Капитальный ремонт

      

       Введение 

     В настоящее время ООО «ТМС-Буровой сервис» уделяет основное внимание на вопросы, которые имеют первостепенное значение в организации и проведении капитальных ремонтов. Капитальный ремонт оборудования проводят с целью восстановления ресурса машины.

     Оперативность и эффективность ремонтных работ, своевременность их выполнения всегда обуславливаются чёткой организацией проведения текущего и капитального ремонта.

     Ремонтное предприятие должно полностью восстановить работоспособность Оборудования, то есть произвести полный комплекс технологических и вспомогательных операций. Именно от качества проведения ремонта зависит дальнейший срок службы оборудования. Чтобы добиться высоких результатов, необходимо повысить эффективность капитального ремонта. В условиях ООО «ТМС-Буровой сервис» разрабатываются мероприятия и решаются задачи в области ремонта оборудования.

     Одни из основных направлений этой задачи являются своевременность и системность подхода к каждому ремонту  и,  несомненно, повышение уровня планирования и хозяйствования, которые осуществляются в соответствии с настоящим уровнем состояния производства. Важное  значение имеет разработка и внедрение новых прогрессивных технологических процессов по быстрому восстановлению нормальной работы бурового оборудования. Совершенствование техники и технологии ремонтов позволяет повысить надёжность  и показатели оборудования. Применение новейших агрегатов, инструментов позволяет сократить время и улучшить качество деталей, т.е. могут применяться износостойкие материалы, которые могут не требовать постоянного ремонта.

     Что касается перспективных направлений в добыче нефти, то тут возникают проблемы, связанные с расширением минерально-сырьевой базы за счёт освоения новых 
 
 

      
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

      
 
 
 

     

    
         

ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

         

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Мустафин

    Капитальный ремонт бурового вертлюга в условиях ООО  «МТС _ Буровой сервис»

Лит

Лист

Листов

Провер. Асташина              
Реценз.        

гр. М-04 
 
 
 
 

99

Н.контр. Ермакова    
Утв. Асташина    
 
 
месторождений. Исходя из перспектив развития российской экономики, собственных  средств для решения  этой задачи будет  недостаточно, поэтому  уже при рассмотрении сырьевой базы возникает  задача привлечения  к нефтегазовым проектам зарубежных инвесторов и партнёров. Только это обеспечит возможность решения проблем путём:
  • привлечения инвестиционных ресурсов;
  • использования и разработки, новых научно- технических и технологических решений по поиску и разведке нетрадиционных ресурсов нефти;
  • применение новых технологий, направленных на повышение эффективности и информативности геологоразведочных работ.

     В данном дипломном проекте я описал технологические операции капитального ремонта буровой лебёдки в условиях ООО «ТМС-Буровой сервис»   Капитальный ремонт это наиболее сложный и трудоёмкий вид планового ремонта. Изложил последовательность ремонта, описал технологический процесс изготовления вала барабана. Так как капитальный ремонт производится за счёт амортизационных отчислений основных средств предприятия, составил смету и рассчитал экономию,  получаемую от проведения капитального ремонта бурового вертлюга 
 
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    
         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
      

     1 Исходные данные

     1.1 Назначение вертлюгов  и требования   предъявляемые к ним 

     Вертлюг - промежуточное звено между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым рукавом и вращающейся бурильной колонной, которая при помощи замковой резьбы соединяется через ведущую трубу со стволом вертлюга. Для обеспечения подачи бурового раствора или газа перемещающийся вертлюг соединен с напорной линией при помощи гибкого бурового рукава, один конец которого крепится к отводу вертлюга, а второй - к стояку на высоте, несколько большей половины его длины.

