Элеватор автоматический ЭА-250". Максимальная грузоподъемность 250 т-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Элеватор автоматический ЭА-250".
Максимальная грузоподъемность 250 т-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
2 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

По конструкции автоматический элеватор ЭА-250 (рисунок 4) относят к элеваторам, в которых труба подвешивается за плоский торец замка (элеваторы типа ЭА). Автоматический элеватор состоит из трех групп деталей:
1) силовой, воспринимающей нагрузки от веса бурильной колонны;
2) рычажной, служащей для автоматического захватывания и освобождения бурильных замков;
3)  предохранительной, фиксирующей подвижные части рычажной системы в процессе спуска колонны.
К группе силовых деталей относятся детали, воспринимающие нагрузку от массы колонны бурильных труб в процессе СПО и при бурении. К ним относятся: комплект клиньев 1, стакан 2,упорный подшипник 3, траверса 4, штропы 5, оси 6, пальцы 7, скоба 8(рисунок 4). Рычажная система автоматического элеватора состоит из: корпуса 9, звеньев 10, 11, средних рычагов 12, кареток 13 и 14, пружины 15, копира 16, рычагов 17.
Рычажная система кроме того содержит три силовых пневматических цилиндра 18. Траверса 4 представляет собой стальную отливку с проушинами для подсоединения к ней двух штропов 5, при помощи которых элеватор подсоединяется к осям талевого блока. Штропы к траверсе присоединяются при
помощи осей 6 и имеют возможность отклоняться от вертикальной оси на определенный угол, необходимый для заводки штропов элеватора в проушины талевого блока. Внутрь траверсы установлен упорный шарикоподшипник 3,обеспечивающий свободный поворот стакана 2 вместе с закрепленной на нем рычажной системой, в случае свинчивания-развинчивания очередной свечи в процессе СПО. Внутренняя полость траверсы и подшипник защищены от попадания бурового раствора лабиринтным уплотнением. На упорный подшипник 3 устанавливается стакан 2, имеющий три наклонных паза, по которым перемещаются клинья 1. На нижней части стакана при помощи пальцев 7 крепится скоба 8. Скоба 8 представляет собой стальную отливку с двумя приливами для подсоединения штропов подвески вертлюга или ручного элеватора. Оба зева, образованные приливами и нижней плоскостью траверсы 4, запираются стопорами 19, которые исключают произвольное соскакивание штропов. В верхней части скобы в двух приливах установлены стопоры 20, которыми при бурении фиксируют скобу относительно траверсы. В наклонных пазах стакана 2 установлен комплект клиньев 1. В нижнем положении прямоугольные клинья замыкаются своими боковыми поверхностями друг на друга (конические не замыкаются), образуя равномерную окружность; в этом положении клинья удерживают колонну бурильных труб под торец муфты замкового соединения или под коническую опорную поверхность муфты. Для каждого типоразмера бурильных труб, переводника или проточки в элеватор уста-


1 – клинья; 2 – стакан; 3 – упорный подшипник; 4 – траверса; 5 – штроп; 6 – ось; 7 – палец; 8 – скоба; 9 – корпус; 10, 11 – звенья; 12 – средний рычаг; 13, 14 – каретки; 15 – пружина; 16 – копир; 17 – рычаг; 18 – пневматический цилиндр; 19,
20 – стопоры; 21, 22 – ролики
Рисунок 4 – Элеватор автоматический ЭА-250
навливается соответствующий комплект клиньев. На верхней плоскости клина выбиты цифры, указывающие диаметр бурильных труб, для работы с которыми используется данный комплект. Крепление клиньев быстросъемное, что позволяет производить смену их в процессе СПО без применения специального инструмента.
Рычажная система выполнена в виде самостоятельной сборочной единицы и крепится к стакану элеватора шпильками. Корпус представляет собой сварную металлоконструкцию и предназначен для направления движения каретки внутренней 13 (рисунок 4), на которой, в свою очередь, смонтирована каретка 14. К каретке 14 закреплены на осях рычаги 17. Рычаги имеют ролики 21,которые находятся при работе постоянно в контакте с бурильной свечой, а также ролики 22, взаимодействующие со специальными поверхностями копира 16. Копир 16 представляет собой сварную конструкцию и состоит из кольца с копирными поверхностями и воронки для направления движения ниппеля свечи. Каретка внутренняя 13 демпфируется пружиной 15 и соединена системой звеньев 10 и 11 через средний рычаг 12 с клиньями 1. На стакане 2 монтированы три амортизирующих устройства, предназначенные для компенсации разновысотности конических клиньев 1 и создания дополнительного усилия при подъеме клиньев. На копире рычажной системы установлено три пневматических цилиндра 18. На каретке 14 приварены три упора, в которые упираются штокицилиндров, когда осуществляется принудительный подъем клиньев. Воздух к цилиндрам подводится от сети буровой установки через рукав. Управление цилиндрами осуществляется краном с поста бурильщика.
Работа ЭА осуществляется в следующей последовательности. При подъеме колонны труб элеватор заводится на бурильную трубу сверху. Для этого элеватор, подвешенный на талевом блоке, на пониженной скорости опускается отверстием в стакане 2 (рисунок 4) на конец колонны бурильных труб, выступающий из ротора буровой установки. Клинья 1 нижними поверхностями входят в контакт с торцом муфты бурильной свечи, и при дальнейшем движении элеватора вниз клинья 1 перемещаются вверх по наклонным пазам стакана 2. Движение от клиньев 1 через звено 11, средний рычаг 12, звено 10 передается на каретку внутреннюю 13, которая при этом перемещается вниз, сжимая пружину 15. Как только клинья 1 пропустят нижний бурт муфты верхнего конца колонны бурильных труб, пружина 15 возвратит каретку 13 и вместе с ней клинья 1 в исходное положение. Клинья 1 замкнутся, образуя при этом кольцо. В таком положении при дальнейшем движении элеватора вверх (подъеме) произойдет подхват колонны бурильных труб под торец муфты или под коническую опорную поверхность муфты, в зависимости от типа применяемых бурильных труб. При спуске колонны бурильных труб в скважину очередная свеча заносится в талевый блок и опускается в воронку элеватора. При этом ниппель нижнего конца свечи утапливает вниз ролики 21. Рычаги 17 опускаются и расходятся. Ролики 22 перемещаются вниз по вертикальной части копирных поверхностей копира 16 и выходят на их наклонную поверхность. Каретка 14 и каретка внутренняя 13 опускаются вниз, сжимая пружину 15. Каретка внутренняя 13 через звено 10, средний рычаг 12 и звено 11 поднимает клинья 1 вверх по наклонным пазам стакана 2 до полного их разведения. Порожний элеватор поднимается вверх по свече. При подходе к верху свечи и при сходе роликов 21 с верхней части свечи элеватор подхватит колонну бурильных труб под бурт или под коническую поверхность муфты с передачей нагрузки на силовые детали элеватора. При этом рычаги под воздействием пружин возвращаются в исходное положение. Пружина 15 разжимается, перемещает каретку внутреннюю 13 и каретку 14 вверх, клинья 1 опускаются, образуя замкнутое кольцо.








З СОСТАВЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ И РАСЧЕТНЫХ СХЕМ
  
Кинематическая схема автоматического элеватора (рисунок 5) состоит из корпуса 1, клина 2, подвески клина 3, каретки 4, втулки 5, пружины 6, копира 7, рычага 8, роликов 9, штропа 10, пружины рычага 11, кольца 12, штока 13, защелки 14. На кинематической схеме изображена кинематика рычажной и предохранительной систем.

Рисунок 6 – Кинематическая система рычажной системы ЭА-250
По кинематической схеме видно, как клин удерживает бурильную трубу за торец замка. В верхней части рычажной системы элеватора имеется ролик, который связан пружинно-рычажной системой с клином и может опускать его для захвата замка или поднимать для его освобождения. При установке элеватора на трубу ролики автоматически отводятся пружиной наружу, пропускают трубу в корпус элеватора и поднимают клинья. В таком положении элеватор освобождает замок трубы, может перемещаться по трубе и пропускать средние замки свечи. В этом положении ролики пружинами прижаты к трубе и катятся по ней. При подъеме из элеватора отвинченной трубы или при подходе к верхнему концу свечи ролики отводятся пружинами к центру и опускают клинья, которые автоматически захватывают замок трубы, находящийся выше клиньев.
Составим расчетную схему корпуса автоматического элеватора. Основные нагрузки приходятся на корпус. Эти нагрузки можно разделить на:
1) нагрузки от действия клиньев, которые удерживают бурильную колонну (рисунок 7);
2) нагрузки от действия штропов, которые удерживают автоматический элеватор (рисунок 8);
3) нагрузки на проушины корпуса, за которые подвешивается вертлюг (рисунок 9).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ

В настоящее время все большее применение в нефтяной промышленности находит автоматический элеватор типа ЭА-250, позволяющий производить автоматический захват и освобождение бурильной колонны в процессе спуско-подъемных операций и удерживать вертлюг при бурении скважин.
Конструкция автоматического элеватора обеспечивает работу по спуску и подъему бурильного инструмента с применением одного элеватора и пневматических клиньев. Как показал опыт, это наиболее перспективный способ спуска-подъема, так как при этом затрачивается меньше времени и труда, чем при использовании двух элеваторов.
Одной из главных особенностей автоматического элеватора является конструкция его рычажной системы, которая позволяет надежно захватывать и удерживать эксплуатационные и бурильные трубы различных диаметров за торец замка, а также повысить грузоподъемность и снизить массу.
Автоматический элеватор применяется в составе спуско-подъемного комплекса АСП-3М1, при работе которого численность буровой вахты сокращается до трех человек, значительно облегчается труд работников буровой бригады и уменьшается расход времени на спуск и подъем бурильного инструмента до 30 %. Данный комплекс можно использовать в компоновке с любым типом буровой установки, независимо от глубины бурения, цели бурения и в сочетании с трубами из легких сплавов. Комплекс АСП-3М1 надежен в работе и может быть рекомендован для использования во всех нефтяных районах страны.
Дальнейшее совершенствование комплекса механизмов АСП-3М1 связано с совершенствованием конструкции автоматического элеватора ЭА-250.