Чертежи-Дипломный проект-Графическая часть-БУ-3000 ЭУК-1М, Вертлюг буровой УВ-250, Ствол вертлюга УВ-250, Ремонт пальцевого соединения вертлюга УВ-250, РАСЧЕТ ПРОУШИНЫ ШТРОПА НА ПРОЧНОСТЬ

Вертлюг - ответственный и тяжелонагруженный узел буровой установки. Его работоспособность в значительной мере определяет безотказность в работе буровой установки в целом и существенно влияет на производительность труда буровой бригады. Вертлюг подвешивается на подъемный крюк и служит соединительным звеном между талевой системой и внутрискважинным инструментом, который присоединяется к вращательному стволу вертлюга. Вертлюг обеспечивает свободное вращение инструмента и подачу промывочной жидкости через шланговое соединение в колонну труб к забою скважины.
Вертлюги выпускаются промышленностью различной грузоподъемности и предназначаются для комплекции буровых комплектации буровых установок. С целью экономий расхода ресурса основной опоры установки для сверхглубокого бурения иногда комплектуются двумя вертлюгами, например грузоподъемностью 1600 и 3200кН.
Параметрами вертлюга являются: условный диапазон глубин бурения скважин, для которого предназначен данный типоразмер вертлюга; наибольшая статическая нагрузка на невращающийся ствол; длительная динамическая нагрузка на вращающий ствол; наибольшее давление бурового раствора, при котором длительное время сохраняется герметичность уплотняющего устройства высокого давления; наибольшая допустимая частота вращения ствола; диаметр канала ствола для прохода бурового раствора; масса и габариты.
В основе проектирования вертлюгов должен находится принцип создания равнопрочной конструкции на весь период их эксплуатации. В связи с тем, что вертлюг относится к грузоподъемному оборудованию, на оснований требования Гостехнадзора при его проектирований необходимо установить коэффициент запаса статической прочности не менее трех. Расчеты должны производиться при действий наибольшей статической нагрузки, которая является проектной нагрузкой вертлюга с учетом коэффициента динамичности нагружения.
Проектные расчеты размеров нагруженных деталей основываются на расчетах по допускаемым напряжениям, которые определяются для большинства деталей по пределу текучести стали с учетом коэффициента запаса прочности. Большое внимание необходимо уделять оптимизаций выбор стали, ее термической и химико-термической обработке.
При подземном ремонте вертлюги применяются промывочные и эксплуатационные, для бурения применяют: разведочные и буровые вертлюги. Они применяются в буровых установках, которые предназначены для сооружения скважин. Бурение скважин необходимо для изучения геологической структуры и свойств горных пород, а также для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых. Процесс бурения заключается в постепенном углублений ствола скважины путем разрушения горных пород долотом с одновременным выносом по затрубному пространству потоком жидкости или газа выбуренной породы на поверхность.
Буровая установка состоит из отдельных сооружении, агрегатов и механизмов. Процесс бурения представляет собой отдельные последовательные или повторяющие операции, которые выполняет буровая бригада с помощью механизмов.

