Что такое шпиндель бурение

Адаптеры (шпиндели) переходы для буровых штанг

В распоряжении ООО «ТЕХНОПРОК-61» большое количество калибров резьб на машины ГНБ. Изготавливаем коннекторы (subsaver, сабсейверы, адаптеры), переходники, шпиндели любых конфигураций под все типы установок. Предусмотрено изготовление по калибрам заказчика.

Шпиндель предназначен для соединения редуктора на каретке машины для горизонтально-направленного бурения со штангами. Представляет собой цилиндрическое соединение с конической резьбой с одной стороны и фланцем для крепления к редуктору с другой.

Subsaver (коннектор, адаптер) предназначен для сохранения резьбы шпинделя на установке. Представляет собой цилиндрическое соединение с одинаковыми коническими резьбами PIN и BOX («папа» и «мама»). Коннектор накручивается на шпиндель, а в дальнейшем к нему присоединяются или отсоединяются бурильные штанги. В процессе работы постепенно изнашивается коническая резьба коннектора, а не шпинделя.

Переходник (переход, резьбовой переход) предназначен для соединения элементов бурильной колонны с разными типами присоединения.

Типы переходников (переходов)

Примечание: Выпускаем под заказ вот этот вертлюг буровой, купить который стоит для передачи осевого усилия. При измельчении породы, формировании стенок проходки используется такой забурник.

Где купить адаптеры ГНБ для буровых штанг?

«ТЕХНОПРОК-61» изготовит инструменты и комплектующие под буровые установки. Наша продукция выделятся надежностью, отвечает установленным стандартам качества.

Источник

Буровые станки со шпиндельным вращателем

До недавнего времени для бурения геологоразведочных скважин в скальных порода при разведке ТПИ в нашей стране преобладало применение буровых станков со шпиндельным вращателем. В последние несколько лет многие организации, выполняющие геологоразведочные работы стали приобретать и использовать импортные буровые станки с подвижным вращателем.

В начале девяностых годов ВИТРом были разработаны станки с подвижным вращателем АВ-2, АВ-5 и роботоризованная буровая установка РБК-4, однако в серийное производство они не пошли (предпочтение отдали зарубежным станкам).

Рассмотрим подробнее механическое устройствошпиндельного вращателя.

Операция по возвращению шпинделя в исходное верхнее положение, после углубки на ход шпинделя, называется «перекрепление патронов». При механических патронах процесс перекрепления («перехват») патронов занимал много времени, требовал значительных физических усилий и требовал остановки вращения, отрыва ПРИ от забоя с последующей постановкой его на забой с вращением, что приводило к повышенному износу ПРИ и возможности разрушения керна.

Установка на станках ЗИФ пружинно- гидравлических патронов частично улучшила, облегчила и ускорила процесс перекрепления патронов, однако главный недостаток старых шпиндельных станков при перекреплении – остановка вращения инарушение процесса бурения оставался. С появлением следующей серии шпиндельных станков «СКБ» с системой «перехват» и «автоперехват» и двумя гидропатронами этот главный недостаток был успешно устранен и перекрепление патронов может производиться без остановки вращения и нарушения процесса бурения.

Вторая часть задачи, выполняемой шпинделем – регулирование осевой нагрузки на ПРИ или скорости углубки, зависит от системы «подачи».

Выше была рассмотрена схема работы механизма подачи станка ГП-1 (смотри рис. 43). Поскольку идея работы дифференциальной (винтовой) подачи воспринимается не легко, рассмотрим ее подробнее.

Механическая часть бурового станка предназначена для передачи вращения и крутящего момента от двигателя до исполнительных органов – вращателя и лебедки. Начнем с СКБ-4, а затем рассмотрим, чем отличаются схемы других шпиндельных станков.

Кинематическая схема станка, СКБ-4 приведена на рис. 45.

Вращение и момент передаются от двигателя через фрикцион (муфту сцепления) на первичный вал коробки передач и через пару шестерен постоянного зацепления на промежуточный вал. На промежуточном валу жестко закреплены и вращаются с постоянной частотой 5 шестерен, первая из которых получает вращение с первичного вала, еще 3 шестерни находятся в постоянном зацеплении с шестернями, свободно установленными на вторичном валу, а пятая находится в зацеплении с шестерней дополнительного валика. На вторичном валу между шестерней первичного вала и первой шестерней вторичного вала, а также между второй и третьей шестернями вторичного вала на шлицах (на скользящей посадке) имеются две зубчатые муфты торцевого зацепления, управляемые рукояткой переключения передач. Эти муфты могут поочередно включаться в зацепление с постоянно вращающимися шестернями вторичного вала. При включении муфты с третьей шестерней вторичного вала получаем первую скорость вращения на вторичном валу, при включении той же муфты со второй шестерней вторичного бала, получаем вторую скорость. Включение другой муфты с первой шестерней вторичного вала дает третью скорость, включение той же муфты напрямую с шестерней первичного вала дает четвертую скорость (прямая передача). На вторичном валу имеется еще одна подвижная на шлицах – четвертая шестерня, которая может включаться в зацепление со второй шестерней дополнительного валика, при этом на вторичный вал будет передаваться вращение уже в другую сторону – получается левое вращение (задняя скорость коробки передач). Таким образом, на выходе из КПП мы имеем 4 правых и одну левую скорости вращения. Из коробки передач вращение передается в промежуточную (раздаточную) коробку. Промежуточная коробка выполняет 3 функции: перемещает вращение выше КПП для удобства расположения вращателя и лебедки, удваивает количество скоростей на вращателе (т.е. служит двухступенчатым редуктором) и позволяет распределять вращение на вращатель или на лебедку (могут быть включены одновременно и вращатель и лебедка). В промежуточной коробке три вала (кроме входного вала из КПП) – на первом валу (снизу вверх) получает вращение из КПП двойная шестерня. В зацеплении с меньшей из этой пары находится шестерня, свободно установленная на втором валу (вал привода вращателя) шестерня с боковым зубчатым венцом. На этом же валу на шлицах находится вторая меньшая шестерня, которая может включаться либо с большой шестерней нижнего вала, либо входить в зацепление с уже вращающейся шестерней на своем валу. Таким образом, на шпиндель (через коническую пару шестерен) будет передаваться два диапазона (по четыре скорости) скоростей правого вращения и две скорости левого вращения. Третьий (верхний) вал служит валом лебедки и получает четыре скорости вращения из КПП. Вал лебедки вращается постоянно при включенной КПП и вращает шестерню со скользящей посадкой на шлицах, которая служит и для включения лебедки в работу, и является «солнечной» шестерней планетарного механизма лебедки.

Лебедка станка СКБ-4, как и других станков СКБ – планетарного типа.

Лебедка бурового станка должна обладать максимальной оперативностью и плавностью в управлении, т.е. плавным независимым от нагрузки включением подъема и быстрым, но плавным торможением.

По второму варианту (схема б) венцовая шестерня жестко закреплена в диске водила, а оси сателлитов закреплены в барабане лебедки. Здесь для подьема груза надо затормозить водило, венцовая шестерня остановится, сателлиты начнут катиться по венцовой шестерне и оси сателлитов начнут вращать барабан лебедки.

СТУДЕНТАМ СЛЕДУЕТ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ на то, что, к огромному сожалению, в некоторых справочниках и учебниках могут быть изображены схемы станков и другого оборудования, имеющие грубые, стыдные для уважаемых авторов ошибки! Причем некоторые ошибки, (например, в изображение схемы планетарного механизма лебедки) переходит из учебника в учебник почти 60 лет. К ошибкам следует отнести и несоблюдение условного масштаба, т.е. если шестерни должны входить в зацепление, их размеры на схеме должны этому соответствовать. Студенты попробуйте сами найти ошибки с схеме станка приведенной из солидного справочника на рис. 47 (копия).

Гидравлические системы современных отечественных шпиндельных станков, начиная с семидесятых годов прошлого века, отличаются оптимальным решением всех задач, стоящих перед системой подачи бурового станка.

Гидравлическая система станка СКБ-4 наглядно отражает все достоинства гидросистем наших станков с гидравлической подачей, главной из которых является система автоперехвата. Рис. 48.

Гидросистема современных шпиндельных буровых станков, и СКБ-4 в частности, включает источник действия – сдвоенный маслонасос и три исполнительных органа со своими системами управления:

1.- гидроцилиндры с системой управления и регулирования усилий и движений шпинделя,

2 – гидравлические зажимные патроны с системой «перехват» и «автоперехват» и

От левого маслонасоса масло через фильтр и обратный клапан с отводом на манометр подходит к золотнику (Р2) управления гидропатронами

Гидравлическая система может выполнять три операции: бурение,перекрепление (перехват) патронов и перемещение станка. Рассмотрим последовательно работу гидросистемы:

Насос для данного станка имеет производительность (подачу) – Qнас.= 18 л/мин и развивает давление до Рнас.= 6,3 МПа.

Наиболее интересной (и прогрессивной) частью гидросистемы станков серии СКБ является «перехват» и «автоперехват».

Работает система таким образом: Левый маслонасос подает масло через фильтр и обратный клапан) к четырехпозиционному распределительному золотнику (Р2) с ручным управлением. Четыре положения это:

Важно отметить, что система перехват зажимных патронов была разработана и исполнена в НАШЕЙ стране еще в 1962 году, Московское ЦКБ, где работали в основном выпускники МГРИ, создало станки БСК1Б и ЦКБ УАБ-300 с пружинно-гидравлическими зажимными патронами и системой перехват, т.е. перекрепления патронов БЕЗ ОСТАНОВКИ ВРАЩЕНИЯ!

Последняя операция, которую выполняет гидросистема станка – перемещение станка «к скважине» и «от скважины». Станок передвигают от скважины, когда закончено бурение и надо освободить устье скважины для подъема и спуска бурового снаряда. После спуска бурового снаряда станок пододвигают к скважине. Эти движения устанавливаются ручкой главного золотники в соответствующие положения. Интерес здесь заключается в том, что вместо «тупой» системы с двумя парами трубок (нагнетание и слив к каждой полости цилиндров) задача решается двумя трубками и «гидрозатвором». Из схемы видно, что когда давление масла подходит к одной из полостей цилиндра перемещения станка, оно открывает клапан своей полости и толкает разъединительный поршень, который открывает клапан другой полости, соединяя ее со сливом.

Гидросистема станка СКБ-5 отличается тем, что вместо ручных золотников применены золотники с электромагнитным управлением. В станке СКБ-7 более сложная система с электрозолотниками и добавлена еще одна функция – гидравлическое управление тормозами лебедки.

Кроме отечественных станков со шпиндельным вращателем, могут встретиться шпиндельные станки зарубежных фирм.

Источник

Назначение и конструкция шпиндельной секции

14. Назначение и конструкция шпиндельной секции………………………3

17. Классификация буровых установок, их технические параметры…….6

22. Кинематическая схема буровой установки БУ-75 БрЭ………………..9

43. Назначение и технические характеристики буровых лебедок………..10

71. Назначение, принцип действия и устройство воздушного

88. Назначение, схема и конструкция пневматической муфты……………17

14. Назначение и конструкция шпиндельной секции

Шпиндельная секция состоит из корпуса, выходного вала с осевыми и радиальными подшипниками, муфты и наддолотного переводника. Она предназначена для восприятия осевой гидравлической силы от ротора, реакции забоя и радиальных нагрузок от породоразрушающего инструмента (долота и т. д.).

Шпиндель ВЗД является унифицированным узлом со шпинделями, применяемыми в турбобурах. Наиболее распространенной конструкцией является шпиндель, изображенный на рис. 1.

Рис. 1. Секция шпиндельная ВЗД : 1 — переводник нижний; 2 — муфта; 3, 17 — втулка регулировочная; 4 — кольцо регулировочное; 5, 11 — втулка подкладная; 6 — опора нижняя; 7 — втулка нижней опоры; 8 — сальник торцовый; 9, 12, 15 — кольцо; 10 — вал шпинделя; 13 — пакет подшипников упорных; 14, 18 — втулка упорная; 16 — втулка кольца уплотнительного; 19, 21 — переводник; 20 — гайка; 22 — корпус шпинделя.

Он состоит из корпуса, монолитного полого вала, соединяемого с помощью муфты вверху с шарниром или с гибким валом, и внизу с помощью наддолотного переводника—с долотом. Для восприятия осевых нагрузок используются упорно-радиальные и осевые подшипники качения и скольжения. Осевые подшипники выполняются многорядными и способны работать при износе до 5 — 7.

Шпиндельная секция предназначена для восприятия осевой гидравлической силы от ротора, реакции забоя и радиальных нагрузок от породоразрушающего инструмента.

Шпиндельные секции оснащаются осевыми и радиальными опорами. В большинстве типоразмеров ВЗД в качестве осевых опор используются многорядные шаровые подшипники качения с тороидальными или коническими контактными поверхностями. В ряде конструкций двигателей (Д-48, ДГ-95, ДГ-108) внутренние беговые дорожки выполнены на валу шпинделя.

В шпиндельной секции размещены радиальные опоры, многорядный осевой подшипник и нижнее торцовое уплотнение, замыкающее маслонаполненную камеру. Все узлы редуктора и шпинделя работают в масляной среде одной маслонаполненной камеры. Для уменьшения утечек бурового раствора между валом шпинделя и корпусом на валу шпинделя устанавливается твердосплавная радиальная опора увеличенной длины.

Регулирование шпиндельной секции заключается в обеспечении нормальных деформаций многорядного подшипника, а также стыковки шпинделя с турбинной секцией. Эти требования относятся к монтажу как шариковой, так и резинометаллической осевой опоре, хотя для последней они не являются столь строгими.

В шпиндельной секции размещена 12-сту-пенчатая амортизированная шаровая опора качения типа ШШО и 8-ступенчатое лабиринтное уплотнение дроссельного типа в виде чередующихся радиальных опор и дисков. Кроме того, в нижней части шпинделя установлена радиальная резинометаллическая опора.

Конструкция шпиндельной секции позволяет монтировать в ней либо многоступенчатую резинометаллическую опору скольжения с двумя радиальными опорами, либо шаровую амортизированную опору качения с лабиринтным уплотнением вала.

В шпиндельной секции турбобура установлена резинометаллическая пята с утопленной резиновой подушкой и упрочненными дисками. С целью исключения возможности зашламления опоры над пятой размещен дроссель с автоматическим регулированием зазора между уплотняющими рабочими поверхностями трения.

Благодаря малой длине шпиндельной секции редукторный турбобур может использоваться для корректировки направления скважины в скользящем режиме и стабилизации направления в ротационном режиме.

17. Классификация буровых установок, их технические параметры

Буровая установка или буровая — комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин. Состав узлов буровой установки, их конструкция определяется назначением скважины, условиями и способом бурения.

Нефтяные и газовые скважины бурят при помощи буровых установок, представляющих собой комплекс агрегатов, механизмов и сооружений, расположенных на поверхности. Скважины бурят в самых различных климатических условиях и на разной глубине, поэтому необходимо иметь буровые установки разных классов, удовлетворяющих возникающим требованиям.

Различные подходы к классификации буровых установок
Буровые установки применяются на воде и на суше и зачастую могут выполнять несколько видов работ. Буровую установку для бурения конкретной скважины выбирают по допустимой нагрузке на крюке, которую не должен превышать вес наиболее тяжелой обсадной колонны (в воздухе). При выборе типоразмера и модели установки данного класса учитываются конкретные геологические, климатические, энергетические и дорожно-транспортные условия бурения. В соответствии с этим выбирается тип привода (дизельный или электрический), а также схема монтажа и транспортировки буровой установки. Каждая компания по производству буровых установок выпускает свои модификации машин, которые не всегда подпадают под четкую классификацию. Поэтому можно сказать, что существует множество различных подходов к классификации буровых установок. Буровые установки можно подразделять по:
1) способу передвижения:

a) для разведочного бурения

b) для эксплуатационного бурения.

