книги / Справочник механика по геологоразведочному бурению
..pdfКлючи для бурильных и обсадных труб
Для свинчивания бурильных и обсадных труб при спуске |
в скважину, |
а также их развинчивания при подъеме применяют шарнирные |
и отбойные |
ключи, подкладные вилки и шарнирные хомуты. |
|
Шарнирные ключи для бурильных труб. Бурильные трубы свинчивают и ра8г винчивают с помощью шарнирных ключей, поставляемых в соответствии с ГОСТ
6494—71. Конструкция ключа |
показана |
на рис. IV.36, а |
размеры приведены |
|||||||||||||
в таблице. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основные |
размеры и |
вес шарнирных ключей для бурильных труб |
|
||||||||||||
Размер |
бурильнойДиаметр |
|
|
d |
ь |
bi |
ъг |
|
d |
di |
|
L |
h |
/i |
ht |
Bec, |
ключа |
трубы Д |
(0%)|(--0,5) |
|
|
|
(-0,24) |
|
(±0,2) |
|
|
|
КГ |
||||
3 3 ,5 ' |
33,5 |
15,51 |
2,0 |
40 |
39 |
24 |
|
14 1 6 - 0 ,2 4 |
|
98 |
35 |
42 |
16 |
3,1 |
||
42,0 |
42,0 |
19,5 |
2,0 |
40 |
48 |
30 |
|
16 2 0 - 0 ,2 8 |
|
114 |
42 |
46 |
16 |
4,2 |
||
50,0 |
50,0 |
23,5 |
3,5 |
50 |
75 |
32,5 |
|
18 2 2 - 0 ,2 8 |
|
140 |
47 |
46 |
18 |
6,2 |
||
60,3 |
60,3 |
29,0 |
3,5 |
50 |
80 |
39 |
|
18 2 2 - 0 ,2 8 |
|
165 |
57 |
46 |
18 |
7,4 |
||
63,5 |
63,5 |
30,0 |
3,5 |
50 |
80 |
38 |
|
18 2 2 - 0 ,2 8 |
|
165 |
57 |
46 |
18 |
7,4 |
||
П р и м е ч а н и е . |
Все размеры даны в мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Детали ключа |
и |
марка |
стали, |
из |
которой |
они изготовлены, |
приведены |
|||||||||
в табл. IV.49. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
IV.49 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Марки сталей деталей |
шарнирного ключа |
|
|
|
|
|||||||||
|
Деталь ключа |
|
|
|
Марка стали |
|
|
Твердость (после |
||||||||
|
|
|
|
|
|
термообработки) |
||||||||||
Рукоятка, откидная и наруж |
40Х по |
ГОСТ 4543-61 |
|
HRC 33-*-38 |
||||||||||||
ная |
скобы |
|
|
|
|
.40ХН по |
ГОСТ 4543-61 |
HRC 24-*-28 |
||||||||
Ось*шарнира |
|
|
|
|
||||||||||||
Сухарь |
|
|
|
|
У7 по ГОСТ 1435-54 |
|
HRC 50-*-55 |
|||||||||
Заклепка |
|
|
|
|
Ст. 5 по ГОСТ 380-60 |
|
|
|
— |
|
12 Заказ 145 |
177 |
|
|
|
|
|
|
Основные |
размеры и вес шарнир |
||||
Размеры |
D |
d |
dt |
d t |
R |
Ri |
Rz |
Rz |
L |
b |
ключа |
||||||||||
44/57 |
57 |
16 |
18 |
13 |
49 |
48 |
62 |
29 |
38 |
35 |
73/89 |
89 |
16 |
18 |
16 |
69 |
72 |
88,5 |
51 |
59 |
45 |
108/127 |
127 |
16 |
18 |
16 |
90 |
92 |
168 |
53 |
59 |
45 |
146 |
146 |
16 |
18 |
16 |
98,5 |
— |
120 |
— |
59 |
45 |
168/188 |
188 |
18 |
20 |
18 |
125 |
127 |
150 |
56 |
59 |
45 |
219/243 |
243 |
18 |
20 |
18 |
152 |
152 |
178 |
60 |
59 |
45 |
П р и м е ч а н и е . Все размеры даны в мм.
Ш а р н и р н ы е к л ю ч и д л я о б с а д н ы х т р у б . Для свинчивания и развинчивания
обсадных и колонковых труб, применяемых при геологоразведочном бурении, употребляют шарнирные ключи по ГОСТ 10559—63. Конструкция ключа пока зана на рис. IV.37, а размеры приведены в табл. 1У.50‘.
