Курсовая работа (т): Автоматизированный ключ буровой

Рисунок 2.2 - Эпюры избыточных внутренних и наружных давлений

Первую снизу секцию составим из труб группы прочности Л исполнения Б с толщиной стенок δ=13,8 мм, для которых Pкр=36.2 МПа, Pp=6600 кН, Рб=74.5 МПа, q1=78.7 кг/м.

 (23)

Вторую секцию составим из труб группы прочности Е исполнения Б с толщиной стенок δ=13,8 мм, для которых , Pp=5550 кН, Рб=65 МПа,, q2= 78,7 кг/м.

Допустимая глубина спуска второй секции:

 (24)

Округлим до 2550 м, тогда длина первой секции:

.

Вес первой секции: .

Длина второй секции: .

Вес второй секции: .

Третья секция перекрывает породы склонные к вспучиванию, ее составим из труб группы прочности М с толщиной стенки δ=15,9 мм, для которых , Pp=7400 кН, Рб=86 МПа,, q2= 89,5 кг/м.

Длина третьей секции:

Вес третьей секции: .

Четвертая секция состоит из труб группы прочности Д с толщиной стенки δ=13,8 мм, для которых , Pp=3850 кН, Рб=34 МПа, q5= 63,6 кг/м.

Допустимая глубина спуска пятой секции:

 (25)

Округляем до  м, тогда длина четвертой секции:

.

Вес четвертой секции:

Шестая секция состоит из труб группы прочности Д с толщиной стенки δ=10 мм, для которых , Pp=3800 кН, Рб=31 МПа, q6 = 58 кг/м.

Допустимая глубина спуска шестой секции:

 (26)

Округляем до  м, тогда длина пятой секции:

.

Вес пятой секции: .

Седьмая секция состоит из труб группы прочности Д с толщиной стенки δ=8,9 мм, для которых , Pp=2550 кН, Рб=28 МПа, q7= 51,9 кг/м.

Допустимая глубина спуска седьмой секции:

. (27)

Округляем до  м, тогда длина шестой секции:

Вес шестой секции: .

Длина седьмой секции:  .

Вес седьмой секции:

Определим вес первой промежуточной колонны:

 ; (28)

.

Таблица 2.2 - Конструкция первой промежуточной колонны.

3. Выбор бурового оборудования

Наибольшую нагрузку БУ будет испытывать при спуске 245-мм промежуточной колонны. Максимальная вертикальная нагрузка от веса второй промежуточной колонны: .

Для бурения данной скважины наиболее рационально использовать установку БУ 3200/200 ЭУ [5].

Таблица 3.1 - Основные параметры буровой установки БУ 3200/200 ЭУ

Таблица 3.2 - Основные характеристики кронблока УКБА-6-250

Таблица 3.3 - Основные характеристики талевого блока УТБА-5-200

4. Патентно-информационный обзор

.1 Авторское свидетельство № 2268983

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано на буровых установках для механизации спускоподъемных операций при сборке или разборке бурильных и обсадных колонн.

Цель изобретения - увеличение функциональных возможностей работы ключа, сокращение времени замены захватных элементов верхних и нижних рабочих органов ключа и элементов тормозной системы с одновременным обеспечением надежности узлов при увеличении нагрузок на замковые соединения труб.

Наиболее распространенными ключами для свинчивания или развинчивания бурильных труб является автоматический буровой ключ типа АКБ с открытым зевом, оснащенный пневматическими приводами вращения верхней трубы и стопорения нижней трубы.

К недостаткам этих ключей следует отнести:

ограниченную возможность применения труб по диаметрам;

ограниченную возможность по величине передачи трубам крутящего момента при свинчивании или развинчивании;

обязательное наличие жестких направляющих потребных для гашения реактивных моментов при работе с раздельными приводами вращения и стопорения труб;

сложность конструкции, выраженная наличием приводов с многоступенчатой системой механической настройки крутящих моментов и частот вращения;

повышенные контактные и изгибающие напряжения на зубчатые элементы при передаче им высоких крутящих моментов, что приводит к увеличению габаритов, массы и уменьшению надежности работы ключа;

повышенная трудоемкость по обслуживанию ключа при замене захватных органов при переходе от одного диаметра труб на другой;

ограниченная возможность применения ключей на буровых установках, оснащенных автоматической системой подачи труб (АСП);

ограниченная возможность использования ключей при сборке компоновок и свечей.

Указанные проблемы стимулировали поиск новых технических решений.

Предложенное изобретение направлено: на исключение передачи реактивных моментов на внешние конструкции буровой установки; на увеличение функциональных возможностей работы ключа; на сокращение времени замены захватных элементов верхних и нижних рабочих органов ключа и элементов тормозной системы с одновременным обеспечением надежности узлов при увеличении нагрузок на замковые соединения труб.

Эта задача решается путем разделения на отдельные самостоятельные технологические узлы и включает:

верхний корпус со встроенным в нем устройством докрепления-раскрепления резьб, трубозажимным устройством, тормозным устройством и комплектом промежуточных зубчатых колес;

нижний корпус со встроенным в нем устройством докрепления-раскрепления резьб, трубозажимным устройством и комплектом промежуточных зубчатых колес;

привод вращения труб выполнен в виде общего для вращения и стопорения труб приводного блока, содержащего дифференциальный и быстроходный редукторы с гидромоторами;

позиционер, который выполнен с механизмами горизонтального и вертикального перемещения ключа;

механизм подачи смазки на резьбовую часть ниппеля навинчиваемой трубы.

При этом верхний корпус выполнен с возможностью его поворота относительно оси трубозажимного устройства и его подъема или опускания относительно нижнего корпуса, механизм вертикального перемещения позиционера ключа выполнен в виде двух самостоятельных узлов, включающий стол и нижнее основание, связанное со столом подвижной колонной со встроенным гидроцилиндром подъема стола, а нижний корпус, в свою очередь, снабжен выдвижными упорами для фиксации верхнего корпуса, двумя кронштейнами и четырьмя стяжками, скрепленными с двумя реечными скалками механизма горизонтального перемещения ключа позиционера, которые связаны через шестеренные блоки с гидроцилиндрами горизонтального перемещения, встроенными в корпус стола.

В свою очередь, тормозное устройство верхнего корпуса содержит шкив, четыре тормозные колодки и скобообразную обойму с размещенными в ней гидроцилиндрами прижима колодок к шкиву; при этом обойма в центральной части имеет зубчатый сектор, находящийся во взаимодействии через рейки и зубчатую шестерню с гидроцилиндрами докрепления-раскрепления резьб, от взаимодействия которых обратные реакции от привода вращения взаимно уничтожаются, а обойма, и через нее тормозной шкив, и трубозажимное устройство получают дополнительный крутящий момент, при этом ключ снабжен дополнительным механизмом докрепления-раскрепления резьб в нижнем корпусе, состоящим из двух гидроцилиндров, связанных штоками с роторным колесом, а корпусами через шарниры с нижним корпусом ключа, а реактивные моменты от приводного блока и действия гидроцилиндров направлены друг к другу с противоположными знаками. Дополнительно на тормозное устройство верхнего корпуса установлен механизм подачи технологической смазки на резьбовую часть ниппеля навинчиваемой трубы, который содержит основание с радиально размещенными пазами, в которые встроены корпуса блоков с форсунками, имеющие возможность радиального перемещения, при этом каждый корпус выполнен с цилиндрической расточкой, в которую встроен шприцевый механизм, состоящий из золотника с поршнем и пружины.

Технический результат при осуществлении изобретения выражается в использовании в конструкции ключа блочной системы отдельных узлов, оснащенных соответствующими механизмами, при взаимодействии которых выполняются операции:

по свинчиванию-развичиванию замковых соединенных труб с высокими моментами кручения и стопорения труб с гашением реактивных моментов внутри собственного корпуса ключа и существенного уменьшения нагрузок на зубчатые элементы вращателя и стопорного ключа, обеспечивая надежность срабатывания замковых элементов трубозажимных устройств;

быстрой замены трубозажимных устройств или их элементов при износе или переходе на другой типоразмер по диаметру скваженных труб за счет использования быстросъемного верхнего корпуса и блочных узлов трубозажимных элементов;