Назначение, устройство и принцип работы ротора бурильной установки. Основные параметры

Буровой ротор предназначен для выполнения следующих операций:

- вращения поступательно движущейся бурильной колонны в процессе проходки скважины роторным способом;

- восприятия реактивного крутящего момента и обеспечения продольной подачи бурильной колонны при использовании забойных двигателей;

- удержания бурильной или обсадной колонны труб над устьем скважины при наращивании и спуско-подъемных операциях;

- проворачивания инструмента при ловильных работах и других осложнениях, встречающихся в процессах бурения и крепления скважины.

Роторы относятся к числу основных механизмов буровой установки и различаются по диаметру проходного отверстия, мощности и допускаемой статической нагрузке. По конструктивному исполнению роторы делятся на неподвижные и перемещающиеся возвратно-поступательно относительно устья скважины в вертикальном направлении.

УСТРОЙСТВО

1 - стол ротора; 2, 13 - зубчатые конические шестерни; 3, 4 — главная и вспомогательная опоры; 5 — станина; 6 — крестовина карданного вала или цепное колесо (звездочка); 7 — подшипник, воспринимающий радиальные и основные нагрузки; 8 — ведущий вал; 9 — стопорное устройство; 10 — ограждение стола ротора; 11 — вкладыши ротора; 12 — зажимы; 14 — радиальный подшипник; 15 — втулка; 16 - масло

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ Параметры ротора определяют исходя из конструкции скважины, компоновки бурильной колонны и требований, предъявляемых технологиями бурения и крепления скважин.

Диаметр проходного отверстия в столе ротора должен быть достаточным для спуска долот и обсадных труб, используемых при бурении и креплении скважины. Для этого необходимо, чтобы отверстие в столе ротора было больше диаметра долота при бурении под направление: D=D_дн+δ,

где D— диаметр проходного отверстия в столе ротора; Dдн— диаметр долота при бурении под направление скважины; б— диаметральный зазор, необходимый для свободного прохода долота (6=30—50мм).

Допускаемая статическая нагрузка на стол ротора должна быть достаточной для удержания в неподвижном состоянии наиболее тяжелой обсадной колонны, применяемой в заданном диапазоне глубин бурения.

Исходя из рассмотренных условий, можно записать: Gmax<P<C₀

Мощность ротора должна быть достаточной для вращения бу­рильной колонны, долота и разрушения забоя скважины: N=(N_хв+N_д)/ h

где Nxв — мощность на холостое вращение бурильной колонны; Nд—мощность на вращение долота и разрушение забоя; η — к. п. д., учитывающий потери в трущихся деталях ротора.

Мощность на холостое вращение бурильной колонны (момент, передаваемый долоту, равен нулю) расходуется на преодоление сопротивлений вращению, возникающих в системе бурильная колонна—скважина.

Мощность, расходуемая на вращение долота и разрушение забоя скважины, рассчитывается по формуле N_д=μ₀PnR_cp

Максимальный вращающий момент (в кН-м) определяют по мощности и минимальной частоте вращения стола ротора: M_max=N η/n_min

где N— мощность ротора, кВт; n_min — минимальная частота вращения, об/мин.