Обзор талевых систем буровых установок

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 массы поднимаемого груза. За счет этого пропорционально увеличивается длина каната, наматываемого на барабан при подъеме груза на заданную высоту. Схема подъемного комплекса буровой установки представлена на рисунке 1.1

Механизмы талевой системы монтируются на вышке буровой установки и имеют следующие характерные особенности:

- талевый блок с крюком располагается над устьем скважины в свободно подвешенном состоянии и перемещается в вертикальном направлении строго по оси скважины;

- высота подъема крюка ограничивается высотой вышки и безопасностью спуско-подъемных операций (СПО);

- диаметры шкивов и габариты других грузонесущих органов выбираются с учетом поперечных размеров буровой вышки;

- для контроля действующих нагрузок и поддержания в процессе бурения заданной осевой нагрузки на долото талевая система оборудуется датчиками и контрольно-измерительными приборами;

- действующие нагрузки и скорости CПО изменяются в широком диапазоне в зависимости от глубины скважины и длины бурильной колонны.

Талевая система БУ должна отвечать следующим основным требованиям:

- эксплуатационная надежность, т.к. выход из строя элементов

талевой системы ведет к серьезным авариям;

- удобство и безопасность обслуживания;

- долговечность;

- возможность быстрого монтажа и демонтажа, переоснасти;

- взаимозаменяемость отдельных элементов;

В БУ для бурения скважин глубиной 750-3000м рекомендуется использовать оснастку 2х3, 3х4, а для глубин 3000-12500м – 3х4, 4х5, 5х6, 6х7.

Струны талевого каната находящиеся между кронблоком и талевым блоком называются рабочими и в отличии от «ходовой» и «неподвижной» изменяют свою длину при подъеме или спуске крюка.

Буровая лебедка связана с кронблоком и талевым блоком одной струной и поэтому кратность оснастки талевой системы буровых установок равна числу рабочих струн каната.

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 механизму для крепления неподвижной струны талевого каната (специальное устройство 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

i_тс=2n_тб (1.1)

Талевые механизмы монтируются на вышке буровых установок и имеют следующие характерные особенности:

- талевый блок с крюком располагаются над устьем скважины в свободно подвешенном состоянии и перемещаются в вертикальном направлении;

- строго по оси скважины;

- высота подъема крюка ограничивается высотой вышки и безопасностью спуско - подъемных операций;

- диаметры шкивов и габариты других грузонесущих органов выбирают с учетом поперечных размеров буровой вышки;

- в целях контроля действующих нагрузок и поддержания в процессе бурения заданной осевой нагрузки на долото талевые механизмы оборудуются датчиками и контрольно-измерительными приборами;

- действующие нагрузки и скорости спуско-подъемных операций
изменяются в широком диапазоне в зависимости от глубины скважины и длины
колонны труб.

1 – крюк; 2 – талевый блок; 3 – несущие струны; 4 – кронблок; 5 – вышка; 6 – лебедка; 7 – механизм для крепления неподвижной струны талевого каната; А, Б – ведущая и неподвижная струны талевого каната; О – ось скважины

Рисунок 1.1.Схема подъемного комплекса буровой установки