Рис. IV.36. Шарнирный ключ для бурильных труб:
1 — рукоятка; 2 — наружная скоба; 3 — сухарь; 4 — откидная скоба; 5 — заклепка; 6 — ось шарнира.
Рукоятку, звенья оси и втулки захвата изготовляют из стали 40Х (ГОСТ 4543—61), сухари — из стали У7 (ГОСТ 1435—54), твердость после термообра ботки H R C 50-т- 55.
К л ю ч и д л я з а м к о в и н и п п е л е й поставляются в соответствии с ГОСТ 6705—57. Конструкция и размеры ключей показаны на рис. IV.38 и приведены в табл. IV.51 Ключи изготовляют из стали марки 45 по ГОСТ 1050—60 или 40Х по ГОСТ 4543—61. Начиная от головки, 250 мм длины ключа должны быть термически обработаны и иметь твердость в пределах H R C 35 -г- 40.
ных ключей для обсадных труб
|
В |
Вг |
в г |
в» |
А |
Ai |
Ai |
Аз |
А* |
Вес ключа, |
|
кг |
|||||||||
6 |
52 |
15 |
28 |
20 |
4 |
82 |
46 |
_ |
6 |
4, |
|
||||||||||
6 |
59 |
22 |
35 |
25 |
9 |
122 |
67.5 |
3 |
3,5 |
7,0 |
6 |
59 |
22 |
35 |
25 |
9 |
140 |
87 |
2,5 |
7 |
7,8 |
7 |
59 |
\ 2 |
35 |
25 |
12 |
149 |
98 |
2 |
3 |
8,0 |
7 |
61 |
20 |
35 |
25 |
9 |
179 |
123 |
2 |
5 |
10,9 |
|
61 |
20 |
35 |
25 |
9 |
207 |
151 |
2 |
3,5 |
12,1 |
Ключи для твердосплавных коронок. Для отвинчивания и навинчивания твердосплавных коронок применяют специальные ключи. Конструкция ключа показана на рис. IV.39, а размеры приведены в табл. IV.52.
Материал |
и твердость поверхности основных |
деталей ключа приведены |
в табл. IV.53. |
|
|
|
|
Т а б л и ц а IV.51 |
Основные размеры и вес ключей для |
ниппельных |
|
|
и муфтово-замковых бурильных труб |
Типораз |
Вид |
мер |
соединения |
ключа |
|
L (±10)
1 и в ъ ь, |
«И) |
h |
hi |
R |
Вес, |
кг |
|||||
|
|
|
|
|
Н-33,5 |
Ниппель |
500 |
100 |
40 |
85 |
30 |
20 |
24 |
25 |
16 |
30 |
|
2,2 |
|
|
ное |
(Н) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н-42 |
То же |
500 |
100 |
50 |
91 |
30 |
20 |
30 |
25 |
16 |
30 |
|
2,3 |
|
Н-50 |
|
» |
600 |
110 |
55 |
117 |
40 |
25 |
36 |
30 |
16 |
30 |
|
3,7 |
МЗ-42 |
Муфтово |
600 |
110 |
60 |
122 |
40 |
25 |
41 |
30 |
16 |
35 |
|
3,8 |
|
|
замковое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(М3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МЗ-50 |
То же |
600 |
120 |
70 |
147 |
50 |
25 |
46 |
30 |
16 |
40 |
|
5,2 |
|
М3-63,5 |
|
» |
600 |
125 |
90 |
176 |
60 |
25 |
55 |
35 |
20 |
45 |
|
7,8 |
П р и м е ч а н п е . Все размеры даны в мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
IV.52 |
|||
Основные размеры и вес ключей для твердосплавных коронок |
|
|
||||||||||||
Наруж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вес, |
кг |
|
ный |
D |
Hi |
Б |
|
h |
ht |
ht |
ha |
/и |
L |
L i |
|||
диаметр |
|
(не |
бо |
|||||||||||
коронки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лее) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
93 |
150 |
91 |
1 |
’ |
35 |
18 |
1,5 |
2 |
38 |
610 |
536 |
|
3,7 |
|
112 |
176 |
110 |
7 |
|
35 |
18 |
1,5 |
2 |
38 |
626 |
542 |
|
4,3 |
|
132 |
199 |
130 |
8 |
|
35 |
18 |
1,5 |
2 |
38 |
745 |
653 |
|
4,7 |
|
151 |
218 |
149 |
8 |
|
35 |
18 |
1,5 |
2 |
38 |
770 |
668 |
|
5,1 |
Рис. IV.37. Шарнирный ключ для обсадных труб:
1 — р ук оя тк а; 2 — |
сух а р ь; 3 , 4 , 5 — скобы ; 6, 7, |
8, |
9 — оси; |
10 |
— |
втулка; 11 — п лаш к а |
(и ли |
за п а сн о й су х а р ь ); 12 — ш айба; |
13 |
— гай ка; |
14 |
— |
болт. |
^ Т |
■ 1 1 |
Л |
|
— -с |
|||
------- 1----------- |
и — |
Ф10
Рис. IV.38. Ключ для замков и ниппелей, имеющиж специальные прорези.
