Реферат на тему ротор

Обновлено: 05.07.2024

При роторном бурении долото приводится во вращение вращательным механизмом – ротором – через бурильную колонну, выполняющую роль промежуточной трансмиссии между долотом и ротором.

Ротор служит также для поддерживания бурильной или обсадной колонны на весу при помощи элеватора или пневматических клиньев. Для выполнения перечисленных работ ротор должен обеспечивать необходимую частоту вращения бурильной колонны и легко менять направление вращения, грузоподъемность его должна несколько превышать вес наиболее тяжелой колонны.

Ротор (рис. 1) состоит из литого стального корпуса 2, во внутренней полости которого на упорном шариковом подшипнике 4 размещен стол 3 с укрепленным с помощью горячей посадки зубчатым коническим венцом. Последний входит в закрепление с конической звездочкой, посаженной на валу 8, вращающемся на двух подшипниках. В нижней части устанавливается вспомогательная опора 1, закрепленная гайкой 10. верхняя часть стола ротора закрывается кольцевым кожухом 7, ограждающим периферическую часть вращающего стола. На консольной части роторного вала смонтировано цепное колесо 9, через которое подводится мощность к ротору.

Диаметр отверстия в столе ротора определяет максимальный размер долота, которое может быть пропущено через него. В связи с этим выпускают роторы с различными диаметрами проходного отверстия (400-760 мм). В центральное отверстие вставляют вкладыши 6, в которые вводят зажимы 5 для ведущей трубы. Перемещение вкладышей ротора и зажимов в осевом направлении предупреждается запорами, а закрепление стола осуществляется защелкой.

Для смазки трущихся деталей и отвода тепла, образующегося при работе зубчатых передач и подшипников, в станину ротора заливается масло.

В некоторых районах при бурении глубоких скважин роторным способом, особенно в осложненных условиях, иногда применяют индивидуальный привод ротора ПИРШ4-2А, укомплектованный двумя электродвигателями мощностью 320 кВт, трехвальной коробкой перемены передач и ротором. Мощность от коробки передач к ротору отбирается при помощи специальных полужестких муфт. Ротор может работать при четырех скоростях вращения: 70, 140, 220 и 320 об/мин.

В других случаях отечественные буровые установки предусматривают отбор мощности от двигателей лебедки с помощью цепной или карданной передачи. При первом варианте мощность ротора отбирается с одного из валов лебедки, выполняющего при этом функции трансмиссии, при втором варианте – непосредственно от двигателя лебедки с помощью карданной передачи.

В процессе роторного бурения часть мощности расходуется на привод поверхностного оборудования, вращение бурильной колонны и разрушение горной породы долотом. Рассчитать требуемую мощность на осуществление перечисленных работ очень трудно, так как затрата мощности зависит от очень многих факторов: диаметра бурильной колонны и скважины, длины бурильной колонны, свойств промывочной жидкости и т.д. поэтому можно сделать только ориентировочные расчеты, показывающие, что с ростом глубины скважины бесполезная затрата мощности возрастает и, следовательно, проводимая к долоту мощность уменьшается.

На условия работы ротора влияют и изменения нагрузки на долото. При увеличении нагрузки, возможно, такое сочетание, когда величина вращающего момента, передаваемого бурильной колонной, окажется недостаточной для преодоления сопротивления, встречаемого долотом со стороны горной породы. В результате долото начинает вращаться с меньшей частотой и даже может на некоторое время оказаться в заторможенном состоянии. В бурильной колонне при этом кинетическая энергия вращения переходит в потенциальную энергию кручения, которая после достижения определенного значения преодолевает сопротивление породы, и происходит обратный процесс – превращение потенциальной энергии кручения в кинетическую энергию вращения.

Такой переход видов энергии из одного состояния в другое приводит к возникновению упругих колебаний, и, если их частота совпадает с частотой вынужденных колебаний колонны, возникающих вследствие неравномерной подачи долота, то наступает резонанс, передающийся через ведущую трубу ротору. Последний при создании таких условий его эксплуатации испытывает большие динамические нагрузки, приводящие к интенсивным вибрациям ротора, его фундамента, вышки; все это сопровождается нарастанием шума в буровой, а иногда даже авариями.

Как видно, вращение бурильной колонны, необходимое при роторном бурении, приводит к значительному осложнению процесса проходки скважины. Этим и объясняется вытеснение роторного бурения в ряде районов бурением с забойными двигателями.

