Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 3

1 Назначение и устройство ротора 5

2 Обзор конструкций роторов и принцип их действия 7

4 Расчет и выбор основных параметров 20

24

5 Расчет главной опоры стола ротора 24

6 Монтаж и эксплуатация роторов 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 30

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время глубокие нефтегазовые скважины бурят вращательным способом с передачей вращения долоту с устья скважины от ротора через колонну бурильных труб или непосредственно от вала (или через низ бурильной колонны) гидравлического или электрического забойного двигателя – турбобура, винтового бура или электробура.

Основные требования к выбору способа вращения долота определяются необходимостью обеспечения успешной проводки ствола скважины при возможных осложнениях с высокими технико-экономическими показателями. Поэтому приемлемый вид бурения должен допускать, во-первых, использование таких видов буровых растворов и такой технологии проводки ствола, которые наиболее полно отвечали бы условиям предупреждения осложнений и их ликвидации, качественного вскрытия продуктивного пласта, во-вторых, -достижение высокого качества ствола скважины, ее конфигурации и наиболее высоких механических скоростей, проходок на долото, возможность использования долот различных типов в соответствии с механическими и абразивными свойствами пород, глубиной их залегания.

Важно передавать на забой достаточную мощность при любых глубинах бурения с наименьшими потерями и такой крутящий момент, который был бы достаточен для создания надлежащей осевой нагрузки на долото. При передаче мощности на забой (N = Mn) необходимо всегда иметь достаточно высокий крутящий момент М с учетом типа, размеров и степени изношенности долота и свойств пород, регулировать частоту вращения n в целях более полного и целесообразного использования переданной на забой мощности. Привод долота должен иметь мягкую характеристику.

Целесообразность применение тех или иных способов бурения и разновидностей (ударно-вращательного, турбинно-роторное, реактивно-турбинное, с промывкой различными буровыми растворами) определяется с учетом геологических, технических и экономических факторов. Эти решения пересматриваются по мере совершенствования технологии и техники бурения (долот, труб, растворов) и изменения, уточнения условий проводки скважин, т.е. накопления опыта бурения. Возможно сочетание нескольких способов при проводке различных интервалов одной и той же скважины.

1 Назначение и устройство ротора

При роторном бурении вращение долоту передается от вращающего механизма – ротора, устанавливаемого на устье, через колонну бурильных труб, выполняющих функцию полого вала. При бурение неглубоких, малого диаметра скважин (картировочных, структурно-поисковых, разведочных, а твердые полезные ископаемые, вентиляционных стволов) чаще применяют вращатели шпиндельного типа.

Буровой ротор, сокращенно называемый ротором или вращателем, 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 спускоподъемных операциях;

- проворачивания инструмента при ловильных работах и других осложнениях,

встречающихся в процессах бурения и крепления скважины.

Ротор представляет собой как бы конический зубчатый редуктор, ведомое коническое колесо, которое насажено на втулку, соединенную со столом. Вертикальная ось стола расположена по оси 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 неподвижный и перемещающиеся возвратно-поступательно относительно устья скважины в вертикальном направлении.

Привод ротора осуществляется посредством цепных, карданных и зубчатых передач от буровой лебедки, коробки перемены передач либо индивидуального двигателя. В зависимости от привода ротора имеют ступенчатое, непрерывно- ступенчатое и непрерывное изменение скоростей и моментов вращения. Для восприятия реактивного крутящего момента они снабжаются стопорными устройствами, установленными на быстроходном валу либо столе ротора. Подвижные детали смазываются разбрызгиванием принудительным способом.

Поставляются роторы в двух исполнениях – с пневматическим клиновым захватом ПКР для удержания труб и без ПКР.

Конструкция ротора должна обеспечить необходимые удобства для высокопроизводительного труда и отвечать требованиям надежности и безопасного обслуживания. При этом габариты ротора должны быть ограничены площадью, отводимой для его установки на буровой площадке. Роторы, используемые в буровых установках различных классов и модификаций, должны быть максимально унифицированы по техническим параметрам и конструкции.

На рисунке 1 показана схема ротора. Стол 5 имеет отверстие диаметром 250-1260 мм в зависимости от типоразмеров ротора. В отверстие стола устанавливают вкладыши 7 и зажимы ведущей трубы 6, через которые передается крутящий момент. Большое коническое колесо 4 передает вращение столу ротора, укрепленному на основной 3 и вспомогательных 2 опорах, смонтированных в корпусе 1, образующем одновременно масляную ванну для смазки передачи и подшипников.

1 – корпус; 2 – вспомогательная опора; 3 – основная опора;

4 – коническое колесо; 5 – стол; 6 – ведущая труба; 7 – вкладыши;

8 – ограда; 9 – стопор; 10 – ведущий вал; 11 – подшипники;

12 – цепная звёздочка

Рисунок 1 - Схема ротора

Сверху стол защищен оградой 8. Быстроходный ведущий вал 10 расположен горизонтально на подшипниках 11, воспринимающих радиальные и горизонтальные нагрузки. Вал 10 приводится во вращение от цепной звездочки 12 или с помощью вилки карданного вала, расположенной на конце вала. Ротор снабжен стопором 9, при включении которого вращение стола становится невозможным. Фиксация стола ротора необходима при СПО и бурении забойными двигателями для восприятия реактивного момента.

Привод ротора в буровых установках с расположением ле­бедки на полу буровой осуществляется цепной трансмиссией о г лебедки или от КПП карданной передачей, при установке лебед­ки ниже пола буровой — дополнительной трансмиссией от лебед­ки или индивидуальным приводом от электродвигателя постоян­ного тока (рисунок 2), располагаемой под полом буровой. Такая конструкция обеспечивает свободное пространство для работы персонала буровой бригады.