Материал основных деталей ключа
Деталь |
|
Материал |
Твердость |
|
Рукоятка, скобы, нак |
Сталь 40Х |
по ГОСТ 4543—61 |
HRC |
33 ч-38 |
ладки |
|
|
|
|
Ось |
Сталь 40Х |
по ГОСТ 4543—61 |
I-IRC |
24-нЗО. |
Зубок |
Твердый сплав М 401 ВК-15 по |
|
|
ГОСТ 880—67
Рис. 1V.39. Ключ для твердосплавных коронок:
1 — зу б о к ; 2 и 5 — ск оба; з н в — накладка; 4 — ось; 7 — рук
Рис. 1V.40. Хомуты для обсадных труб диаметром 44—146мм:
1 — скоба; 2 — болт
(болт М (24) X 80—051 ГОСТ 7802—62 или болт
М(24) X 80—056 ГОСТ 7802—62); з — гайка по ‘ ГОСТ 5931—70.
Т а б л и ц а IV.54
Размеры н вес хомутов для обсадных труб
Наруж |
|
|
|
ный |
D |
|
|
диаметр |
|
||
обсад- |
0Q |
ч |
|
ных труб |
|||
44 |
12 |
24 |
|
57 |
|||
|
|
(+1) |
+ |
|
1 |
||
|
•8 а
25 25
|
со |
со |
|
со |
со |
|
t. |
L |
|
4J |
4J |
4j |
X |
||
4J |
Hj |
|
О |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
- |
|
|
►о |
ю |
л |
О |
|
|
гО |
и |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
зю + 1 |
230 |
130 100 70 |
50 |
50 |
5,80 |
||
• —о |
|
|
|
|
|
5,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
73 |
/сЧ-0,6 |
+ |
Ю00 |
1 Vf |
|||
7о+1»8 |
о со |
|
89oq+2,1
8У+0,7
1081Пй+2>1
108+0,7
127127~^~2*5
1Z7+0,8
146146“f“3.0
14Ь+1.0
П р и м е ч а н и я .
360+1
16 27 30 30 380+10
15 |
о 0 |
+ |
СЛ |
|
1 |
о |
|||
|
||||
|
0 |
1 + |
^.- С л |
|
|
to |
о1 |
1.Все размеры даньГв .мм.
2.С = 10.
260 160 120 90 60 60 10,9
280 180 120 90 60 60 11,9
300 200 150 120 90 75 15,7
320 220 150 120 90 75 16,8
340 240 150 120 90 75 17,9
Рис. IV.41. Хомуты для обсадных труб ди аметром от 168— 219 мм:
1 — скоба; 2 — специ альный болт; 3 — гайка
по ГОСТ 5931—70.
Хомуты для обсадных труб
Хомуты предназначены для спуска и подъема колонны обсадных труб. Их выпускают по ГОСТ 6669—68 двух типов: для труб диаметром 44—146 и 168— 219 мм. Конструкция хомутов для труб диаметром 44—146 мм показана на рис. IV.40, а размеры приведены в табл. IV.54; для труб диаметром 168—219 мм— на рис. IV.41 и в табл. IV.55.
Скобы хомутов изготовляют из прокатной полосовой стали марки ст. 5 или марки 35 по ГОСТ 103—57; болты и гайки из стали марки 35 по ГОСТ 1050—60
или из стали марки ст. 5 по ГОСТ 380—60. |
|
Т а б л и ц а IV.55 |
||||
|
|
|
|
|
||
|
Размеры и вес хомутов для |
обсадных |
труб |
|
||
Наружный диаметр |
D |
(±1.) |
1 (±3) |
h (±2) |
Вес, кг |
|
обсадных труб |
|
|||||
|
|
|||||
168 |
|
Ч й |
440 |
360 |
260 |
24,2 |
194 |
|
470 |
390 |
290 |
26,3 |
|
|
2,9Й1 |
|||||
219 |
|
495 |
415 |
315 |
28,0 |
|
|
|
П р и м е ч а н и е . Все размеры даны в мм.