     Вертлюг обеспечивает возможность  свободного вращения бурильной колонны при не вращающихся корпусе и талевой системе. Он подвешен на ее крюке и выполняет функции сальника для подачи внутрь вращающейся колонны бурового раствора, закачиваемого насосами по гибкому рукаву. На рис. 1 показана принципиальная схема вертлюга для бурения глубоких скважин. Основная вращающаяся его деталь - полый ствол 1, воспринимающий вес бурильной колонны. Ствол, смонтирован в корпусе 3 на радиальных 4 и 7 и упорных 5 и 6 подшипниках, снабжен фланцем, передающим вес колонны через главную опору 5 на корпус 3, подвешенный к крюку на штропе 11 Опоры ствола фиксируют его положение в корпусе, препятствуют осевым, вертикальным и радиальным перемещениям и обеспечивают устойчивое положение и легкость вращения. Вес корпуса вертлюга со шлангом, осевые толчки и удары колонны снизу вверх воспринимаются вспомогательной опорой 6. Ствол вертлюга - ведомый элемент системы. При принятом в бурении нормальном направлении вращения бурильной колонны (по часовой стрелке, если смотреть сверху на ротор) ствол и все детали, связанные с ним, во избежание самоотвинчивания имеют левые резьбы. Штроп 11 крепится к корпусу на осях, смонтированных в приливах корпуса. Приливы имеют форму карманов, которые 

      
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

      
 
 
 

     

    
         

ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

         

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Мустафин

    Капитальный ремонт бурового вертлюга в условиях ООО  «МТС _ Буровой сервис»

Лит

Лист

Листов

Провер. Асташина              
Реценз.        

гр. М-04 
 
 
 
 

99

Н.контр. Ермакова    
Утв. Асташина    
 
 
ограничивают угол поворота штропа ( - 40°) для установки его в положение, удобное для захвата крюком, когда вертлюг с ведущей трубой находится в шурфе. К крышке корпуса прикреплен отвод 10, к которому присоединяется буровой рукав. Буровой раствор поступает из рукава через отвод в присоединенную к нему напорную трубу 9, из которой он попадает во внутренний канал ствола вертлюга. Зазор между корпусом напорного сальника 10 и напорной трубой 9 уплотнен сальником, обеспечивающим герметичность при больших рабочих давлениях бурового раствора. Напорный сальник во время роторного бурения эксплуатируется в тяжелых условиях, срок его службы (50-100 ч) во много раз меньше, чем остальных деталей вертлюга, поэтому он выполняется быстросменным. В верхней и нижней частях корпуса вертлюга для уплотнения зазора между корпусом и вращающимся стволом устанавливают самоуплотняющиеся манжетные сальники, которые предохраняют от вытекания масла из корпуса и попадания в него снаружи влаги и грязи. В вертлюгах есть устройства для заливки, спуска масла и контроля его уровня, а также сапун для уравновешивания с атмосферным давлением паров внутри корпуса, создающегося при нагреве в процессе работы. Это устройство не пропускает масло при транспортировке вертлюга в горизонтальном положении. Типоразмер вертлюга определяется динамической нагрузкой, которую он может воспринимать в процессе вращения бурильной колонны, допустимой статической нагрузкой и частотой вращения, предельным рабочим давлением прокачиваемого бурового раствора, массой и габаритными размерами. Каждый вертлюг имеет стандартную левую коническую замковую резьбу для присоединения к ведущей трубе двух-трех размеров. Корпус вертлюга выполняется обтекаемой формы для того, чтобы он не цеплялся за детали вышки при перемещениях. Вертлюги приспособлены к транспортировке любыми транспортными средствами без упаковки.

 
 

        

         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
 
     1.2 Краткий обзор  конструкции современных вертлюгов 

     КОНСТРУКЦИИ ВЕРТЛЮГОВ

     

    Рис.1 Вертлюг УВ-250МА    Рис.2 Быстросъемный  напорный сальник               

                                                         вертлюга 

     По  конструкции вертлюги для бурения глубоких скважин, изготовляемые  отечественными заводами, отличаются мало. Рассмотрим конструкцию вертлюга УВ-250МА (рис. 1). Он состоит из литого стального корпуса 5 с двумя карманами для присоединения к нему штропа 11 при помощи пальцев. Внутренняя полость корпуса разделена по высоте горизонтальной перемычкой, служащей опорной поверхностью основной опоры ствола, усиленной для жесткости вертикальными ребрами. Эта перемычка имеет кольцевую площадку, на которую устанавливается основной опорный подшипник 4.