2.2 Назначение вертлюга

Вертлюг предназначен для поддержания на весу бурильного инструмента и спущенным в скважину обеспечивая его свободное вращение, а также для герметизаций канала промывочной жидкости в месте сопряжения неподвижных деталей с вращающейся колонной бурильных труб. Вертлюг подвешивается на штропе к крюку, а стволом жестко на резьбе соединяется с ведущей трубой.
Вертлюг промежуточное звено между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым рукавом и вращающейся бурильной колонной, которая при помощи замковой резьбы соединяется через ведущую трубу со стволом вертлюга.
Вертлюг соединяет невращающуюся талевую систему с колонной бурильных труб, обеспечивая свободное ее вращение и подачу в нее под давлением бурового раствора через шланговое соединение. Для обеспечения подачи бурового раствора или газа перемещающийся вертлюг соединен с напорной линии при помощи гибкого бурового рукава, один конец которого крепится к отводу вертлюга, а второй к стояку на высоте, несколько большей половины его длины. Он подвешен на ее крюке и выполняет функций сальника для подачи внутрь вращающейся колонны бурового раствора закачиваемого насосами по гибкому рукаву. В корпусе вертлюга монтируется пята, обеспечивающая свободное вращение подвешенной к стволу вертлюга бурильной колонны, а также уплотнительное устройство высокого давления, обеспечивающее ввод бурового раствора внутрь бурильной колонны. Вертлюги также характеризуются присоединительными размерами: диаметром штропа в сечений перегиба и размерами замковой резьбы ствола и соединительного патрубка бурового рукава.
Уменьшение числа классов буровых установок объясняется тем, что в процессе бурения вертлюг можно легко сменить и часто при бурений глубоких скважин применяют вертлюги двух-трех классов. В начале цикла бурение применяют вертлюг, рассчитанный на меньшую нагрузку, а по достижении определенной глубины скважины, когда вес бурильной колонны увеличится, используют вертлюг, рассчитанный на большую нагрузку.
Обслуживающий персонал должен твердо усвоить и уметь применять положение настоящей инструкций по эксплуатаций вертлюга, при обнаружений неисправностей вертлюга необходимо установить их причину. Сведения о причинах неисправностей, отказов и мерах, принятых для их устранения, заносятся в паспорт, в раздел «Учет неисправностей при эксплуатации».При длительном хранений, вертлюг должен быть переконсервирован не позднее двенадцати месяцев после отгрузки его с завода-изготовителя. Перед пуском в эксплуатацию вертлюг расконсервации не подлежит.
 
2.3 Анализ основных параметров и характеристик вертлюгов

Параметры вертлюга должны отвечать требованиям бурения и промывки скважины и одновременно соответствовать аналогичным параметрам подъемного механизма и буровых насосов.
Допускаемая статистическая нагрузка, которую может выдержать вертлюг без разрушения при не вращающемся стволе. Уровень осевых нагрузок, действующих на стволе вертлюга, зависит от глубины бурения и достигает наибольших значений при подъеме прихваченной бурильной колонны либо при расхаживании обсадной колонны с циркуляцией бурового раствора. При в целях безопасности наибольший уровень действующих нагрузок не должен превышать допускаемой нагрузки на крюке, принятой для буровой установки соответствующего класса. Поэтому допускаемая статистическая нагрузка вертлюга должна быть не менее допускаемой нагрузки на крюке буровой установки.
Динамическая нагрузка установлена исходя из условия обеспечения расчетного ресурса основной опоры вертлюга при вращении с частотой 100 об/мин в течении 3000 ч. основная опора вертлюга вращается с подвешенной к нему бурильной колонной, масса которой возрастает по мере углубления скважины и зависит от применяемых труб. Согласно этому динамическая нагрузка на вертлюг рассчитывается по наиболее тяжелой бурильной колонне, используемой при бурении скважин заданной глубины. Исходя из общепринятой методики расчета подшипников динамическую нагрузку на вертлюг Gбк, соответствующую весу бурильной колонны при частоте вращения 100 об/мин и ресурсе 3000 ч, определяются по формуле:
;
где С – динамическая нагрузка на подшипник вертлюга, кН.
Максимальное давление прокачиваемой жидкости определяется исходя из режима промывки скважины. Его значение должно быть не менее наибольшего давления насосов, используемых в буровой установке соответствующего класса.
Диаметр прокатного отверстия ствола оказывает двойное воздействие на работу вертлюга. С его увеличением снижается скорость течения привычной жидкости, поэтому уменьшаются гидравлические потери и износ внутренней поверхности ствола. Одновременно с диаметром проходного отверстия возрастает наружный диаметр ствола, в результате чего увеличивается скорость скольжения и износ ствола его уплотнения. Поэтому чрезмерное увеличение проходного отверстия ствола нежелательно. На основе опыта конструирования и эксплуатации вертлюгов диаметр проходного отверстия ствола принимается равным 75 мм. Внутренний диаметр напорной трубы равен диаметру проходного отверстия ствола вертлюга. Основные параметры вертлюгов приведены в таблице 2.1.

БУ-3000 ЭУК-1М, Вертлюг буровой УВ-250, Ствол вертлюга УВ-250, Ремонт пальцевого соединения вертлюга УВ-250, РАСЧЕТ ПРОУШИНЫ ШТРОПА НА ПРОЧНОСТЬ