Р а з д е л V
НАСОСЫ, КОМПРЕССОРЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ
При бурении геологоразведочных скважин частицы выбуренной породы выносятся на поверхность промывочной жидкостью или сжатым воздухом. Для закачки в скважину жидкости применяют в основном поршневые насосы, а сжатый воздух подается компрессорами. Компрессоры применяет также для откачки воды с помощью эрлифтов и привода различных пневматических машин. Из скважин вода откачивается штанговыми и центробежными насосами. Особенно большое распространение получили центробежные насосы при водоотливе из горных выработок.
Вентиляторы используют для проветривания производственных помещений (механических мастерских, гаражей, химических лабораторий и др.), а также горноразведочных выработок.
Глава 1
НАСОСЫ
Насосами называются гидравлические машины, предназначенные для пере мещения жидкости. Насос совершает работу за счет энергии, сообщаемой двига телем. Часть энергии теряется на преодоление гидравлических и механиче ских сопротивлений, а другая часть расходуется на создание в насосе избыточ ного давления, обеспечивающего движение жидкости по трубопроводу. Основ ными параметрами насоса являются: высота всасывания, высота нагнетания, максимальное давление, развиваемое насосом, и производительность.
Высотой всасывания называется расстояние по вертикали от уровня заса сываемой жидкости до наивысшей точки внутренней полости насоса. Высотой нагнетания называется расстояние по вертикали от наивысшей точки внутренней полости насоса до оси сливного отверстия. В поршневых насосах наивысшей точкой внутренней полости является место соприкосновения нагнетательного клапана с седлом. Высоты всасывания и нагнетания выражаются в м вод. ст. Давление столба воды высотой 10 м равно 1 кгс/см2. Общая высота подъема жидкости представляет собой сумму высот всасывания и нагнетания.
Давление, развиваемое насосом, выражается в кгс/см2, а производитель ность в л/мин или м3/с.
Насосы при монтаже необходимо устанавливать с наименьшей высотой вса сывания, которая снижается при увеличении удельного веса и температуры перекачиваемой жидкости, высоты местности и длины всасывающей магистрали.
По принципу действия насосы делятся на поршневые, центробежные, вин товые, шестеренные,лопастные и др. В настоящей главе описываются поршневые, центробежные и винтовые насосы, а сведения о шестеренных и лопастных насо сах приведены в главе 2 первого раздела.
Поршневые насосы
Принцип действия и классификация поршневых насосов
Принцип действия поршневых насосов заключается в следующем (рис. V.1). В цилиндре i, снабженном двумя клапанами — всасывающим 3 и нагнетатель ным 4, — возвратно-поступательно движется поршень 6. К цилиндру подведены
дпс трубы: всасывающая 5 и нагнетательная 2, При движении поршня влево
вцилиндре создается разрежение и жидкость под действием атмосферного давле ния поднимается по всасывающей трубе б, открывает всасывающий клапан S и заполняет цилиндр. Нагнетательный клапан 4 при этом закрыт. Жидкость
вцилиндре сжимается, всасывающий клапан 3 закрывается, препятствуя выте канию жидкости обратно во всасывающую трубу, а нагнетательный под давле нием жидкости открывается и жидкость выталкивается в нагнетательную трубу. Чем больше площадь поршня и чем быстрее он движется, тем большее коли чество жидкости будет подаваться в нагнетательную магистраль.
