Модернизация вертлюга УВ-250 для бурения скважин глубиной 4000м-Курсовая работа

ID: 165843
Дата закачки: 25 Апреля 2016
Продавец: https://vk.com/aleksey.nakonechnyy27 (Напишите, если есть вопросы)
Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Работа Курсовая
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС, Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: ИНиГ

Описание:
Вертлюги, применяемые в бурении эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, имеют общую конструктивную схему и различаются в основном по допускаемой осевой нагрузке. Кон¬структивные отличия некоторых узлов и деталей отечественных и зарубежных вертлюгов обусловлены требованиями изготовления и сборки, разрабатываемой с учетом производственных возмож¬ностей заводов-изготовителей, атакже периодической модернизацией вертлюгов с целью повышения их надежности и долговечности.

Рисунок 1- Вертлюг УВ 250

На риc.1 показано устройство современных верт¬люгов. Корпус 4 вертлюга из¬готовляется из углеродистой или низколегированной стали и представляет собой полую отливку с наружными боко¬выми карманами для штропа12, посредством которого верт¬люг подвешивается к крюку талевого механизма. Штропимеет дугообразную форму и круглое поперечное сечение. Он изготовляется методом сво¬бодной ковки из легирован¬ных сталей марок 40ХН, 38ХГН, 3ОХГСА.
На высаженных концах штропа растачиваются отвер¬стия для пальцев 7, соеди¬няющих штроп с корпусом вертлюга. Пальцы устанавли¬ваются в горизонтальных рас¬точках карманов и корпуса и предохраняются от выпадения и проворотов стопорной план¬кой 8, которая входит в тор¬цовый паз пальца и привари¬вается к корпусу вертлюга. При отводе ведущей трубы в шурф штроп вертлюга от¬клоняется от вертикали и занимает положение, удобное для разъединения и соедине¬ния его с крюком талевого ме¬ханизма.
Угол поворота штропа ограничивается стенками карманов корпуса вертлюга и не превышает 45°. Пальцы штропа имеют смазочные канавки и отверстия с резьбой для пружинных масле¬нок. Резьба смазочных отверстий используется для завинчивания рым-болтов, с помощью которых проводится распрессовка паль¬цев вертлюга. В корпусе вертлюга на упорных и радиальных подшипниках вращается ствол 5 с переводником для соединения вертлюга с ведущей трубой бурильной колонны. Ствол представляет собой стальной цилиндр с центральным проходным отверстием для промывочной жидкости и с наружным фланцем для упорных под¬шипников. Ствол вращается с частотой бурового ротора и испы¬тывает нагрузки, создаваемые бурильной колонной и промывоч¬ной жидкостью, нагнетаемой в скважину.По сравнению с дру¬гими несущими узлами и деталями ствол вертлюга наиболее нагружен. Это предъявляет повышенные требования к его прочно¬сти. Стволы вертлюгов изготовляют из фасонных поковок, полу¬чаемых методом свободной ковки. Благодаря применению таких заготовок снижаются расход материала и затраты на механиче¬скую обработку. Для стволов используют стали марок 40Х, 40ХН, 38ХГН, приобретающие в результате ковки более совер¬шенную кристаллическую структуру и повышенные механические свойства.
Осевое положение ствола вертлюга фиксируется упорными подшипниками 6 и 9 Основная опора ствола — подшипник 6, на¬гружаемый весом ствола и бурильной колонны, когда вертлюг посредством штропа удерживается в подвешенном состоянии. Вспомогательной опорой ствола является подшипник 9, нагружае¬мый собственным весом корпуса и других невращающихся деталей, когда вертлюг опирается на ствол, а штроп вертлюга нахо¬дится в свободном состоянии. Это происходит при установке вертлюга с ведущей трубой в шурф и в процессе бурения сква¬жины, когда вследствие недостаточного веса бурильной колонны нагрузку на долото дополняют весом вертлюга.
В рассматриваемой конструкции вертлюга в основной опоре ствола установлен упорный подшипник с короткими цилиндриче¬скими роликами. Благодаря укороченной длине снижается сколь¬жение роликов относительно колец при вращении ствола. Это благоприятно влияет на износ и нагрев подшипников. Подшип¬ники с коническими и сферическими роликами обладают большей нагрузочной способностью по сравнению с подшипниками, имею¬щими короткие цилиндрические ролики. Поэтому в тяжело на¬груженных вертлюгах преимущественно применяются упорные 1 подшипники с коническими либо сферическими роликами. Для повышения долговечности в модернизированных вертлюгах. Урал-машзавода (УВ-250 МА) используются конические упорные под¬шипники.
Для центрирования роликов относительно ствола подшипник 6 снабжен внутренним сепаратором. Наружный сепаратор пре¬дохраняет ролики от смещения под действием центробежных сил. В менее нагруженной вспомогательной опоре используется шари¬ковый упорный подшипник. Ствол центрируется в корпусе ради¬альными роликовыми подшипниками 3 и 10. Упорные подшип¬ники центрируются по кольцу, установленному на стволе. Второе кольцо является свободным и благодаря этому самоцентриру¬ется относительно тел качения подшипника. Осевое положение ствола и натяг подшипников 9 и 10 регули¬руются прокладками между корпусом 4 и крышкой 14 вертлюга. Осевой натяг нижнего радиального подшипника регулируетсяустановочной втулкой, навинченной на ствол вертлюга и предохраняемой от отвинчивания стопорными вин¬тами. Наружное кольцо подшипни¬ка удерживается пружинным стопо¬ром, установленным в кольцевом пазе корпуса. Для соединения верт¬люга с ведущей трубой бурильной колонны используется сменный нип¬пельный переводник 1, предохраня¬ющий резьбу ствола от износа и механических повреждений

