб по­лучает вращение от вращателя, который, передавая крутящий момент, не препятствует осевому перемещению колонны. В зави­симости от конструктивного исполнения вращатели разделяют на три типа: шпиндельные, роторные и подвижные.

Шпиндельные вращатели применяются в буровых станках колонкового бурения, имеющих в основном моноблочную ком­поновку и оснащенных одним двигателем. Шпиндельный враща­тель предназначен для передачи колонне бурильных труб крутя­щего момента и осевого усилия. Он состоит из конического редуктора со шпиндельной втулкой, установленного в корпусе вращателя на подшипниках и получающего вращение от ко­робки передач станка; полого шпинделя, проходящего через шпиндельную втулку и связанного с ней шпоночным, шлицевым или фигурным соединением. Шпиндель оснащается одним или двумя зажимными патронами, с помощью которых бурильной трубе, свободно проходящей через шпиндель, передаются кру­тящий момент и осевое усилие.
Рабочая длина шпинделя определяет «ход шпинделя» — воз­можную максимальную величину непрерывного осевого переме­щения колонны бурильных труб. Для продолжения процесса осевого перемещения колонны выполняется операция по пере­креплению шпинделя, при которой зажимные патроны раскреп­ляются и шпиндель перемещается в верхнее исходное положение с последующим закреплением патронов. Осевое перемещение шпинделя осуществляется с помощью системы подачи.
Шпиндели могут иметь круглое или фигурное сечение. Круг­лые шпиндели с несколькими шпоночными канавками или шпин­дели со шлицевой наружной поверхностью достаточно легко балансируются и обеспечивают устойчивую работу при высоких частотах вращения. Шлицевые шпиндели сложнее в изготовле­нии, но благодаря большому числу шлицев, передающих крутя­щий момент, имеют несколько меньшие толщину стенки и массу. Шпиндели фигурного сечения, например шестигранного, успешно применяются при передаче больших крутящих моментов.
Вращатели роторного типа предназначены для передачи вра­щения колонне бурильных труб и поддержания на весу обсад­ных труб и бурового инструмента при спуско-подъемных опера­циях. При бурении с забойными двигателями ротор восприни­мает реактивный крутящий момент, создаваемый забойным дви­гателем.
Роторные вращатели наиболее распространены в установках для бурения вертикальных скважин в преимущественно мягких и средней твердости породах. Их используют при бурении экс­плуатационных и разведочных скважин на нефть, газ и воду, структурно-поисковых и сейсморазведочных скважин. Установки для бурения глубоких (более 2000 м) скважин на твердые по­лезные ископаемые также оснащают роторными вращателями, так как вращатели шпиндельного типа для компенсации значи­тельного упругого удлинения колонны должны иметь увеличен­ный ход, что приводит к существенному увеличению габаритных размеров и массы вращателя и бурового станка.
Конструктивные схемы роторных вращателей различны, од­нако наиболее часто они представляют собой редуктор с кониче­ской зубчатой передачей.
Подвижные вращатели. Подвижными называются враща­тели, имеющие поступательное перемещение вдоль заданной оси скважины и передающие осевую нагрузку буровому снаряду. Они успешно применяются как в передвижных и самоходных установках для бурения неглубоких скважин, так и в стационар­ных агрегатах для бурения глубоких разведочных скважин с вы­сокой частотой вращения. Оснащение станков колонкового бу­рения подвижными вращателями связано с внедрением в прак­тику бурового станкостроения индивидуального привода для отдельных механизмов бурового станка, в частности гидропри­вода.
Однако и до широкого внедрения индивидуального привода были созданы и эксплуатировались станки, оснащенные под­вижными вращателями с механическим приводом, что было определено рядом преимуществ подвижных вращателей по срав­нению с другими типами:
большой ход подачи и возможность устойчивой работы при высоких частотах вращения;
технологи­ческая универсальность, заключающаяся в возможности исполь­зования шнеков, ложковых и других буров;
наращивание бу­рильной колонны без отрыва инструмента от забоя;
возможность спуска или извлечения снаряда с вращением на любом интер­вале скважины, что имеет существенное значение для ликвида­ции возникающих осложнений.