Взависимости от назначения, конструкции и
условий |
работы |
поршневые |
насосы |
классифициру |
|
|||
ются следующим образом. |
|
|
|
|
|
|||
По принципу действия: |
|
|
|
|
|
|||
а) насосы простого действия, когда при одномдвой |
|
|||||||
ном ходе |
поршня |
|
(вперед и назад) происходит один |
|
||||
раз всасывание и один раз нагнетание; |
|
|
|
|||||
б) насосы двойного действия, когда при одном |
|
|||||||
двойном ходе поршня происходит два раза всасывание |
|
|||||||
и два раза нагнетание. При ходе поршня влево в левой |
|
|||||||
полости цилиндра происходит нагнетание, а в правой |
|
|||||||
всасывание, а при |
движении |
в |
обратную |
сторону |
|
|||
наоборот. |
|
|
|
|
|
|
|
|
По расположению цилиндров: вертикальные и го |
|
|||||||
ризонтальные. |
|
цилиндров: |
одноцилиндровые, |
|
||||
По |
количеству |
|
||||||
двухцилиндровые, |
трехцнлиндровые и |
многоцилин Рис. V.I. Схема |
ра |
|||||
дровые. |
|
|
поршня: |
|
|
|
боты поршневого |
на |
По конструкции |
|
|
|
соса. |
|
|||
а) собственно |
|
поршневые — поршень |
снабжен |
|
уплотняющими кольцами или манжетами; б) плунжерные (скальчатые) —*поршень выполнен в виде пустотелого ци
линдра с уплотнением в корпусе насоса; в) диафрагмовые насосы — всасывание и нагнетание достигается измене
нием формы гибкой диафрагмы; они применяются главным образом для пере качки загрязненных жидкостей;
г) с проходным поршнем — нагнетательный клапан расположен в теле поршня (штанговые насосы).
Конструкция и технические характеристики поршневых и плунжерных насосов
Для подачи промывочной жидкости в скважину применяются в основном поршневые и плунжерные насосы. Насос соединен с колонной бурильных труб гибким шлангом и вертлюгом. От правильной и бесперебойной работы насоса зависит успешное бурение скважины. Насосы приводятся в действие от электро двигателей и от двигателей внутреннего сгорания.
Ниже описано конструктивное устройство наиболее распространенных буро вых насосов.
Насос НГР 250/50. Техническая характеристика насоса НГР-250/50 при ведена в табл. V.1, а конструктивное устройство показано на рис. V.2.
Буровой насос НГР 250/50 является горизонтальным, двухцилиндровым поршневым насосом двойного действия. Он используется в комплекте с буро выми станками ЗИФ-ЗООМ, ЗИФ-650А и в ряде случаев с ЗИФ-1200А. Насос состоит из гидравлического I и приводного I I блоков, смонтированных на раме I I I ,
Гидравлический блок представляет собой чугунный корпус 77, имеющий два цилиндра 4 с запрессованными втулками 12, Во втулке ходит поршень 13, сидя щий на штоке 70, который через крейцкопф 9 связан с шатуном 5, приводимым
Параметры насосов
Производительность, |
л/мин |
. . . . |
||||
Максимальное |
рабочее |
давление, |
||||
кгс/см2 . . . . |
|
|
|
|
|
|
Число цилиндров . . . |
|
|
|
|||
Диаметр |
цилиндра, мм |
|
|
|
||
Длина хода поршня, |
мм . . |
|
. . |
|||
Число двойных ходов в 1 мин |
||||||
Скорость |
вращения |
приводного |
вала, |
|||
об/мин |
............................... |
|
|
|
|
|
ПриводнЬя мощность, кВт . . . |
|
|||||
Диаметр |
приводного |
шкива, |
мм |
|
||
Внутренний диаметр рукава, |
мм: |
|
||||
всасывающего |
|
|
|
|
||
н агн етательн ого ............................... |
всасывания, |
|||||
Максимальная |
высота |
|||||
м вод. ст........................ |
|
мм: |
|
|
||
Габаритные размеры, |
|
|
||||
длина |
|
|
|
|
|
|
ширина |
|
|
|
|
|
|
в ы с о т а ........................... |
|
|
кг |
|
|
|
Вестнасоса без^прнвода, |
|
|
|
Тип насоса |
||
ИГР 250/50 |
Гр 16/40 |
ЦГрБ |
|
250 |
32-267 |
225—300 |
|
50 |
40 |
63-50 |
|
2 |
2 |
2 |
90 |
85 |
90 |
80; |
|
140 |
6 -4 8 |
150 |
|
94 |
260 |
100 |
|
350 |
260 |
375 |
|
22 |
22 |
30 |
|
615 |
615 |
586 |
|
75 |
45 |
100 |
|
38 |
38 |
50 |
|
5 |
4 |
5 |
|
1444 |
1340 |
1870 |
|
873 |
930 |
990 |
|
932 |
1080 |
1155 |
|
700 |
550 |
1150 |
9МГР
300-1000
160
2 90; 127
250 55; 90
420; 280
100
—
100
50
6
2600
1000
1700
2700