Размеры буровых установок различны – от небольших станков, монтаж и управление которыми в подземных выработках могут осуществлять два человека, до огромных, смонтированных на стальных вышках и обслуживаемых бригадой квалифицированных буровиков. Имеются установки, смонтированные на автомобильных шасси или полозьях. Также можно подразделять буровые установки по видам разбуриваемой породы. Там, где исследуемые участки перекрыты мощной осадочной толщей или твердыми породами, необходимо бурение скважин при помощи следующих буровых установок:

1) шнековых (для бурения мягких грунтов)

2) ударно-канатных (для разведочного бурения) – применяются редко

3) вращательных (используются в непродуктивных отложениях)

4) станков «Эмпайр» (для бурения рыхлых отложений до глубины 9–12 м при разведке бокситовых месторождений)

Буровые установки можно классифицировать по способу бурения.
Но основным параметром классификации буровых установок является грузоподъемность, которая определяет конструкции и характеристики бурового и энергетического оборудования, входящего в установку. Грузоподъемность зависит от конструкции скважины, от нагрузок, возникающих при спуске и подъеме бурильной и обсадной колонн.
Буровые установки характеризуются двумя параметрами:
1) номинальной грузоподъемностью, которая определяется длительностью эксплуатации оборудования,

2) максимальной грузоподъемностью, определяемой кратковременными перегрузками оборудования.

Основные параметры буровых установок современных моделей

Условная глубина бурения, м

Допустимая нагрузка на крюке, кН

Расшифровка буквенного обозначения типа установки

Установки с электрическим приводом

Электрическая универсальной монтажеспособности

Электрическая с электроприводом постоянного тока

То же, кустовая в блочно-модульном исполнении

Электрическая с частично-регулируемым
электроприводом, универсальной монтаже-
способности

То же, для кустового
бурения, модернизированная

То же, для кустового
бурения, модернизированная с электроприводом постоянного тока

Электрическая с электроприводом постоянного тока

Установки с дизель-электрическим приводом

Дизель-электрическая, с
электроприводом постоянного тока

* UNOC — совместное производство Uralmash + National Oil-Well + Caterpillar.

22. Кинематическая схема буровой установки БУ-75 БрЭ

43. Назначение и технические характеристики буровых лебедок

Буровая лебедка — основной агрегат спуско-подъемного комплекса буровой установки. Она предназначена в основном для создания тягового или тормозного усилия в ведущей ветви талевого каната. Лебедка необходима для подъема и спуска бурильной колонны, ненагруженного элеватора, спуска обсадных колонн, удержания на весу неподвижной колонны или медленного ее опускания при подаче долота на забой в процессе бурения или расширения скважины. Катушечный вал и пневмораскрепитель лебедки часто используют для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурильных и обсадных труб. Лебедка применяется для подтаскивания, и подъема труб, грунтоносок и других грузов, а также при монтаже буровых вышек и оборудования на них.

Лебедки монтируют на уровне пола буровой или под полом. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. При установке над полом буровой имеется свободный доступ ко всем узлам лебедки для их обслуживания и ремонта. Свободный доступ к катушечному валу исключает необходимость монтажа вспомогательной лебедки. Упрощается конструкция привода ротора от лебедки. При установке под полом буровой значительно уменьшаются высота и масса блочного основания, существенно снижается трудоемкость ее монтажа и демонтажа, что имеет немаловажное значение для сокращения сроков строительства буровых.

Буровая лебедка состоит из жесткой сварной металлической рамы, на которой смонтированы на подшипниках качения подъемный вал с барабаном для навивки талевого каната, катушечный и трансмиссионный валы. Все валы кинематически связаны между собой цепными передачами, которые передают им крутящие моменты от коробки скоростей и используются для регулирования частоты вращения валов. Лебедки кинематически связаны с коробками скоростей и двигателями привода цепной или карданной передачей.

Бурильная колонна из скважины поднимается при больших затратах мощности, а спускается под действием собственного веса. Поэтому лебедки должны иметь достаточно мощный привод и надежную тормозную систему для поглощения энергии спуска колонн. В процессе подъема бурильной колонны ее вес (нагрузка на крюке) постепенно уменьшается и соответственно снижается затрата мощности привода. Для увеличения степени загрузки двигателей привода рационально повышать скорость подъема колонны. Таким образом, с целью обеспечения высокого коэффициента использования мощности привода лебедки должны быть многоскоростными.

Для подъема ненагруженного элеватора лебедки должны иметь независимую повышенную скорость. Переключение с любой из скоростей на повышенную скорость «холостого» подъема должно происходить быстро, легко и плавно, что достигается установкой двойной цепной передачи для привода подъемного вала. Поочередное включение одной из этих передач производится с помощью оперативных фрикционных муфт, которыми управляют с пульта бурильщика. В процессе подъема колонн переменной массы скорости в коробке передач переключаются периодически. Большинство лебедок не имеет оперативного управления скоростями.

Талевый канат на барабан лебедки навивается и свивается с различными скоростями. Скорость движения ведущей ветви талевого каната зависит от скорости движения крюка и числа струн в оснастке талевой системы. Скорость крюка при подъеме колонны наибольшего веса обычно составляет 0,3 — >0,5 м/с, а скорость подъема ненагруженного элеватора — 1,7 — 2 м/с. Более высокие скорости подъема резко ухудшают условия намотки и укладки каната на барабане лебедки и не дают существенного выигрыша во времени. Наибольшая скорость спуска бурильной колонны не превышает 3 м/с, а наименьшая — при спуске обсадных колонн может снижаться до 0,2 м/с.

Исходя из назначения, функций и условий эксплуатации, к буровым лебедкам предъявляют следующие основные требования.

1. Кинематическая схема лебедки и выбранные соотношения скоростей должны обеспечивать наиболее рациональное использование установленной мощности привода. При этом коэффициент полезного действия агрегата в целом должен иметь высокое значение.

2. Для подъема ненагруженного элеватора в каждой лебедке необходимо предусмотреть независимую повышенную скорость на подъемном валу.

3. Тормозная система должна быть надежной в эксплуатации. Каждую лебедку следует оснащать двойной тормозной системой.

4. Необходимо, чтобы скорости лебедки включались при помощи муфт фрикционного типа оперативно, легко и плавно.

5. Кинематическая схема лебедки должна предусматривать возможность передачи движения на механизм подачи долота и ротор.

6. Конструкция лебедки должна обеспечивать бесперебойную ее работу до капитального ремонта или списания. Затраты времени на монтаж и демонтаж лебедки должны быть минимальными. Все передачи лебедки необходимо закрывать прочными ограждениями.

7. Конструкция лебедки должна позволять проведение мелкого текущего ремонта ее в условиях буровой.

Буровые лебедки различаются по мощности и другим техническим параметрам, а также по кинематическим и конструктивным признакам.

Мощность буровых лебедок, регламентируемая для отечественных лебедок ГОСТ 16293 — 82, находится в пределах 200 — 2950 кВт в зависимости от глубин бурения.

В зависимости от используемого привода различают буровые лебедки со ступенчатым, непрерывно-ступенчатым и бесступенчатым изменением скоростей подъема. Ступенчатое изменение скоростей подъема имеется в буровых лебедках с механическими передачами от тепловых двигателей и электрических двигателей переменного тока. При гидромеханических передачах лебедки с теми же двигателями имеют непрерывно-ступенчатое изменение скорости подъема. В случае использования привода от электродвигателей постоянного тока, скорости подъема лебедки изменяются бесступенчато по кривой постоянства мощности двигателя.

Техническая характеристика наиболее распространенных буровых лебедок отечественного производства приведена ниже:

Источник