Монтаж и эксплуатация Вертлюга БУ-75БР

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РТ и РФ

Альметьевский государственный нефтяной институт

РЕФЕРАТ по дисциплене:

МОНТАЖ  И ЭКСПЛУАТАЦИЯ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

На  тему :

МОНТАЖ И  ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ВЕРТЛЮГА БУ-75БР

Выполнил: студент группы 80-21

Сабиров Р.И.

Проверил: Бродский С.Ф.

Альметьевск 2014.

 

 

Содержание

 

Введение          СТР. 3

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ  КОНСТРУКЦИЙ ВЕРТЛЮГОВ СТР.6

1.1 Общее устройство вертлюгов                СТР.6

1.2 Анализ отечественных вертлюгов      СТР.10

1.3 Анализ зарубежных вертлюгов       СТР.17

1.4 Буровые рукава         СТР.21

2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕРТЛЮГА БУ-75БР СТР.25

3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ  И СМАЗКА ВЕРТЛЮГА БУ-75БР   СТР.34

Заключение                   СТР.38

Список  использованной литературы             СТР.39

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Бурение скважин  охватывает широкий круг вопросов, всесторонне осветить которые по принципу последовательного рассмотрения каждого технологического процесса и операции, основ проектирования и принципов реализации их на производстве сложно. Следует остановиться на основных способах бурения.

Бурение скважин  — это процесс сооружения направленной горной выработки большой длины  и малого (по сравнению с длиной) диаметра. Начало скважины на поверхности  земли называют устьем, дно —  забоем.

Цели и задачи бурения. Нефть и газ добывают, пользуясь скважинами. Основные процессы их строительства — бурение и крепление. Необходимо осуществлять качественное строительство скважин во все возрастающих объемах при кратном снижении сроков их проводки с целью обеспечить народное хозяйство страны нефтью и газом во все возрастающих количествах при снижении трудо- и энергоемкости и капитальных затрат.

Бурение скважин  — единственный источник результативной разведки и приращения запасов нефти  и газа.

Весь цикл строительства скважин до сдачи их в эксплуатацию включает следующие основные последовательные звенья:

1. строительство наземных сооружений;
2. углубление ствола скважины, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видов работ — собственно углубления и промывки скважины;
3. разобщение пластов, состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединенными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;
4. освоение скважин. Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока флюида и др.) называют закончиванием скважин.

В развитии нефтегазодобывающей промышленности Советского Союза большое значение имело турбинное бурение. Первые конструкции турбобуров были разработаны в 1923—1925 гг. и применялись на нефтяных промыслах Азербайджана и Грозного. В 1934 г. была создана качественно новая конструкция турбобура без редуцирующих устройств и с большим числом ступеней турбины. Дальнейшее совершенствование турбобуров способствовало широкому распространению турбинного бурения в нашей стране. К концу 50-х годов опытное бурение советскими турбобурами было осуществлено на месторождениях во Франции, ФРГ, США, Италии, а несколько позже в Мексике.

В улучшении  показателей бурения важную роль играли совершенствование породоразрушающего инструмента, повышение прочности  бурильных и обсадных труб, создание оборудования для приготовления и очистки промывочного раствора, противовыбросового оборудования скважин, забойных винтовых двигателей и др.

Отечественные буровые установки приобретаются  многими зарубежными странами и  успешно конкурируют с буровыми установками известных капиталистических фирм, и одним из них является вертлюг.

Вертлюг является соединительным звеном между талевой  системой и буровым инструментом. Вертлюг должен удерживать подвешенную  к нему колонну бурильных труб и амортизировать при ее резких движениях, попросту говоря сглаживать ее рывки при спускоподъемных операциях.

Вертлюг предназначен для подвода бурового раствора во вращающуюся бурильную колонну. В процессе бурения вертлюг подвешивается  к автоматическому элеватору, либо к крюку талевого механизма и посредством гибкого шланга соединяется со стояком напорного трубопровода буровых насосов. При этом ведущая труба бурильной колонны соединяется с помощью резьбы с вращающимся стволом вертлюга, снабженным проходным отверстием для бурового раствора. Во время спускоподъемных операций вертлюг с ведущей трубой и гибким шлангом отводится в шурф и отсоединяется от талевого блока. При бурении забойными двигателями вертлюг используется для периодических проворачиваний бурильной колонны с целью предотвращения прихватов.

 

 

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ  КОНСТРУКЦИЙ

1.1 Общее  устройство вертлюгов

 

Вертлюг является промежуточным  звеном между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым  рукавом и вращающейся бурильной  колонной, которая при помощи замковой резьбы соединена со стволом вертлюга. Для обеспечения возможности перемещения вертлюга буровой раствор подводится к нему при помощи гибкого бурового рукава, один конец которого крепится к корпусу вертлюга, а второй — к стояку на высоте, несколько меньшей его длины. На рисунке 1 показана схема расположения в буровой вертлюга при бурении.

