Грузоподъемный комплект "Уралец-22"

В настоящее время организациями Министерства геологии РСФСР ежегодно бурится около 450 тыс. м скважин глубиной более 1200 м. При этом в работе находится в среднем 260-300 буровых установок.

До последнего времени спуско-подъемные операции при бурении скважин глубиной до 2000 м производились с применением кольцевого элеватора и включением в состав вахты третьего бурового рабочего. Отсутствие средств механизации спуско-подъемных операций отрицательно сказывалось на эффективности работ по разведке глубоких горизонтов. В связи с этим, а также с целью обеспечения выполнения задания по росту производительности труда Опытно-методической партией новой техники Уральского геологического управления разработан грузоподъемный комплект «Уралец-22». При разработке комплекта за основу были взяты одноименное рационализаторское предложение специалистов управления, а также разработанный ранее и находящийся в эксплуатации комплект «Уралец-15».

Грузоподъемный комплект «Уралец-22» включает в себя полуавтоматический элеватор У-22 п подъемные муфты М10М22 для бурильных труб диаметром 50 мм или М10М22-42 для бурильных труб диаметром 42 мм.

Полуавтоматический элеватор У-22 (рис. 18) состоит из корпуса 1, подвески 2 с упорным шарикоподшипником «3, запирающего кольца 4 и рукоятки 5 с фиксатором 6. Корпус элеватора изготовлен из цельной заготовки, средняя часть его выполнена в виде наклонной плоскости, обеспечивающей автоматическое отсоединение элеватора от бурильной свечи при постановке ее на подсвечник после отвинчивания. В нижней части корпуса имеется посадочное гнездо под бурт подъемной муфты. Рукоятка облегчает снятие или надевание элеватора на свечу. Кольцо служит для закрывания зева корпуса элеватора с целью предотвращения самопроизвольного его отсоединения при подъеме по свече и при спуске колонны бурильных труб. При подъеме колонны кольцо фиксируется в положение «зев корпуса открыт». Фиксация кольца в двух положениях при списке и подъеме бурильной колонны производится фиксатором, смонтированным в рукоятке. Свободное вращение поворотной головки обеспечивается упорным подшипником качения» для смазки которого в верхней части корпуса предусмотрена масленка. Смазка подшипника производится не реже одного раза в месяц, а при использовании глинистого раствора — одного раза в неделю. Поворотная головка устанавливается в корпус элеватора в сборе с помощью пробки, которая фиксируется, от самопроизвольного отвинчивания винтом.

Шарнирная подъемная муфта М10М22 (рис. 19) состоит из корпуса 1, выполненного из двух симметричных щек, соединенных шарнирно посредством планок 2 и осей 3. Запирание щек муфты осуществляется с помощью кольца 4, штифты которого заходят в Z-образные пазы корпуса. В сомкнутом состоянии муфта образует полый цилиндр с наружным буртом под седло элеватора и внутренними сегментными заплечиками, под прорезь муфты бурильного замка. При взаимодействии наружного бурта муфты с конусным седлом элеватора образуется сжимающая сила, надежно фиксирующая бурильный замок.

Подъемная муфта М10М22-42 отличается от М10М22 только внутренними посадочными размерами корпуса.

В комплект для скважин глубиной до 2000 м входят:

Техническая характеристика комплекта приведена в таблице 15.

Грузоподъемный комплект «Уралец-22» предназначен для работы с серийным оборудованием: буровым станком ЗИФ-1200МР, буровой вышкой В 26/50, труборазворотом РТ-1200. Комплект может работать в любых геолого-технических и климатических условиях.

Спуско-подъемные операции с применением комплекта «Уралец-22» осуществляются буровой вахтой в составе двух человек. При спуске бурильной колонны помощник бурильщика отделяет нижний конец свечи от пакета свечей, затем одной рукой заводит элеватор зевом на свечу, держа элеватор за рукоятку и открывая фиксатор, а второй рукой перекрывает зев кольцом и фиксирует кольцо в таком положении. Элеватор поднимается по свече и захватывает ее под подъемную муфту (см. рис. 19); свеча перемещается к устью скважины, устанавливается на замок ранее спущенной и после свинчивания колонна спускается в скважину и подвешивается на подкладной вилке. Помощник бурильщика берет элеватор за рукоятку, открывает фиксатор и перемещает запирающее кольцо по часовой стрелке до упора штифта в рукоятку, открывая зев корпуса. Элеватор освобождают от свечи и надевают на очередную свечу. Для снятия подъемной муфты с бурильного замка необходимо запорное кольцо поднять вверх, повернуть против часовой стрелки и снова поднять вверх до упора, после чего муфта поворачивается за кольцо на 20—30° относительно замка до выхода внутренних буртиков на цилиндрическую поверхность замка и движением вверх снимается с него.

