Модернизация талевой системы буровой установки БУ 4500/270 ЭК-БМ-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Целью дипломного проекта Хабарова Олега Ивановича является модернизация талевой системы БУ 4500/270 ЭК-БМ, для бурения скважин с использованием системы верхнего привода (СВП). Проект состоит из пояснительной записки и чертежей.
В пояснительной записке приведено описание полиспастной системы используемой на буровой для спуско подъемных операций в процессе бурения скважин, патентно-информационный обзор. Отдельный раздел дипломного проекта посвящен описанию модернизации талевой системы буровой установки. Основой модернизации является модернизация крюкоблока с учетом действия нагрузок при осуществлении спускоподъемных операция с использованием СВП, выполнин расчет растояния между талевым конатом и кронблоком. Для этой цели проведен анализ и пердложена конструкуции крюкоблока с учетом углов талевого каната и распределения нагрузок в объемном состоянии.
Объем расчетно-пояснительной записки составляет 107 страниц. Графическая часть составляет 9 листов.

Талевый механизм или талевая система — грузонесущая часть буровой установки — представляет собой полиспаст, состоящий из кронблока и талевого блока, огибаемых стальным канатом. Талевый блок снабжен крюком или автоматическим элеватором для подвешивания бурильной колонны и обсадных труб. Нагрузка подвешенного груза распределяется между рабочими струнами каната, число которых определяется числом шкивов талевого блока и кронблока. Талевая система позволяет уменьшить усилие в канате от веса поднимаемого груза. За счет этого пропорционально увеличивается длина каната, наматываемого на барабан при подъеме груза на заданную высоту.
Оснастка талевой системы буровых установок характеризуется тем, что оба конца талевого каната сбегают с кронблока, один из которых крепится к барабану буровой лебедки и называется ходовым или тяговым, а второй (неподвижный) — к специальному устройству на металлическом основании вышечного блока. При наматывании каната на барабан талевый блок с крюком подтягивается к неподвижному кронблоку. При спуске талевого блока канат разматывается с барабана, вращающегося в обратном направлении под действием веса талевого блока, крюка и подвешенной колонны труб. Неподвижная струна талевого каната используется для установки специальных датчиков, измеряющих нагрузку на крюке.
Рабочие струны талевого каната располагаются между шкивами кронблока и талевого блока и в отличие от ходовой и неподвижной изменяют свою длину при подъеме и спуске крюка. Отношение числа рабочих струн каната к числу ходовых струн идущих на лебедку, называют кратностью оснастки. Буровые лебедки связаны с талевым блоком и кронблоком одной ходовой струной, и поэтому кратность оснастки талевой системы буровых установок равна числу рабочих струн каната. Так как второй конец талевого каната неподвижный и поэтому нерабочий, кратность оснастки талевой системы буровых установок независимо от числа шкивов талевого блока и кронблока является четным числом, равным удвоенному числу шкивов талевого блока;

Техническое предложение по модернизации талевой системы буровой установки

4.1 Основание для модернизации талевой системы

При бурении скважин буровыми установками БУ 4500/270 ЭК-БМ с СВП, возникла проблема в повышенном износе талевого каната, так как расстояние между крюкоблоком и кронблоком стало меньше связи с использованием СВП, на высоту СВП 6,5 м.
В стандартном варианте крюкоблок УТБК-5-270 следующею компоновку изображенную на рисунке 14.
В процессе эксплуатации талевой системы буровой установки данного типа стали наблюдаться следующие проблемы:
- повышенный износ талевого каната;
- истирание реборд блока крюкоблока и кронблока;
- выдавливание стопорных колец на талевом блоке и кронблоке, предназначенных для закрепления от осевого смещения наружного кольца двухрядного радиально-упорного конического подшипника.
Такие проблемы наблюдаются не на одной буровой установке, а но всем ряде буровых установок БУ-4500/270 ЭК-БМ, на которых в своей конструкции используется верхний привод (СВП). Использование верхнего привода как уже говорилось приводит к уменьшению расстояния в талевой системе буровой остановки.
Причиной данных явлений могут быть конструктивные недоработки буровых установок:
1. Большая разница между диаметрами секций кронблока и шириной по оси шкивов крюкоблока, а также шириной кронблока. В следствии чего талевый канат испытывает не только растягивающие нагрузки но возникают и осевые (изгибающие).
2. Износ талевого каната наблюдается также непосредственно в результате намотки на барабан лебедки.
На буровых установках БУ-125; БУ-3000БД; БУ-5000(ЗД-76, 3Д-78), используют крокоблоки и непосредственно талевые блоки шириной 850-1000 мм. Для устранения возникающих проблем необходимо увеличить ширину талевого блока.

4.2 Техническое предложение по модернизации талевой системы

Одним из выходов в уменьшении износа талевого каната и сохранения талевой системы в работоспособном состоянии есть увеличение расстояния между крюкоблоком и кронблоком, чтоб произошло изменение угла между шкивом и талевых блоком.
Данное решение можно добиться изменением расстояния между талевым блоком и кронблоком, но это не возможно так как изменение высоты вышки приведет сразу и изменению как в металлоемкости буровой в целом так и нарушению кинематических связей, что не целесообразно, так как меняется не один параметр.
Техническое предложение заключается в изменении конструкции подшипникового узла талевого блока и кронблока, изменение заключается в способности подшипников воспринимать большие осевые нагрузки, которые создает талевый канат, так как сталь больше угол в крестовой оснастке, соответственно увеличились нагрузки на подшипниковый узел. Модернизацию подшипникового зла можно попытаться провести в двух направления:
- заменить стопорные кольца, на большие с подбором (с двух сторон), что вызволит воспринять большие осевые нагрузки;
- и второй путь изменить конфигурацию шкива, с установкой подшипника с одним стопорным кольцом.
Модернизация подшипникового узла не дает в полной мере избежать возникающие проблемы выявленные в ходе эксплуатации.
Следующий этап в модернизации является попытка увеличения ширины талевого блока буровой установки. Увеличение ширины талевого блока позволяет нам добиться уменьшения износа реборд шкивов талевого блока буровым канатом за счет уменьшения угла талевого каната относительно вертикальной оси, а соответственно уменьшить износ, как талевого каната так и шкивов талевой системы в целом.
Для этой цели необходимо провести анализ буровых установок разного типа, и посмотреть какое соотношение диаметров, размеров по оси крюкоблока так и кронблока.
Для этого необходимо провести расчет и определить углы в талевой системе буровых установок в зависимости от расстояния между кронблоком и талевым блоком полиспастной системы буровой установки.

В результате проведенной модернизации талевой системы буровой установки, было достигнуто:
- определены нагрузки на установленный подшипник;
- выявлено, что установленный подшипник не подходит по грузовым характеристика;
- определено конструкция талевого блока с учетом модернизации;
- стоимость изделия в целом;
- экономический эффект от предложенной модернизации.
При постановке сферических подшипниковых узлов крюкоблока, привело к уменьшению угла талевого каната между кронблоком и талевым блоком, что положительно сказалось на эксплуатационные характеристики талевого каната и оборудования в целом.
В дальнейшей работе целесообразно провести более подробный расчет углов талевого каната, для определения действующих осевых нагрузок на шкивы от каната, для подтверждения выбора сферического подшипника.