Назначение, основные параметры, устройство роторов. Роторное бурение. Условия работы ротора влияют и изменения нагрузки на долото. Отечественные буровые установки. Упругие колебания. Вращение бурильной колонны. Преодоление сопротивления. Схема ротора.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	доклад
Язык	русский
Дата добавления	09.10.2008
Размер файла	401,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

3. Роторы. Назначение, основные параметры, устройство.

При роторном бурении долото приводится во вращение вращательным механизмом - ротором - через бурильную колонну, выполняющую роль промежуточной трансмиссии между долотом и ротором.

В других случаях отечественные буровые установки предусматривают отбор мощности от двигателей лебедки с помощью цепной или карданной передачи. При первом варианте мощность ротора отбирается с одного из валов лебедки, выполняющего при этом функции трансмиссии, при втором варианте - непосредственно от двигателя лебедки с помощью карданной передачи.

На условия работы ротора влияют и изменения нагрузки на долото. При увеличении нагрузки, возможно, такое сочетание, когда величина вращающего момента, передаваемого бурильной колонной, окажется недостаточной для преодоления сопротивления, встречаемого долотом со стороны горной породы. В результате долото начинает вращаться с меньшей частотой и даже может на некоторое время оказаться в заторможенном состоянии. В бурильной колонне при этом кинетическая энергия вращения переходит в потенциальную энергию кручения, которая после достижения определенного значения преодолевает сопротивление породы, и происходит обратный процесс - превращение потенциальной энергии кручения в кинетическую энергию вращения.

Рис. 1. Схема ротора.

Подобные документы

Расчет упругих и инерционных характеристик ротора. Характеристики диска и ротора. Определение области допустимых значений податливостей опор. Ограничение, накладываемое на первую критическую частоту вращения. Расчет форм модели "жесткого" ротора.

курсовая работа [715,4 K], добавлен 28.03.2016

Назначение и применение вертлюга в бурении. Основные требования к механизму. Классификация вертлюгов, конструкция, основные параметры. Расчет бурильной колонны, оценка максимальной нагрузки на крюке по методике ВНИИБТ. Специфика эксплуатации вертлюга.

курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.11.2011

Понятие и общая характеристика, назначение и условия работы бурильной колонны, ее внутренняя структура и основные элементы, направления и условия практического применения. Динамические нагрузки на бурильную колонну, определяющие долговечность двигателя.

реферат [368,6 K], добавлен 25.11.2014

Способ составления уравнения движения для жесткого ротора. Влияние на частоты колебаний ротора жесткостей горизонтальных и вертикальных опор. Рассмотрение прямой задачи по определению собственных частот колебаний ротора, ее программная реализация.

курсовая работа [682,5 K], добавлен 28.10.2013

Техническая характеристика, монтаж и эксплуатация ротора. Использование его для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения. Пневматические клиновые захваты. Расход основных и вспомогательных материалов. Расчет стоимости запасных частей и деталей.

курсовая работа [301,6 K], добавлен 29.05.2015

Служебное назначение, конструктивные особенности и условия эксплуатации втулки компрессорного ротора. Расчёт припусков на механическую обработку, обоснование схемы базирования и закрепления заготовки. Выбор металлорежущих станков и режимов резания.

курсовая работа [1,7 M], добавлен 09.10.2012

Технические средства направленного бурения скважин. Компоновки низа бурильной колонны для направленного бурения. Бурение горизонтальных скважин, их преимущества на поздних стадиях разработки месторождения. Основные критерии выбора профиля скважины.

Введение……………………………………………………………………………. 3
1.Назначение и схема бурового ротора…………………………………………….3
2.Конструкция ротора……………………………………………………………….5
3. Эксплуатация и монтаж ротора…………………………………………………14
4. Методы и способы восстановление изношенных деталей
бурового ротора………………………………………………………………….16
5. Расчет главной опоры ротора n=125об/мин………………………………. 18
Списокиспользованной литературы………………………………. 23

