Общие сведения. Выбор основных параметров роторов

Вертлюги

ЛЕКЦИЯ № 7

Выбор основных параметров роторов

1). Диаметр проходного отверстия в столе ротора выбирается исходя из выражения

,

где D_ст – диаметр отверстия в столе ротора,

D_д – диаметр долота при бурении под направление,

δ = 30÷50 мм – зазор для свободного прохождения долота.

2). Проходное отверстие вкладышей стола для всех роторов принято равным 225 мм.

Рис. 8. Пневматический клиновой раскрепитель

1 — траверса; 2 — клинья; 3 — рычаг; 4 — вкладыш; 5 — втулка; в — стойка; 7 — буриль­ная труба; 8 —рама кольцевая; 9 —ролик; 10 —рычаг с вилкой; 11— кольцо; 12 — ста­нина ротора; 13 — цилиндр пневматический; 14 — плашки

3). Допускаемая статическая нагрузка на стол ротора определяется из условия

,

где G_мах – масса наиболее тяжёлой колонны обсадных труб,

Р_ст – допускаемая статическая нагрузка на стол ротора,

С_о – статическая грузоподъёмность основной опоры.

Запас грузоподъёмности принимается

.

Для примера; диаметры подшипников для роторов Р-560 – 750х1000, Р- 950 – 1060х1280, Р-1260 – 1400х1630.

4). Частота вращения стола ротора выбирается в зависимости от режима бурения. Наибольшее её значение – 350 об/мин, наименьшее – 15 об/мин. Для обратного вращения достаточно 1-ой или 2-х скоростей от 15 до 50 об/мин.

5). Мощность ротора должна быть достаточной для вращения бур. колонны, долота и разрушения забоя скважины

,

где N_хв – мощность на холостое вращение бурильной колонны,

N_д – мощность на вращение долота и разрушение забоя,

η – к.п.д. учитывающий потери в трущихся частях ротора.

Мощность на холостое вращение бурильной колонны на каждую 1000 м глубины при плотности бурового раствора 1200 кг/м³ при различных диаметра труб можно найти по таблице

Мощность, расходуемая на вращение долота и разрушение забоя, определяется по формуле

,

где μ_о – коэффициент сопротивления долота (для алмазных и шарошечных = 0,2÷0,4, твёрдосплавных режущего типа = 0,4÷0,8),

Р – осевая нагрузка на долото,

n – частота вращения долота,

R_ср – средний радиус долота, для шарошечных долот = D_Д/3.

Максимальный вращающий момент определяется из выражения

,

где n_мин – минимальная частота вращения ротора.

Базовое расстояние – измеряется от оси ротора до 1-го ряда зубьев цепной звёздочки на быстроходном валу ротора.

Предназначены для подвода бурового раствора во вра­щающуюся бурильную колонну.

При бурении вертлюг подвешивается к крюку или к автоматическому элеватору и посредством гибкого шланга соединяется со стояком манифольда.

Во время СПО 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.

При эксплуатации вертлюг испытывает статические осевые нагрузки от действия веса бурильной колонны и динами­ческие нагрузки от продольных колебаний долота и от пульсации промывочной жидкости.

Детали вертлюга, контак­тирующие с раствором, подвергаются абразивному износу. Изно­состойкость трущихся деталей снижается от нагрева при трении.

Требо­вания к вертлюгам:

1) поперечные габариты не должны препятствовать его свобод­ному перемещению вдоль вышки;

2) быстроизнашиваемые узлы должны быть быстрозаменяемыми;

3) система смазки должна обеспечивать эффектив­ную смазку и охлаждение трущихся деталей вертлюга;

4) устройство для соединения с талевым блоком должно быть удобным для быстрого отвода и выноса вертлюга из шурфа.