При подъеме бурильной колонны на замок свечи надевается шарнирная муфта, при этом она удерживается за кольцо, находящееся в верхнем положении, и ориентируется так чтобы захватывающие буртики вошли в прорезь замка; щеки муфты смыкаются и фиксируются кольцом. Элеватор заводится под подъемную муфту таким образом, чтобы при подъеме наружный бурт ее попал в гнездо корпуса элеватора; при этом зев элеватора не перекрывается кольцом. Производится подъем и развинчивание свечи. Помощник бурильщика переносит нижний конец свечи на подсвечник, поворачивает свечу, чтобы скос корпуса элеватора был направлен в сторону свечеприемника. Благодаря наличию скоса корпуса при спуске элеватор освобождается от свечи, одновременно отбрасывая ее в свечеприемник.

He допускается применение элеватора для подъема ведущей трубы с захватом под корпус промывочного сальника, а также при работе с инструментом «на вынос». Подъем элеватора по свече должен производиться со скоростью, не превышающей второй скорости лебедки на прямом канате, без рывков, с плавным торможением при подходе элеватора к верхнему концу свечи.

При использовании о качестве промывочной жидкости глинистого раствора, сразу после окончания спуско-подъемных операций муфты должны быть промыты чистой водой (в зимнее время — горячей водой), а поверхность головки муфты под кольцом должна быть смазана жидкой смазкой, при этом особое внимание должно быть обращено на чистоту Z-образных пазов головки.

Предварительные и приемочные испытания грузоподъемного комплекта «Уралец-22» проводились в Североуральской комплексной геологоразведочной экспедиции при бурении скважин глубиной до 2000 м.

Район работ сложен вулканогенными, вулканогенно-осадочными и осадочными породами. В разрезе встречаются породы различных категорий по буримости: от мелкокристаллических известняков IV категории до яшмовидных бокситов X—XI категорий. Верхний интервал буримых скважин до 400—500 м представлен неустойчивыми, выветрелыми закарстованными известняками, которые бурят с использованием в качестве промывочной жидкости глинистого раствора.

При испытаниях «применялось следующее оборудование и инструмент: буровой станок ЗИФ-1200МР с четырехструнной талевой оснасткой, насос ПГрИ, буровые вышки В 26/50 и BP 24/30, труборазворот PT-1200, бурильные трубы муфтовозамкового соединения диаметром 50 и 42 мм при длине свечи 18,0—18,5 м.

В процессе предварительных и приемочных испытан в эксплуатации находились шесть комплектов «Уралец-22», по пяти комплектам число циклов спуско-подъемов составило от 45 тыс. до 51 тыс., по шестому комплекту — 14 тыс.

При испытании грузоподъемного комплекта не было обнаружено нарушения целостности, а также деформации деталей элеватора и шарнирных муфт. Износ корпуса элеватора по зеву и направляющему скосу, а также износ внутренних сегментных буртов муфт находился в допустимых пределах. Все шесть комплектов «Уралец-22» продолжали эксплуатироваться и после проведения приемочных испытаний.

Для определения затрат времени на производство спуско-подъемных операций (проводились хронометражные наблюдения, объем которых составил 20 рейсов спуско-подъема бурового снаряда или 1740 циклов при глубине скважины 1550—1791,5 м. Наблюдения проводились при положительной и отрицательной (ниже -20 °C) температуре окружающего воздуха, в дневное и ночное время, с промывкой глинистым раствором и водой. Ниже приводится среднее время на производство отдельных операций при подъеме и спуске бурового снаряда, определенное по результатам хронометражных наблюдений.

Таким образом, на спуско-подъеме одной свечи с применением грузоподъемного комплекта «Уралец-22» по сравнению с нормативными затратами времени экономится 90,7 с.

Результаты эксплуатации опытно-промышленной партии грузоподъемных комплектов «Уралец-22» показали, что конструкция комплекта по своим техническим показателям отвечает требованиям производства, комплект является безопасным в работе и может быть использован при бурении геологоразведочных скважин глубиной до 2000 м.

В 1974 г. Центральной механической мастерской Уральского геологического управления изготовлено 40 полуавтоматических элеваторов У-22 и 1200 шарнирных подъемных муфт М10М22, которые направлены в геологические организации. В Североуральской КГРЭ грузоподъемными комплектами «Уралец-22» оснащено 18 буровых установок, которыми пробурено около 80 скважин, из которых 39 — глубиной более 1500 м. Средняя глубина пробуренных скважин составила 1450 м.

В связи с отсутствием серийно выпускаемых полуавтоматических элеваторов с номинальной грузоподъемностью 22 т технико-экономические показатели комплекта «Уралец-22» сравнивались с показателями кольцевого элеватора, для которого составлены нормативы на выполнение спуско-подъемных операций.

Фактическое время на спуско-подъемные операции с применением комплекта «Уралец-22» составляет около 60 % от нормативного времени. Кроме того, внедрение комплекта «Уралец-22» позволяет сократить состав буровой смены на одного бурового рабочего III разряда.

При определении экономического эффекта от применения грузоподъемного комплекта «Уралец-22» были приняты следующие условия:

Определенный из этих условий годовой экономический эффект от внедрения одного комплекта «Уралец-22» составляет 10312 руб. Ожидаемый экономический эффект от внедрения комплектов «Уралец-22» в организациях Уральского геологического управления составит 250 тыс. руб.