        

         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
 
     Над основной опорой в корпусе находятся вспомогательный упорный подшипник, воспринимающий усилия, которые возникают вдоль оси от ротора к вертлюгу, и верхний радиальный подшипник 7. Второй радиальный подшипник, центрирующий ствол вертлюга, расположен в нижней части корпуса. Ствол вертлюга с вращающимися элементами подшипников 3, 4, 6 и 7 и верхним напорным сальником 9 составляют группу вращающихся деталей вертлюга. Сверху корпус вертлюга имеет круглое отверстие. Это отверстие закрывается крышкой с кронштейном, к которому крепится подвод. В крышке установлено верхнее сальниковое уплотнение корпуса, а нижнее уплотнение крепится к нижней части корпуса. Этот сальник служит для предупреждения утечки масла из корпуса вертлюга в процессе работы. Верхний радиальный и упорный подшипники малонагружены и смазываются консистентной смазкой, для чего в крышке предусмотрена пресс-масленка. Главная опора и нижний радиальный подшипник смазываются жидкой смазкой, которой наполнена масляная ванна корпуса. Жидкое масло служит не только для смазки, но и для отвода тепла, выделяющегося в подшипниках. Надо иметь в виду, что при прокачке через вертлюг бурового раствора с высокой температурой масло в ванне вертлюга нагревается и добавочное тепло трения приводит к повышению температуры выше допустимой (иногда более 100 °С). Применение быстросъемного напорного сальника значительно упростило и ускорило его замену, а конструкция ствола стала проще и меньшей сальнике не увеличивает срок службы уплотнения вертлюга, так как происходит перегрев манжет и их разрушение вследствие плохого теплоотвода. Оптимальным является использование двух-трех рабочих манжет. В зависимости от конструкции уплотнение осуществляется либо первой, либо последней манжетой, при выходе из строя которой начинает работать вторая манжета и т. д. Быстросъемное напорное уплотнение (рис.2), применяемое в вертлюге УВ-250МА, обеспечивает подачу в ствол вертлюга бурового раствора под давлением до 25 МПа. Раствор от подвода 4 вертлюга поступает через напорную трубу 9, расположенную в стволе 15 вертлюга. Эта труба жестко не закреплена и является как бы плавающей. На ее верхнем конце установлена шпонка, входящая в паз кольца 7, неподвижно прикрепленного верхней 
 
 
 

        

         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
 
нажимной гайкой 3 к втулке 5. Зазоры между подводом 4, кольцом 7 и трубой 9 уплотнены торцовой 6 и радиальной 8 манжетами. Необходимое нажатие на уплотнения создается верхней нажимной гайкой 3 навинчиванием ее на втулку 5. Нижнее вращающееся уплотняющее устройство состоит из стакана 2, прижатого нижней нажимной гайкой к торцу ствола 15 вертлюга. В стакане размещены четыре самоуплотняющиеся манжеты 10, разделенные между собой кольцами 12, создающими камеры, ограничивающие деформацию манжет под давлением прокачиваемого раствора. Для уменьшения трения и износа трубы 9 и манжет 10 в манжетные камеры периодически закачивают ручным насосом через пресс-масленку 11 консистентную смазку. Верхняя манжета служит для удержания смазки при закачке, а нижние три манжеты уплотняют зазоры между трубой 9, кольцами 12 и грундбуксой 13, нижний торец которой уплотнен торцовой манжетой 14. Необходимое нажатие на элементы сальника осуществляется нижней нажимной гайкой. Уплотнительные манжеты сальника изготовляют из маслостойких резин или резиноасбестовых композиций, или пластмасс полиуретановой группы. Напорные трубы изготовляют из низколегированных цементуемых сталей марок 12ХН2А, 20ХНЗА и др. Наружная поверхность труб подвергается термохимической обработке для создания слоя толщиной 1,5-3 мм твердостью 56-62 HRC. Наружная поверхность подвергается высокоточной механической обработке, полируется или выглаживается роликом для уменьшения шероховатости.

       

     Рис. 3 Нижнее уплотнение масляной ванны вертлюга  
 

        

