ПОДЪЕМНАЯ СИСТЕМА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
LIFTING SYSTEM OF DRILLING INSTALLATION

Подъемная система буровой установки
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подъемной системе буровых установок для эксплуатационного и разведочного бурения нефтяных и газовых скважин.
Известна подъемная система буровой установки с барабанной лебедкой, включающая барабанную лебедку с основным ручным ленточным и вспомогательным гидродинамическим тормозами, канат, который посредством кронблока и талевого блока передает нагрузку от лебедки к крюку, при этом кронблок включает установленные на раме шкивы на осях и в верхней части снабжен кожухом, закрепленным к раме (см. книгу Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. М.: Недра, 1988, с. 196-231).
В указанном устройстве динамика торможения лебедки определяется бурильщиком. Остановку талевого блока и лебедки при аварийных ситуациях также осуществляет бурильщик исходя из опыта и оценки ситуации.
Недостатком указанного устройства является зависимость предупреждения опасных ситуаций от человеческого фактора. Неадекватная оценка бурильщиком реальной ситуации может привести к аварийной ситуации (позднее торможение) или перегрузке установки (резкое торможение при отсутствии реальной опасности). При резком торможении лебедки возможно ослабление ходовой ветви талевого каната и нарушение навивки каната на барабане при подъеме талевого блока, особенно при отсутствии инструмента и с максимальной скоростью.
Известна подъемная система буровой установки с барабанной лебедкой, включающая барабанную лебедку с основным электродинамическим тормозом, роль которого выполняет двигатель, вспомогательным гидравлическим дисковым тормозом, канат, который посредством кронблока и талевого блока передает нагрузку от лебедки к крюку, кронблок включает установленные на раме шкивы на осях и в верхней части снабжен кожухом, закрепленным к раме (см. книгу Ефимченко С.И., Прыгаев А.К. Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Часть 1. М.: ФГУП «Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006, с. 596-599).
Торможение приводным двигателем позволяет исключить дополнительный вспомогательный тормоз, а стояночный и аварийный дисковый гидравлический тормоз позволяет практически мгновенно остановить барабан лебедки.
Недостатком указанного устройства является возможность ослабления ходовой ветви талевого каната и нарушение навивки каната на барабане при аварийном торможении лебедки при подъеме талевого блока, особенно при отсутствии инструмента и с максимальной скоростью.
Ослабление ходовой ветви каната может привести к ее внедрению (утопление) во внутренние слои навивки за счет усилия со стороны талевого блока при его обратном опускании вниз.
Целью предлагаемого технического решения является исключение ослабления подвижной ветви талевого каната и нарушение его навивки на барабан при аварийном торможении лебедки.
Указанная цель достигается тем, что в подъемной системе буровой установки, содержащей лебедку с рабочим и аварийным тормозами, канат, перекинутый через кронблок и талевый блок, при этом кронблок включает ось со шкивами, раму и кожух, установленный с гарантированным зазором относительно шкивов и каната и соединенный с рамой, согласно техническому решению, ось кронблока со шкивами снабжена корпусом, рама и корпус снабжены вертикальными, ответно выполненными друг другу, направляющими, внутренняя поверхность кожуха выполнена ответно торцам шкивов и канату, корпус подпружинен относительно рамы и установлен с возможностью ограниченного вертикального перемещения и поочередного взаимодействия корпуса с торцом рамы, и шкивов и каната - с кожухом.
Кожух снабжен подпружиненными накладками, ответно выполненными канату.
Минимальный зазор между накладками и канатом меньше зазора между кожухом и шкивами.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлена схема подъемной системы буровой установки;
На фиг. 2 - кинематическая схема буровой лебедки;
На фиг. 3 - схема кронблока подъемной системы;
На фиг. 4 - Вид А на фиг. 3 (вид сбоку на кронблок).
На фиг. 5 - узел Б на фиг. 4.
Подъемная система буровой установки включает вышку 1 (фиг. 1), лебедку барабанную 2 с канатом 3, который пропущен через кронблок 4 и талевый блок 5 с крюком (на фиг. не указан) с образованием полиспасты.
Лебедка 2 приводится в движение, например, приводным электродвигателем 6 (фиг. 2), соединенным через редуктор 7. В качестве основного тормоза лебедки 2 используется, например, приводной двигатель 6, а вспомогательного и аварийного - дисковый гидравлический тормоз 8.