 

1 — пол буровой; 2 — ротор; 3 — ведущая труба; 4 — гибкий рукав; 5 — вращатель ведущей трубы; 6 — вертлюг; 7 — стояк; 8 — крюкоблок

Рисунок 1. Схема  расположения вертлюга в буровой

 

Вертлюг является пятой, обеспечивающей возможность  свободного вращения бурильной колонны  при не вращающемся его корпусе. Он висит на крюке, связан с буровым  рукавом и представляет собой  устройство, служащее для нагнетания под большим давлением бурового раствора во вращающуюся бурильную колонну.

На рисунке 2 показано устройство вертлюга для бурения  глубоких скважин. Основной вращающейся  его деталью является полый ствол 1, воспринимающий вес колонны. Ствол, смонтированный в корпусе 3 на радиальных 4 и 6 и опорных 5 и 7 подшипниках, снабжен фланцем, передающим вес колонны через главный опорный подшипник 5 на корпус 3. и штроп 14. Опоры ствола фиксируют его положение в корпусе, препятствуют осевым вертикальным и радиальным перемещениям и обеспечивают устойчивое положение и легкость вращения.

Вес корпуса  вертлюга, осевые толчки и удары  от колонны снизу вверх воспринимаются его вспомогательной опорой 7, устанавливаемой  обычно над главной 5. Ствол вертлюга является ведомым узлом. При принятом в бурении нормальном направлении вращения бурильной колонны (по часовой стрелке, если смотреть сверху на ротор) ствол и все детали, связанные с ним, во избежание самоотвинчивания имеют стандартные конические левые резьбы. Вертлюг снабжается штропом 14 для подвески его на крюке. Штроп крепится к корпусу на осях и может поворачиваться на угол до 40°. Корпус имеет приливы, ограничивающие перемещение штропа и устанавливающие его в положение, удобное для захвата крюком, когда вертлюг с ведущей трубой находятся в шурфе.

 

Таблица 1. Технические характеристики вертлюгов

Параметры	Завод «Баррикады»			Уралмашзавод
	БУ-50Бр	БУ-75БР	ШВ15-250	У6-ШВ-14—160М	У В-250	У6-300
Максимальная  статическая нагрузка, МН	0,7	1,00	2,5	1,6	2,5	4,0
Динамическая  нагрузка при 100 об/мин, МН	0,5	0,75	1,6	0,75	1,6	3,0
Глубина бурения, м	600—1200	1200-2500	2000—2500	1500-2800	3000—5000	4000—7000
Частота вращения, об/мин	300	170	250	250	100	100
Рабочее давление раствора, МПа	20	20	25,0	20	25	32
Размеры главной  опоры, мм:
наружный диаметр				460	540	670
внутренний  диаметр				210	260	310
Предельная  допустимая нагрузка главной опоры, МН: статическая Со				6,3	7,8	10,4
динамическая С				2,4	2,8	3,6
Присоединительная резьба ствола	3-147Л	3-147Л	3-147Л	3-152 Л	3-152 Л	3-171Л
Диаметр проходного отверстия в стволе, мм	73	100		100	90	75
Габаритные  размеры, м: высота	1,815	2,673		3,040	3,070	3,390
ширина	0,645	0,760		1,016	1,090	1,390
Масса, кг	670	1190		1815	2490	4230

 

 

1 – ствол; 2, 8 – нижний и верхний масляные  сальники; 3 – корпус; 4, 6 – подшипники радиальные нижний и верхний; 5 – опора главная; 7 – опора вспомогательная; 9 – уплотнение быстросменное; 10 – соединение быстроразъемное; 11 – труба напорная; 12 – крышка; 13 – подвод; 14 - штроп

К крышке корпуса 11 прикреплена горловина — отвод 13, к которому присоединяется буровой рукав 12. Буровой раствор поступает из рукава через патрубок в соединенную с ним напорную трубу 10, из которой он попадает в полость вращающегося ствола вертлюга. Зазор между отверстием в стволе и напорной трубой уплотняется напорным сальником 9, обеспечивающим герметичность при наибольших рабочих давлениях бурового раствора. Напорный сальник 9 во время роторного бурения.

Эксплуатируется в тяжелых условиях, срок его службы значительно меньше, чем остальных деталей вертлюга, поэтому он выполняется быстросменным.

Проточную часть вертлюга изготовляют обтекаемой формы для обеспечения минимальных гидравлических потерь и минимального износа абразивными частицами, содержащимися в буровом растворе, который движется со скоростью до 6 м/с. Размеры и конструкция вертлюга выполняются с учетом обеспечения надежной смазки всех опор и отвода от них тепла. В верхней и нижней частях корпуса для уплотнения зазора между корпусом и вращающиеся стволом устанавливают самоуплотняющие манжетные сальники 2 и 5, которые защищают внутреннюю полость корпуса с масляной ванной от попадания в них влаги снаружи и удерживают масло от вытекания.