Рисунок 2 - Быстроразъемное соединение

В связи с тем, что ствол вертлю¬га и верхний переводник ведущей трубы имеют внутренние резьбы, для их соединения используется пе-реводник ниппельного типа. С целью предотвращения самоотвин-чивания при вращении долота ствол вертлюга, переводники и верхний конец ведущей трубы имеют левую резьбу. Следует напомнить, что нижний переводник ведущей трубы и все другие соединения бурильной колонны имеют правую резьбу, совпадающую с направлением вращения долота.
Корпус вертлюга закрывается верхней 14 и нижней 2 крыш¬ками с центральными отверстиями для выводных концов ствола. Крышки крепятся к корпусу ввертными болтами. Верхняя крышка снабжена стойками и вторым фланцем, на котором укреплен от¬вод 11 для соединения вертлюга с буровым шлангом. Из отвода промывочная жидкость поступает в проходное отверстие ствола через промежуточное устройство 13
Полость между корпусом 4 с крышками 14, 2 и стволом верт¬люга 5 заполняется жидким маслом для смазки основного и ниж¬него радиального подшипников. Стакан 15 ствола образует отдельную масляную ванну для смазки вспомогательного верх¬него радиального подшипников. Масло заливается через отвер¬стие в верхней крышке корпуса. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней крышке корпуса. Уровень масла проверяется контрольной пробкой, навинченной в корпус вертлюга. Масляные отверстия закрываются резьбовыми проб-ками.
Разработаны различные конструкции устройств для соедине¬ния отвода со стволом. Быстросъемное соединение отвода со ство¬лом (рис. 2) состоит из свободно плавающей напорной трубы 9, манжетных уплотнений 6, 8, 10, 13 для герметизации прокачиваемой промывочной жидкости и накидных гаек 1 и 3, наверну¬тых на ствол 14 и втулку 5, зажатую крепежными болтами между отводом 4 и фланцем крышки вертлюга (на рис.2 крышка не показана). Свободно плавающая напорная труба позволяет обеспечить быструю замену уплотнений и самой трубы, изнаши¬ваемых абразивными частицами, содержащимися в промывочной жидкости. Для этого необходимо отвернуть накидные гайки 1, 3 и, вытащив весь узел, заменить его новым либо заблаговременно отремонтированным.
Работоспособность вертлюга зависит от надежности уплотне¬ний, применяемых в его подвижных и неподвижных соединениях. Наиболее ответственными являются уплотнения напорной трубы, которые служат для предотвращения утечки промывочной жид¬кости, нагнетаемой под высоким давлением. Для этой цели (рис.2) используются самоуплотняющиеся радиальные 8, 10 и торцовые 6, 13 манжеты из синтетических материалов, обла¬дающих достаточной упругостью и износостойкостью Воротники манжет направлены навстречу действующему давлению и по¬этому прижимаются к уплотняемым поверхностям с силой, про¬порциональной давлению промывочной жидкости.
Стыкуемые торцы напорной трубы и отвода уплотняются ра¬диальной 8 и торцовой 6 манжетами, установленными в канавках кольцевой втулки 7. Втулка с манжетами надеты на напорную трубу и плотно прижаты к отводу вертлюга посредством накид¬ной гайки 3.Противоположный стык между нижним торцом напорной трубы и стволом вертлюга уплотняется четырьмя ради¬альными манжетами 10, разделенными металлическими коль¬цами 11, и торцовой манжетой 13 Радиальные манжеты уста¬новлены в стакане 2 и затянуты накидной гайкой , соединяющей стакан со стволом вертлюга