         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
 
     Нижнее уплотнение масляной ванны вертлюга (рис. 3) служит для предохранения утечки смазки при вращении вертикально расположенного ствола вертлюга. Уплотняющее устройство состоит из двух манжет 4, смонтированных в нижней части крышки 9 корпуса вертлюга. Кольцо 8 при помощи болтов 7 нажимает на манжеты 4, которые прилегают к наружной поверхности втулки 3, надетой на ствол 5 вертлюга. Втулка 3, упирающаяся в кольцо подшипника 1, крепится на стволе 5 гайкой 6 и уплотняется резиновым кольцом 2. В полость между манжетами 4 подается через пресс-масленку 10 консистентная смазка, предохраняющая вытекание масла из ванны. Втулка 3 предохраняет от износа поверхность ствола, а при износе ее меняют. В нижней крышке корпуса предусмотрена отстойная зона, куда через отверстия в корпусе попадают с маслом продукты износа. С боку в нижней части крышки предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой, через которую периодически спускают масло из ванны вертлюга. Ствол вертлюга - наиболее нагруженная деталь. На него действуют растягивающая сила от веса бурильной колонны, изгибающий момент и внутреннее давление раствора. Нижний конец ствола имеет левую внутреннюю замковую резьбу по ГОСТ 5286-75, служащую для соединения через предохранительный переводник с ведущей трубой. Стволы изготовляют из конструкционных низколегированных сталей марок 40Х, 40ХН, 38ХГН и др. Ствол подвергается закалке с отпуском до твердости 280-320 НВ. На опоры ствола вертлюга действуют в основном осевые нагрузки: главная опора воспринимает вес бурильной колонны, а радиальные подшипники центрируют подвешенный на крюке вертлюг и воспринимают нагрузки, создаваемые его весом и частью веса прикрепленного к нему гибкого шланга. В качестве главной опоры в вертлюгах применяют упорные или радиально-упорные подшипники. В тяжело нагруженных вертлюгах для бурения глубоких скважин используют роликоподшипники с коническими, бочкообразными и цилиндрическими роликами. Эти подшипники применяют при частоте вращения не более 100 об/мин, так как цилиндрические ролики работают с проскальзыванием, что приводит к их износу.

     В вертлюгах для геологоразведочного бурения скважин небольшой глубины и

         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
при легких бурильных  колоннах используют радиально-упорные или радиальные шарикоподшипники, для вспомогательных опор вертлюгов обычно - упорные шариковые или конические роликоподшипники стандартных серий.

     Вертлюг - один из основных узлов механизма подачи бурового раствора несет на себе наибольшую нагрузку в процессе бурения и от его надежности зависит безотказная работа всей буровой установки. Вертлюг является соединительным звеном между талевой системой и буровой колонной, обеспечивает подачу промывочной жидкости во вращающуюся колонну бурильных труб и поддержание вращающегося инструмента при бурении.

     

     Надежность конструкции вертлюга достигается благодаря следующим решениям:

  • в качестве основной опоры применен упорный подшипник с коническими роликами, позволяющий увеличить ресурс работы вертлюга;
  • отвод из высоколегированной стали обладает повышенной стойкостью к воздействию промывочной жидкости при высоких давлениях;
  • конструкция нижней части корпуса вертлюга гарантирует надежную герметизацию масляной ванны;
  • быстроразъемное уплотнение включает в себя трубу, рабочая поверхность которой в месте контакта с манжетами упрочнена, долговечность манжет увеличена за счет попеременного их включения во вращение либо одновременного включения со скоростью вращения в 2 раза меньше, чем скорости вращения ствола вертлюга.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
Таблица1 Технические характеристики 
Технические характеристики
Показатель УВ-160МА УВ-175МА УВ-250МА УВ-270МА УВ-320МА УВ-450МА УВ-500МА
Грузоподъемность, тс 160 175 250 270 320 450 500
 
 
 
Динамическая  грузоподъемность (по нормам API), тс 100 66 145 145 200 260      300
Рабочее давление, max, МПа 35 35 25 25 32 40      40
Диаметр проходного отверстия, мм 75 75 75 75 75 75      75
Резьба  переводника для  соединения с ведущей  трубой (левая) 3-152Л
Присоединительная резьба ствола (левая) 3-152Л 3-177Л
Высота (без переводника), мм 2228 2228 2411 2411 2627 2990      3230
Ширина  по пальцам штропа, мм 950 950 1090 1090 1212 1375      1380
Масса, кг 1620 1590 2200 2200 2980 4100      5670
 
 
 
 
 
     Вертлюг буровой ВБ предназначен для подачи промывочной жидкости от насоса к забою скважин при роторном и турбинном бурении, а также обеспечения возможности вращения колонны бурильных труб в условиях умеренной климатической зоны по ГОСТ 16350-80. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 

     Технические характеристики
Грузоподъемность, т 80      
Рабочее давление прокачиваемой  жидкости, Мпа       20      
Диаметр проходного отверстия, мм       60      
Частота вращения ствола, С-1       3.33      
Присоединительная резьба на стволе под  переходник по ГОСТ 5286-75, мм       3-121Л      
Масса вертлюга в собранном  виде, кг       490      
Масса полного комплекта, кг       510      
Габаритные  размеры, мм             
Ширина  про фланцу подвода       580      
Ширина  по проушинам       700      
Ширина  по оси штропов       476      
Высота 1250      
 
       

Рис.5 Вертлюг буровой ВБ.                         