В вертлюгах есть устройства для заливки, спуска масла и контроля его уровня, а также отверстия для уравновешивания давления, создающегося при нагреве в процессе работы с атмосферным. Все детали предохраняются от самоотвинчивания.

Типоразмер вертлюга определяется динамической нагрузкой, которую он может воспринимать в процессе вращения колонны 114 мм труб с учетом глубины скважины. Вертлюги также характеризуются допустимыми статической нагрузкой и частотой вращения, предельным рабочим давлением прокачиваемого бурового раствора, массой и габаритными размерами.

Размерным рядом установлена номинальная динамическая нагрузка: 0,5; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5 и 3,0 МН для бурильных труб диаметром 60—140 мм. Каждый вертлюг рассчитывается для применения с бурильными трубами двух-трех размеров.

Конструкция вертлюгов должна быть прочной, чтобы выдерживать наибольшие нагрузки, действующие на основные рабочие элементы и подшипниковые узлы. Главный опорный подшипник воспринимает наибольшие статические нагрузки и обеспечивает длительную работу на всех режимах. Конструктивные формы деталей просты, технологичны и обеспечивают прочность и простоту сборки. Вертлюги должны быть приспособлены к транспортировке любыми транспортными средствами без упаковки.

В таблице 1 приведены технические характеристики российских вертлюгов.

 

1.2 Анализ  вертлюгов отечественного производства

Вертлюг – промежуточное звено между талевой системой и бурильным инструментом. Он обеспечивает свободное вращение инструмента и подачу бурового раствора в колонну труб.

Техническая характеристика вертлюгов отечественного производства приведена в таблице 1

Вертлюг установки БУ50Бр-1 (рисунок 3) бесштропный, и для его подвески в корпусе выполнены две проушины под штроп крюкоблока. Корпус вертлюга представляет собой стальную полую отливку. Чтобы штроп не соскакивал, имеются подпружиненные защелки. Для откидывания защелки служит петля стопора. В корпусе установлены радиальные и упорный шариковые подшипники, в которых вращается ствол, воспринимающий вес колонны бурильных труб во время бурения. К корпусу вертлюга сверху болтами крепится крышка. В проточку крышки устанавливается уплотняющая ствол резиновая манжета, которая препятствует вытеснению масла из корпуса.

 

Рисунок 3- Вертлюг БУ-50Бр

1 – отвод; 2 – фланец  напорный; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – крышка; 5 – шарикоподшипник; 6 – корпус; 7 – ствол; 8 – упорный  шарикоподшипник; 9 – защелка; 10 – скоба; 11 – опорные кольца; 12 – нижний радиальный подшипник; 13 – масляный сальник; 14 – нижняя крышка; 15 – напорная труба; 16 – переводник; 17 – нажимная втулка; 18 – нажимное кольцо; 19 – манжетное уплотнение; 20 – пружина уплотнения; 21 – грундбукса; 22 – крышка

 

Для герметичности  масленой ванны между корпусом и  крышкой установлена паронитовая  прокладка. Сверху к крышке крепится отвод, к которому подсоединяется буровой  рукав. Между крышкой и отводом  болтами зажимается фланец грязевой трубы. Внизу в переводнике радиальной опорой грязевой трубы служит грундбукса грязевого сальника, выполненная из латуни. В нижней части корпуса вертлюга на болтах крепится крышка, в ней устанавливаются четыре уплотнения – две самоуплотняющиеся резиновые манжеты, резиновое кольцо и войлочное уплотнительное кольцо. Уплотнения препятствуют протеканию масла из корпуса вертлюга. Из масленки, размещенной в крышке, смазка подается в полость между резиновыми манжетами. Нижний конец ствола вертлюга имеет левую резьбу для подсоединения к нему переводника. В корпусе переводника выполнена проточка, в которой расположены грундбукса и манжетное кольцо грязевого сальника. Между манжетами грязевого сальника и грунбуксой находится манжетное уплотнение, представляющее собой набор асбографитовых манжет. Снизу манжеты через кольцо грязевого сальника поджимаются распорной пружиной, а сверху через грундбуксу – нажимной втулкой. Поджатие манжет регулируется гайками двух откидных болтов. На нижнем конце переводника сделана замковая резьба для соединения с квадратной штангой. Для предохранения резьбы от повреждений при транспортировке на нее навинчивают крышку. В верхней крышке корпуса вертлюга имеется пробка – отдушина, через которую заливают масло в полость корпуса. Сливная пробка расположена в нижней крышке. Пробка, расположенная в средней части корпуса, служит для контроля за уровнем масла.