Кронблок 4 содержит шкивы 9 (фиг. 3 и 4), посаженные на подшипниках (на фиг. не указаны) на ось 10, закрепленную в корпусе 11. Корпус 11 кронблока 4 установлен на неподвижной раме 12 и закреплен болтами 13 с контргайками 14 в нижней части рамы 12 с возможностью ограниченного перемещения в вертикальном направлении, например, вдоль крепежных болтов 13 и направляющей 15, выполненной, например, в виде боковых стенок (на фиг. не указаны) углубления в раме 12. В верхней части кронблок 4 снабжен кожухом 16, закрепленным к раме 12. Внутренняя поверхность (на фиг. не указана) кожуха 16 выполнена ответно торцам шкивов 9 и канату 3 с гарантированным зазором «а» от-относительно них. Болты 13 установлены с гарантированным зазором «в» между головками (на фиг. не указаны) болтов 13 и торцом корпуса 11. Фиксация болтов 13 осуществляется контргайками 14. При этом величина зазора «в» больше зазора «а» между кожухом 16 и шкивами 9.
Корпус 11 подпружинен относительно раме 12 пружинами 17, и при этом максимальное суммарное усилие пружин 17 меньше веса талевого блока 5. Корпус 11 с осью 10 и шкивами 9 установлены с возможностью поочередного взаимодействия корпуса 11 с днищем 18 углубления (на фиг. не указано) рамы 12, и шкивов 9 и каната 3-е кожухом 16.
Пружины 17 могут быть выполнены тарельчатыми с минимальным зазором «а» между шкивами 9 с канатом 3 и кожухом 16.
Внутренняя поверхность кожуха 16, взаимодействующая с торцовой поверхностью шкивов 9, может быть выполнена из фрикционного материала.
Кожух 16 может быть оснащен выполненными ответно канату 3 накладками 19 (фиг. 5), подпружиненными пружинами 20 относительно кожуха 16 и установленными с возможностью ограниченного упорами 21 и 22 кожуха 16 перемещения в вертикальном направлении.
Оснастка канатом 3 подъемной системы осуществляется следующим образом.
Болты 13 устанавливаются с обеспечением взаимодействия нижнего торца корпуса 11 с днищем 18 углубления рамы 12. При этом между шкивами 9 и кожухом 16 обеспечивается зазор «а». Далее производится монтаж подъемной системы. После подвешивания талевого блока 5 (фиг. 1) болты 13 раскручиваются с обеспечением зазора «в» между их головками (на фиг. не указаны) и торцом корпуса 11. Болты 13 фиксируются контргайками 14.
Подъемная система буровой установки работает следующим образом.
Пусть талевый блок 5 буровой установки посредством лебедки 2 поднимается вверх (фиг. 1). При этом нижний торец корпуса 11под действием веса талевого блока 5 взаимодействует с днищем 18 углубления рамы 12. Пружины 17 сжаты, и суммарное их усилие меньше веса талевого блока 5. При внезапном торможении лебедки 2 (фиг. 2) дисковым тормозом 8 барабан лебедки 2 останавливается практически мгновенно. Талевый блок 5 под действием инерционной силы (за счет кинетической энергии), а также кинетической энергии шкивов 9 и каната 3, некоторое время будет продолжать движение вверх, ослабляя канат 3 между талевым блоком 5 и кронблоком 4, а также ходовой конец каната 3. При этом канат 3 также будет продолжать движение в сторону лебедки 2. При движении талевого блока 5 с крюком вверх его вес, действующий на корпус 11 (фиг. 3 и 4) кронблока 4, резко снижается.
С ослаблением натяжения каната 3 полиспасты между талевым блоком 5 и кронблоком 4, корпус 11 с осью 10 и шкивами 9 вдоль болтов 13 и направляющей 15 перемещается вверх. При этом шкивы 9 и канат 3 соприкасаются с неподвижным кожухом 16. Одновременное касание шкивов 9 и каната 3 с кожухом 16 резко снижает скорость вращения шкивов 9 и перемещения каната 3. При ослаблении каната 3 между талевым блоком 5 и кронблоком 4 канат 3 выходит из соприкосновения с вращающимися шкивами (на фиг. не показаны) талевого блока 5. Этим самым исключается передача дополнительной кинетической энергии шкивов талевого блока 5 канату 3.
Торможением шкивов 9 кронблока 4 и каната 3 при ослаблении каната 3, находящегося между кронблоком 4 и талевым блоком 5, исключается ослабление ходовой ветви талевого каната 3 между кронблоком 4 и барабаном лебедки 2.
Постепенный характер увеличения усилия прижатия шкивов 9 и каната 3 к кожуху 16 предотвращает ударные нагрузки.
При оснащении кожуха 16 подпружиненными накладками 19 (фиг. 5) регулируется усилие их прижима к канату 3, а также обеспечивается торможение каната 3 при обратном падении талевого блока 5 с вращающимися шкивами (на фиг. не показаны) вниз.
Таким образом, предлагаемое устройство предотвращает ослабление ходовой ветви талевого каната 3 при внезапном, например, аварийном торможении лебедки 2. Этим самым исключается внедрение ослабленного каната во внутренние слои навитого на барабан каната 3.