Вертлюг буровой

Вертлюг буровой является промежуточным звеном между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым рукавом и вращающейся бурильной колонной.

Параметры вертлюга должны отвечать требованиям и промывки скважин и одновременно соответствовать аналогичным параметрам подъемного механизма и буровых насосов:

• допускаемая статическая нагрузка вертлюга должна быть не менее допускаемой нагрузки на крюке буровой установки;
• динамическая нагрузка на вертлюг G_б.к, соответствующая весу бурильной колонны при частоте вращения 100 мин-1 и ресурсе 3000 ч, определяется по формуле
  
               (12.127)
  
• максимальное давление прокачиваемой жидкости должно быть не менее наибольшего давления насосов, используемых в буровой установке соответствующего класса;
• диаметр проходного отверстия ствола вертлюга на основе опыта конструирования и эксплуатации вертлюгов принимается равным 75мм;
• частота вращения ствола вертлюга совпадает с частотой вращения стола ротора и изменяется в пределах 15-20 мин-1;
• высота штропа должна быть достаточной для соединения вертлюга с крюком талевого механизма.

Главная опора вертлюга рассчитывается по динамической грузоподъемности подшипника при действии приведенной нагрузки (условной постоянной нагрузки, обеспечивающей ту же долговечность, какую имеет подшипник при действии переменных во времени нагрузок).

Эквивалентная расчетная нагрузка Р_э, действующая на опору вертлюга определяется из выражения

P_э=Р_вд·k_т·k_б·k_к·k_э,     (12.128)

где Р_вд - постоянная по величине и направлению динамическая нагрузка, действующая на ствол вертлюга, кН; k_т - температурный коэффициент ( k_т=1 при t=100°С); k_б= 1,4÷1,8 - коэффициент безопасности; k_к=1 - кинематический коэффициент для упорных подшипников; k_э=0,6+0,7 - коэффициент эквивалентности нагрузки.

В процессе бурения скважин величина Р_вд определяется из выражения

        (12.129)

где q_б.т - вес 1м бурильных труб с учетом высаженной части и замков, Н/м; l_б.т - длина бурильных труб одинакового веса, м; q_y - вес 1м УБТ; l_y длина УБТ; ρ_ж и ρ_м — соответственно плотности бурового раствора и материала труб; Р_д - расчетная нагрузка на долото, кН; Р_р - расчетное давление бурового раствора; d_в - диаметр напорного отверстия сальника вертлюга, м.

Суммарное число оборотов, которое может сделать подшипник главной опоры за весь строк службы при нагрузке

             (12.130)

где С_а - динамическая грузоподъемность, МН; λ - степенной показатель, для шарикоподшипников λ=3, для роликоподшипников λ=3,33.

Суммарное число оборотов, которое сделает бурильная колонна за время бурения заданной скважины

            (12.131)

где L - глубина скважины, м, n - частота вращения бурильной колонны; V_м - средняя механическая скорость бурения.

Число скважин, которое может быть пробурено в аналогичных условиях с использованием одного вертлюга

              (12.132)

Пример 12.23. Определить сколько скважин глубиной L=4000 м можно пробурить с использованием вертлюга УВ-250МА до исчерпания ресурса главной опоры для следующих условий: бурильная колонна состоит из 114 мм труб, вес 1м бурильных труб q_б.т=300 Н/м; l_у=300 м; q_y=1780 Н/м; ρ_ж=1100 кг/м3; Р_д=200 кН; P_р=18 МПа; d_в=0,l М; n=100 мин-1; V_м =10м/ч;Са=3,51 МН.

Решение. Расчетная динамическая нагрузка на опору по уравнению (12.129) составит:

Приняв k_т=1; k_б=1,7; k_к=1 и k_э=0,7, расчетная эквивалентная нагрузка, действующая на главную опору, по формуле (12.128).

Р_э=1355·1·1,7·1·0,7=1612 кН=1,61 МН.

Суммарное число оборотов, которое может сделать подшипник главной опоры за весь срок службы

Суммарное число оборотов, которое сделает бурильная колонна за время бурения заданной скважины по формуле (12.131)

Число скважин в аналогичных условиях, которое может быть пробурено с использованием одного вертлюга УВ-250 МА