Роторы, назначение и устройство

Роторы буровой установки предназначены для передачи вращения буровому инструменту при роторном бурении, периодическом проворачивания инструмента при бурении забойными двигателями, а также для удержания колонны бурильных и обсадных труб при спуско-подъёмных операциях. Ротор является редуктором, передающим вращение вертикально подвешенной колонне бурильных труб от горизонтального вала трансмиссий.

Ротор состоит из станины, имеющей расточку для стакана, в котором смонтирован приводной вал с конической шестернёй зубчатой передачи. В станине установлен основной упорный подшипник, на который упирается стол ротора с посаженным на него зубчатым венцом зубчатой передачи. Станина и стол ротора имеют кольцевые проточки, образующие лабиринтные уплотнения для предохранения масляной ванны от попадания раствора. В станину ротора запрессована втулка, образующая полость для масляной ванны основной опоры ротора. Снизу в станине установлен вспомогательный подшипник, предназначенный для центрирования стола ротора и восприятия направленных вверх нагрузок; подшипник опирается на фланец, который крепится болтами к нижнему торцу стола ротора. Фланец выполнен с цилиндрической вертикальной стенкой, образующий полость для масляной ванны вспомогательного подшипника. Для предохранения попадания раствора в масляную ванну снизу установлено лабиринтное кольцо, крепящееся болтами к станине ротора. Зазор между фланцем и лабиринтным кольцом перекрыт отбойным щитком, прикреплённым к фланцу вращающимся столом. Сверху установлена крышка ротора, прикреплённая к станине болтами. Приводной вал опирается на два конических подшипника и роликовый подшипник, которые смонтированы в стакане. Стакан со стороны шестерни перекрыт торцовой крышкой, а со стороны роликового подшипника – торцовым лабиринтным уплотнением.

Между подшипниками имеется полость для масляной ванны. На приводной вал устанавливается цепное колесо. По торцу диск стола ротора имеет вертикальные пазы, в которые входит фиксатор стопорного устройства стола. Фиксатор приварен к втулке, перемещающейся вертикальной в стакане, сверху к втулке приварена рукоятка с пластинами, входящими в пазы на крышке ротора. На одной пластинке имеется стрелка, указывающая положение фиксатора.

Снизу стопор подсоединён к пружине, удерживающей его в нужном положении. Стол ротора с наружного торца имеет квадратное углубление, в которое входит фланец втулки, устанавливаемой в стол со смонтированной в ней вертикальными стойками для поднятия клиньев пневматического клинового захвата (ПКР).

Частоту вращения ротора изменяют при помощи передаточных механизмов путём смены цепных колёс. В основном все роторы имеют одинаковую конструкцию, различаются по грузоподъёмности, проходным отверстиям в столе и приводом ведущего вала – цепным или карданным.

Монтируют ротор по центру вышечного основания на двух подроторных балках. Современные конструкции оснований вышечно-лебёдочного блока комплектуются под роторными балками, которые определяют место монтажа ротора. При агрегатном способе монтажа можно установить ротор на деревянных брусьях сечением 36 на 36 см с пазами под ротор шириной 15 см и глубиной 8-10 см. На основании ротор поднимают краном, а на подроторной балке – при помощи талевой системы. Монтируют ротор после установки шахтового направления, расстояние от нижней плоскости ротора до торца шахтового направления должно быть не меньше 400 мм.

Правильность монтажа ротора проверяется на точке пересечения шнуров, натянутых по диагонали ног вышки: вертикальная ось ротора должна совпадать с отвесом, опущенным из точки пересечения шнуров; в горизонтальной плоскости ротор проверяется по уровню. Если привод ротора осуществляется от цепной передачи лебёдки, то продольная ось ротора по приводному валу должна находиться на поперечной оси буровой. В этом случае проверяется правильность монтажа ротора по совпадению цепных колёс ротора и лебёдки в одной плоскости. Параллельное смещение колёс допускается не более 2 мм на 1 м длины – это проверка осуществляется с помощью шнура. Для предохранения ротора от смещения в сторону лебёдки, при натяжении цепи между станиной ротора и рамой лебёдки устанавливают распорку или ввинчивают упорные болты в кронштейн, приваренные к подроторным балкам.

БУРОВЫЕ НАСОСЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Буровые насосы и циркуляционная система выполняют следующие функции:

• нагнетание бурового раствора в бурильную колонну для обеспечения циркуляции в скважине в процессе бурения и эффективной очистки забоя и долота от выбуренной породы, промывки, ликвидации аварий, создания скорости подъема раствора в затрубном пространстве, достаточной для выноса породы на поверхность;

• подвод к долоту гидравлической мощности, обеспечивающей высокую скорость истечения (до 180 м/с) раствора из его насадок для частичного разрушения породы и очистки забоя от выбуренных частиц;

• подвод энергии к гидравлическому забойному двигателю.

Основной элемент бурового насоса представляет собой поршень, совершающий возвратно-поступательные перемещения в цилиндре и создающий давление для движения объема жидкости. Буровые насосы обычно используют для обеспечения циркуляции большого количества бурового раствора (19— 44 л/с) по бурильным трубам через насадки на долоте и обратно на поверхность. Следовательно, насос должен создавать давление, достаточное для преодоления значительных сил сопротивления, и перемещать буровой раствор.

Применяют насосы двух типов:

• двухцилиндровые насосы (дуплекс-насосы), включающие в себя два поршня двойного действия (в этом типе насоса поршень создает давление одновременно при поступательном и обратном ходе);

• трехцилиндровые насосы, в состав которых входят поршни одинарного действия (в этом типе насоса поршень создает давление только при поступательном ходе).

Регулировать объем и давление можно, изменяя внутренний диаметр цилиндра (путем использования цилиндровых втулок разных диаметров) или размеры поршня