                                     

                                                        Рис.6 Вертлюг буровой ВБ-100 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     
 

         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
     Преимущества:
  • В качестве основного подшипника используется более совершенный упорный сферический роликовый подшипник (вместо упорного роликового конического подшипника).
  • Уменьшена масса вертлюга на 30-40% по сравнению с аналогами.
  • Габариты вертлюга уменьшены также за счет применения упорного сферического подшипника.
  • При работе упорный сферический подшипник выделяет значительно меньше тепла.
  • В сальниковом узле верхнего уплотнения применяются полиуретановые манжеты.
  • В отводе (гусаке) имеется дополнительный ввод для телесистемы. (см. рисунок).

     Рис.7 Дополнительный ввод для телесистемы

     Для удобства работы с  телесистемой вертлюг  может быть оснащен  удлиненным на 540 мм штропом.

     

Рис.8 Вертлюг ВБ-125 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     
         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 
  • Ресурс  верхнего уплотнения (сальника) увеличен в 2 и более  раз, 
    в зависимости от условий эксплуатации.
  • Легко меняются манжеты (сальники) за счет простой и надежной конструкции узла верхнего уплотнения с быстросъемными гайками.
  • Имеются модификации вертлюга для работы с телесистемой.
     Преимущества:
  • В качестве основного подшипника используется более совершенный упорный сферический роликовый подшипник (вместо упорного роликового конического подшипника).
  • Уменьшена масса вертлюга на 30-40% по сравнению с аналогами.
  • Габариты вертлюга уменьшены также за счет применения упорного сферического подшипника.
  • При работе упорный сферический подшипник выделяет значительно меньше тепла.
  • В сальниковом узле верхнего уплотнения применяются полиуретановые манжеты.
  • Ресурс верхнего уплотнения (сальника) увеличен в 2 и более раз, в зависимости от условий эксплуатации.
  • Легко меняются манжеты (сальники) за счет простой и надежной конструкции узла верхнего уплотнения с быстросъемными гайками.
  • Имеются модификации вертлюга для работы с телесистемой. В отводе (гусаке) имеется дополнительный ввод для телесистемы. (см. рисунок).
  • Имеются модификации вертлюга для работы с телесистемой. В отводе (гусаке) имеется дополнительный ввод для телесистемы. (см. рисунок). Для удобства работы с телесистемой вертлюг может быть оснащен удлиненным на 540 мм штропом.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата

 
 

     Таблица 2. Технические характеристики Вертлюга ВБ-125 
     Технические характеристики ВБ-125:
Показатели      ВБ-125
Грузоподъемность  динамическая, кН (т)      1250 (125)
Грузоподъемность  статическая, кН (т)      1600 (160)
Наибольшее  давление прокачиваемой  жидкости, МПа      21
Наибольшая  частота вращения ствола, об/мин      200
Диаметр условного прохода, мм      75
Диаметр струны штропа, мм      70
Присоединительная резьба      З-133 левая
Присоединительная резьба      З-133 левая
 
 
 
     Требования  к вертлюгу:

     1 Штроп вертлюга должен иметь ограничение поворота в пределах от 25° до 50 ° в сторону, противоположную горловине вертлюга.

     2 Конструкция вертлюга должна обеспечивать возможность безопасной смены уплотнений грязевой трубы в условиях эксплуатации (без отсоединения отвода и бурового рукава).

     3 Уплотнительные элементы в гидравлической части вертлюга должны быть рассчитаны на давление, равное его полуторакратному рабочему давлению.

      4 Присоединительная резьба ствола вертлюга должна быть левой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     
 

         
ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

           

Изм

Лист.

№докум.

Подп.

Дата