Стакан вращается вместе со стволом, и радиальные манжеты скользят относительно напорной трубы, удерживаемой силой тре¬ния в верхней манжете 8. Скольжение вызывает износ контактируемых поверхностей, ускоряемый абразивным воздействием про¬мывочного раствора. Поэтому нижнее уплотнение напорной трубы в отличие от неподвижного верхнего имеет многорядную кон¬струкцию, благодаря которой повышаются его надежность и дол¬говечность Стакан снабжен винтовой масленкой для периодиче¬ской смазки манжет с целью уменьшения износа и нагрева уплот-нения в результате трения.
Манжета 10, расположенная над смазочным отверстием в ста¬кане, предотвращает утечку масла при шприцовке и предохра¬няет его от внешнего загрязнения. Торцовая манжета 13 враща¬ется вместе со стволом вертлюга и кольцом 12 и остается не¬подвижной относительно стыкуемых поверхностей. Неточности, допущенные при изготовлении и сборке, компенсируются свободно плавающим положением напорной трубы. Напорные трубы изго¬товляются из низколегированных цементуемых сталей марок 12ХН2А, 20ХНЗА и др. Наружная поверхность напорных труб шлифуется и имеет твердость HRC 56—62
Для предотвращения утечки масла из масляной ванны вертлюга в нижней крышке его корпуса установлены две манжеты 4 (рис. 2) Манжеты прилегают к втулке 3, служащей для фиксации внутренней обоймы радиального подшипника 1 ствола вертлюга Воротник манжеты прижимается к втулке с помощью кольцевой ци¬линдрической пружины надеюи на манжету. Во избежание про ворота в крышке и для обеспечения герметичности манжета сажается в расточку крышки с натягом. Самоуплотняющиеся манжеты в данном случае неприемлемы из-за недостаточного давления в уплотняемой полости.
В осевом направлении манжета фиксируется шайбой 6, кото¬рая крепится к крышке болтами 5. Уплотнительное круглое кольцо 2 предотвращает просачивание масла между стволом вертлюга и втулкой. Для уменьшения трения в местах сопряже¬ния со втулкой манжеты смазываются пластичным маслом через масленку 7 При заметном износе втулка заменяется новой Ана¬логичные манжеты установлены между стволом и верхней крыш кой корпуса вертлюга
Плоские стыки между корпусом вертлюга и его крышками уплотняются листовыми прокладками из картона. Прокладка верхней крышки корпуса одновременно используется для регулирования осевого натяга вспомогательного упорного подшипника. Прокладка между крышкой и отводом вертлюга, работающая под давлением промывочной жидкости, изготовляется из прорезиненной ткани. Прокладки затягиваются болтами, используе¬мыми для крепления стыкуемых деталей вертлюга.

Комментарии: На основе патента №696143 предлагаю увеличение срока службы вертлюга УВ-250 МА за счет улучшения условий смазки.
Указанная цель достигается тем, что вертлюг снабжается центробежным диффузором, причем рабочее колесо насоса закрепляется на стволе вертлюга, а диффузор в корпусе.
Для регулирования объема смазки рабочее колесо с лопатками и диффузором устанавливают с зазором.
Так же для повышения надежности и долговечности основного подшипника на основе патента № 1509507 рекомендую ствол вертлюга УВ-250 МА выполнить с Г- образными каналами нагнетания масла, причем каждый из каналов связать между собой двумя частями: вертикальной, выполненной параллельно оси ствола, и горизонтальной, выполненной выше основного подшипника.

Размер файла: 962,4 Кбайт
Фаил: