Бурение. 2 общее пособие бурение. Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод

• Название: Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод
• Анкор: Бурение
• Дата: 24.04.2022
• Размер: 3.19 Mb.
• Имя файла: 2 общее пособие бурение.doc
• Тип: Учебно-методическое пособие; #493872
• страница: 13 из 21

Талевые канаты

В нефтяной промышленности используют стальные талевые канаты различной конструкции. Их изготовляют из высокоуглеро­дистой высокомарганцовистой канатной проволоки. Наиболее рас­пространены шестипрядные канаты с металлическим или орга­ническим сердечником. По характеру касания проволок канаты делятся на следующие типы: ТК — с точечным касанием прово­лок; Л К —с линейным касанием проволок и ТЛК —с точечно-линейным касанием. При бурении на небольшие глубины приме­няют простые и дешевые конструкции канатов с органическим сердечником ТК 6X19+1 о. с. На более глубоких скважинах используют канаты с органическим сердечником и ЛК-РО с ме­таллическим сердечником конструкции 6x33 + 1 м. с. Пряди, сер­дечник и канат в целом смазывают в процессе свивки специаль­ной канатной смазкой НМЗ-3. К канатам и блокам талевой системы предъявляют следующие требования.

1. 
   Диаметр каната и число струн в оснастке следует выбирать
   с учетом максимально возможной нагрузки на крюке, при которой
   запас прочности при максимальной статической нагрузке был бы
   не менее 2, а при СПО — не менее 3.
   
2. 
   Диаметр шкивов талевой системы должен быть в 38—42
   раза больше диаметра каната. В отечественных талевых системах
   соотношение диаметров шкивов и канатов составляет 34—43,
   в американских 37—44. Практически дальнейшее увеличение этого
   соотношения нерационально.
   
3. 
   Неподвижный конец каната необходимо крепить на бара­
   бане, конструкция которого обеспечивает легкое его передвиже­
   ние при перепусках.
   

В процессе бурения крепких пород возникают продольные колебания в бурильных трубах, передающиеся через ведущую трубу, вертлюг и талевую систему неподвижному концу талевого каната. В результате возникает явление усталости металла в той части, которая находится па последнем шкиве кронблока и ба­рабане механизма крепления неподвижного талевого каната. В этом случае может произойти обрыв каната несмотря на то, что его износ невелик. Поэтому канат периодически необходимо пере­пускать. Расход каната на 1 м проходки колеблется в широком диапазоне — от 0,7 до 5 кг, а в отдельных случаях и больше.

Износ его зависит от величины произведенной работы, качества и конструкции каната, правильной и рациональной его эксплуата­ции. Во избежание несчастных случаев необходимо следить за состоянием талевых канатов. Канат следует тщательно закреплять в подъемном барабане, длина его должна быть такой, чтобы не менее пяти витков первого ряда всегда находилось на бара­бане лебедки. Необходимо защищать канат от повржедепий ост­рыми предметами.
Кронблоки

Кронблок, расположенный в верхней части буровой вышки,— неперемещаемая часть талевой системы. Он представляет собой сваренную из профильного проката раму, на которой смонтиро­ваны на опорах оси со шкивами, закрытыми предохранительными щитами. В нижней полке одной из балок при помощи держателя укреплены вспомогательные блоки, рассчитанные на нагрузки до 0,3 МН. Через эти блоки перебрасывается канат, предназна­ченный для вспомогательных работ. Канат идет к фрикционной катушке лебедки или барабану вспомогательной лебедки.

Большинство конструкций кронблоков выполняется по схеме, приведенной на рис. IV.5. Рама изготовлена из трех продольных 1 и двух поперечных 2 двутавровых балок. Кронблок опирается



Рис. Схема шестишкивного кронблока

на подкронблочные балки вышки концами крайних продольных ба­лок, к середине которых приварены на прокладках разъемные корпуса опор. На этих опорах укреплены две секции 3 со шкивами. Секция состоит из оси, на которой смонти­рованы шкивы, каждый на двух подшипниках. От проворачивания в опорах ось стопорится ригелями. Для защиты вращающихся шки­вов и предохранения от соскакива­ния каната каждая секция блоков закрыта кожухом, который кре­пится к раме на шарнирах и при необходимости легко откиды­вается.

Техническая характеристика кронблоков приведена в табл. IV.3.

Талевые блоки

В талевой системе буровой установки талевый блок—-под­вижная ее часть. Как и кронблок, он предназначен для выполне­ния спуско-подъемных операций и других работ, необходимых при


Таблица IV.3 Техническая характеристика кронблоков



Рис. Талевый блок

бурении. По конструкции талевые блоки однотипны, за исключе­нием блоков, предназначенных для работы с механизмами АСП.

Талевый блок (рис. IV.6) состоит из следующих основных частей: двух сварных боковых щек 4, соединенных наверху полой траверсой 10, а внизу серьгой 1 с помощью приваренных к щекам кронштейнов 3 и пальцев 2. Эти детали составляют силовой кар­кас блока. В щеках неподвижно установлена ось 7, которая для предохранения от смещения закреплена с торцов гайками 8. Последние защищены предохранительными кольцами 9, приварен­ными к щекам.

Ось с торцов имеет отверстия, предназначенные для смазки роликоподшипников 6 канатных шкивов. Смазка осуществляется при помощи масленок, установленных в этих отверстиях. На оси блока на сдвоенных роликоподшипниках 6 установлены пять ка­натных шкивов 5, закрытых с двух сторон боковыми предохрани­тельными кожухами //, с прорезями для прохода талевого каната. Эти кожухи, предохраняя рабочих от несчастных случаев, одно­временно предупреждают возможность выскакивания канатов из канавок шкивов.

Таблица Характеристика талевых блоков приведена в табл.

Подъемные крюки и крюкоблоки

Подвижная часть талевой системы представлена талевым бло­ком и крюком. В. современных буровых установках талевый блок и крюк иногда выполняются в едином конструктивном варианте, называемом крюкоблоком. На рис. IV.7 показан крюкоблок буро­вой установки БУ3000.

Талевый блок крюкоблока состоит из двух щек 1, к которым с обеих сторон приварены накладки 2. В верхней части щеки соединяются траверсой, а в нижней входят в карманы кронштей­нов корпуса крюка 7 и соединяются с ним при помощи съемных осей 8. В средней части щеки имеют расточку для оси 6, на кото­рой на двухрядных роликовых подшипниках установлены пять канатных роликов, закрытых защитным кожухом 4. Ось в щеках крепится двумя гайками 5.

Крюк крюкоблока состоит из корпуса 7, в котором па мощном шариковом подшипнике находится ствол 9, центрального рога крюка 12, соединенного со стволом при помощи пальца 10, и двух боковых рогов 3. В зазоре между корпусом и стволом размещается грузовая пружина, которая служит для приподъема из муфты отвинчиваемой свечи, стоящей на элеваторе или зажатой в клиньях ротора.

Зев центрального рога предназначен для подвешивания верт­люга, а два боковых рога — для подвешивания элеваторов (с по­мощью штропов). Для предупреждения выпадения штропов пре­дусмотрены запорные скобы 11 и 13. Проворачивание ствола крюка вокруг своей оси устраняется стопорным устройством 14.

Установки БУЗО00, укомплектованные механизмами ЛСП, снаб­жены талевым блоком специальной конструкции.

Рис. Крюкоблок

Приспособление для крепления неподвижной ветви талевого каната ПМКЗ-38 (рис. IV.8) крепится к основанию вышки / и состоит из корпуса со стальным барабаном 4, шарнирно соединен­ным с верхней плитой 2, зажима для талевого каната 3, съемной щеки 5. Чтобы закрепить канат в приспособлении, необходимо снять зажим, навить канат в один слой на барабан и конец его закрепить зажимом, состоящим из двух планок. К основанию приспособление крепится при помощи верхней 2 и нижней 6 плит и стягивающих их болтов 7. Одна из плит кладется на балку основания вышечного блока, вторая устанавливается под бал^ кой, а затем они стягиваются четырьмя болтами. Масса приспо­собления 550 кг. Применяются приспособления и других конструк­ций, например МПК-1, ПНК-20Бр.



Рис. Приспособление для крепления каната ПМКЗ-38

Скорость ходового конца каната, навиваемого на барабан в среднем составляет 9—12 м/с, а при подъеме ненагруженного элеватора — 20 м/с. При такой скорости наблюдаются значитель­ные колебания каната, в результате чего витки его навиваются на барабан неравномерно, что ухудшает условия эксплуатации каната и вызывает его износ. Поэтому для устранения вибрации и раскачивания каната применяют приспособление для правиль­ной его навивки. Такие приспособления устанавливают на всех буровых, что обеспечивает не только лучшую укладку каната, но и сокращает его расход.

Уход за талевой системой сводится в основном к смазке под­шипников, наблюдению за работой шкивов и каната, за надеж­ностью крепления гайки ствола и предохранительных скоб рогов подъемного крюка. Перед пуском талевой системы убеждаются в том, что все шкивы свободно вращаются на оси, проверяют крепление кронблока и надежность всех болтовых соединений, установку предохранительных кожухов, а на закрепленном конце каната—трансформатора индикатора веса. Следят за тем, чтобы подшипники не нагревались до температуры выше 80 °С.

Смазка должна производиться в полном соответствии с ин­струкцией заводов. Для всех элементов талевой системы приме­няется универсальная смазка средней плавкости УС-3.

Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последова­тельности, исключающей перекрещивание каната и трение его вет­вей друг о друга. Существует несколько типов оснастки. Чтобы провести оснастку системы, определяют число шкивов в талевом блоке, тип каната, диаметр и разрывное усилие каната. Диаметр каната должен соответствовать размеру желобов шкивов талевого блока и кронблока. Тип талевых желобов выбирают в соответст­вии с эксплуатационными требованиями и отношением диаметра барабана лебедки к диаметру каната.

Обычно для вышки высотой 41 м минимальная длина каната при оснастке 4x5 должна быть 450 м, а при оснастке 5X6 — 570 м. При 53-м вышке длина каната увеличивается и при ос­настке 6x7 достигает 850 м. При эксплуатации канат изнашива­ется неравномерно. Наиболее интенсивно изнашивается та его часть, которая наматывается на барабан, а часть каната со сто­роны закрепления неподвижного конца на длину 200 м практиче­ски не используется. Поэтому общая длина каната увеличена и запасная часть оставлена на бухте. По мере износа ходовой части канат отрубают и перепускают запасной с бухты.


2.18.КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ

Реагенты, применяемые для обработки буровых растворов с водной дисперсионной средой, делятся на:

стабилизаторы — понизители водоотдачи и разжижители;

связывающие ионы кальция;

поставляющие ионы кальция;

структурообразователи;

регуляторы щелочности;

эмульгаторы;

пеногасители;

вещества, придающие глинистым растворам термостойкость;

поверхностно-активные вещества (ПАВ); .

смазочные добавки;

утяжелители.

Реагенты-стабилизаторы

Углещелочной (УЩР) и торфощелочной (ТЩР) реагенты спо­собствуют снижению водоотдачи и вязкости буровых растворов. Содержащиеся в буром угле и торфе гуминовые кислоты— основ­ные действующие вещества этих реагентов. Основная масса бурого угля и гуминовых кислот в воде практически нерастворима. При воздействии на гуминовые кислоты едкого натра образуются нат­риевые соли, растворяющиеся в воде.

Гуматы натрия — это смесь фракций различного молекуляр­ного веса. Поэтому УЩР представляет собой реагент, обладающий двумя механизмами действия. Более высокомолекулярные фрак­ции обеспечивают снижение водоотдачи, менее высокомолекуляр­ные— понижают вязкость. Эта универсальность действия в соче­тании с дешевизной и доступностью обеспечили широкое распро­странение УЩР.

Последний обладает рядом специфических особенностей. Вы­сокий разжижающий эффект наблюдается только при воздейст­вии на буровые растворы из натриевых глин. С ростом содержа­ния кальция в обменном комплексе разжижение сменяется структурообразованием. В связи с тем, что большинство природных глин кальциевые или кальциево-натриевые, их необходимо допол­нительно обрабатывать реагентами, связывающими кальций, что и обеспечивает восстановление необходимого эффекта разжиже­ния.

УЩР и ТЩР приготовляют в заводских и промысловых усло­виях. В настоящее время УЩР выпускается заводами в сухом виде. В связи с различным составом УЩР его записывают, на­пример, таким образом: УЩР-13-2,5. Первая цифра указывает на содержание бурого угля, вторая —едкого натра, обе в % в рас­чете на сухие реагенты.

Карбоксимешлцеллюлоза {КМЦ) делится на высокомолеку­лярную высоковязкую КМЦ (степень полимеризации 500—600) и низковязкую КМЦ (степень полимеризации 300). КМЦ представ­ляет собой рассыпающееся белое или слегка кремовое волокнистое вещество, относительно медленно растворяющееся в воде с обра­зованием вязкого коллоидного раствора. Назначение низковязкой КМЦ — снижение водоотдачи буровых растворов средней минера­лизации при температурах примерно до 130—140 °С. При боль­шем содержании соли происходит разжижение раствора. Водо­отдача при этом снижается плохо. Высоковязкая КМЦ обладает способностью снижать водоотдачу буровых растворов вплоть до насыщения их хлористым натрием. Реагентом для химической об­работки глинистых растворов служит 8— 10%-ный водный ра­створ КМЦ.

Полиакрилаты (гипан, метас) отличаются от КМЦ более высо­кой активностью и термостойкостью. Основное назначение их — понижение водоотдачи средне- и высокоминерализованных глини­стых растворов.

Гипан сильно загущает пресные буровые растворы, а высо­коминерализованные разжижает, но в меньшей степени, чем КМЦ. Буровые растворы, обработанные акрилатами, при средней и высокой минерализации выдерживают нагревание только до тем­пературы 120 °С.

Метас добавляется в буровые растворы в количестве 0,5— 1,5% и является эффективным понизителем водоотдачи раство­ров от пресных до насыщенных хлористым натрием. Реагент об­ладает повышенной термостойкостью, что позволяет применять обработанные им буровые растворы, даже высокоминерализован­ные, до температур 180—200 °С. Все акрилаты в присутствии со­лей кальция теряют активность, поэтому их необходимо исполь­зовать совместно с веществами, связывающими ионы кальция (кальцинированной содой, фосфатами).

Крахмал — растительный продукт, имеет ряд наименований в зависимости от источника производства (картофельный, маисо­вый и т. д.). В холодной воде обычный крахмал не распускается, но в слабощелочной среде переходит в раствор (клейстеризация). В связи с высокой вязкостью крахмального клейстера реагент готовят не более чем 5—8 %-ной концентрации.

В отличие от обычного крахмала модифицированный обладает способностью распускаться и в холодной воде. Крахмальный реа­гент является понизителем водоотдачи, наиболее эффективным для обработки средне- и высокоминерализованных растворов; в большинстве случаев сильно увеличивает вязкость буровых ра­створов. Термостойкость крахмального реагента 100—НО °С, а модифицированного крахмала 140 °С.

Сульфит-спиртовая барда {ССБ)—продукт целлюлозной про­мышленности, содержащий соли лигносульфоновых кислот. Она представляет собой вязкую темно-коричневую жидкость, обладаю­щую характерным запахом. В зависимости от степени упаривания или разбавления ССБ содержит различное количество исходного вещества. Основное назначение ее — разжижение буровых раст­воров из кальциевой глины или растворов, подвергнутых извест­ковой обработке.

Растворы из натриевой глины в присутствии ССБ коагулируют, сильно густеют. Важнейшее преимущество ССБ перед другими разжижителями — ее способность сохранять высокий разжижаю­щий эффект при высокой концентрации хлористого натрия и каль­ция. Водоотдача при обработке буровых растворов ССБ снижа­ется слабо.

Общий недостаток ССБ и ее модификации — способность вспе­нивать глинистые растворы, особенно неутяжеленные, что в ряде случаев требует применения пеногасителей.

ССБ обычно не применяется самостоятельно, так как не явля­ется эффективным понизителем водоотдачи. Ее добавляют в со­четании с УЩР в известковых глинистых растворах, с КМЦ или крахмальным реагентом в высокоминерализованных или хлор-кальциевых растворах.

Нитролигнин представляет собой желто-коричневый порошок, не растворимый в воде, но растворяющийся в слабых растворах едкого натра. Он применяется в качестве разжижителя пресных

и слабоминерализованных глинистых растворов в виде 5— 10%-ного водного раствора, содержащего 1,5—3 % едкого натра. В связи с тем, что кальциевая соль этого реагента не растворя­ется в воде, его сочетают с реагентами, связывающими ионы каль­ция. Расходы реагента примерно 0,15—0,3 % объема глинистого раствора.

Полифенол и другие разжижители представляют собой темно-коричневое вещество, растворимое как в воде, так и в слабых (1—2%) растворах едкого натра. Применяется для разжижения главным образом слабоминерализованных глинистых растворов (при хлоркальциевой агрессии не пригоден) в виде водных раст­воров 5—10 % -ной концентрации с содержанием каустической соды 1,5—3 %.

Сулькор — темно-коричневое вещество, хорошо растворимое в воде и слабощелочных растворах.

Синтан 5 — твердое коричневое растворимое в воде и щелочи вещество.

Еловый экстракт — твердое темно-коричневое вещество, раство­римое в воде и щелочах. Перечисленные вещества оказывают на глинистые растворы примерно такое же действие, как и нитролигнин.