Буровой ротор предназначен для выполнения следующих функций:
вращение (вертикально перемещаемой) бурильной колонны в процессе проходки скважины роторным способом;
восприятие реактивного крутящего момента и обеспечение продольной подачи бурильной колонны при использовании забойных двигателей;удержание бурильной или обсадной колонны труб над устьем скважины при наращивании и спускоподъемных операциях;
проворачивание инструмента при аварийных работах, встречающихся в процессах бурения и крепления скважины.
Роторы относят к числу основных механизмов буровой установки. Их различают по диаметру проходного отверстия, мощности и допускаемой статической нагрузке. По конструктивному исполнению роторыделят на неподвижные и перемещающиеся возвратно- поступательно относительно устья скважины в вертикальном направлении.
Привод ротора осуществляется посредством цепных, карданных и зубчатых передач от буровой лебедки, коробки передач либо индивидуального двигателя. В зависимости от привода роторы имеют ступенчатое, непрерывно-ступенчатое и непрерывное изменение скоростей и моментов вращения. Длявосприятия реактивного крутящего момента их снабжают стопорными устройствами, устанавливаемыми на быстроходном валу либо на столе ротора. Подвижные детали смазываются разбрызгиванием и принудительным способом. Поставляют роторы в двух исполнениях - с пневматическим клиновым захватом (ПКР) для удержания труб и без него.
Конструкция ротора должна обеспечить необходимые удобства для высокопроизводительноготруда и отвечать требованиям надежности и безопасного обслуживания. При этом габариты ротора должны быть ограничены площадью, отводимой для его установки на буровой площадке.

1. Назначение и схема бурового ротора

Ротор является одним из важнейших узлов установок для бурения скважин на нефть и газ. Ротор применяется на установках грузоподъемностью от 10 до 500 тонн, позволяющие буритьскважины глубиной от 100 до 15000 м.
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 отгоризонтального вала трансмиссий.

Ротор состоит из литого стального корпуса 2, во внутренней полости которого на упорном шариковом подшипнике 4 размещен стол 3 с укрепленным с помощью горячей посадки зубчатым коническим венцом. Последний входит в закрепление с конической звездочкой, посаженной на валу 8, вращающемся на двух подшипниках. В нижней части устанавливается вспомогательная опора 1, закрепленнаягайкой 10. верхняя часть стола ротора закрывается кольцевым кожухом 7, ограждающим периферическую часть вращающего стола. На консольной части роторного вала смонтировано цепное колесо 9, через которое подводится мощность к ротору.
Диаметр отверстия в столе ротора определяет максимальный размер долота, которое может быть пропущено через него. В связи с этим выпускают роторы с различными диаметрамипроходного отверстия (400-760 мм). В центральное отверстие вставляют вкладыши 6, в которые вводят зажимы 5 для ведущей трубы. Перемещение вкладышей ротора и зажимов в осевом направлении предупреждается запорами, а закрепление стола осуществляется защелкой.

Применяемые при бурении скважин роторы предназначаются для передачи вращения бурильным трубам, поддержания на весу колонны бурильных и обсадных труб при их свинчивании и развинчивании, а также для выполнения ловильных операций.
При турбинном бурении ротор удерживает колонну бурильных труб от вращения в сторону, противоположную направлению вращения долота, и используется для периодического проворачивания инструмента.

Содержание

Введение. 3
1. Буровой ротор. Назначения и основные требования. 3
2. Конструкция ротора
2.1. Р560-Ш8. 4
2.2. У7-520-2. 7
2.3. Р-700. 8
3. Индивидуальный привод ротора. 8
3.1. Индивидуальный привод на ротор ПИРЗ-4М. 9
3.2. Определение мощности привода ротора. 10
3.3. Нагрузки на роторный стол. 10
4. Монтаж ротора. 12
5. Смазка ротора. 12
6. Конструкция элементов ротора
6.1. Станина. 13
6.2. Стол ротора. 14
6.3. Вкладыши и зажимы. 14
6.4. Коническая зубчатая передача. 15
6.5. Подшипники стола ротора. 15
6.6. Пневматический клиновый захват. 16
7. Расчет бурового ротора и его параметров
7.1. Диаметр проходного отверстия. 17
7.2. Допускаемая статистическая нагрузка. 18
7.3. Частота вращения стола ротора. 19
7.4. Мощность ротора. 19
7.5. Максимальный вращающий момент. 20
7.6. Базовое расстояние. 20
8. Расчет долговечности ротора. 21
8.1. Конические зубчатые колеса. 21
8.2. Расчет главной опоры ротора. 22
Вывод. 24
Список литературы. 25

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсовая работа Ротор по буровому оборудованию.docx

Атырауский институт нефти и газа

1. Буровой ротор. Назначения и основные требования. . . 3

2. Конструкция ротора

2.2. У7-520-2. . . . . 7

3. Индивидуальный привод ротора. . . 8

3.1. Индивидуальный привод на ротор ПИРЗ-4М. . . 9

3.2. Определение мощности привода ротора. . . 10

3.3. Нагрузки на роторный стол. . . 10

4. Монтаж ротора. . . . 12

5. Смазка ротора. . . . 12

6. Конструкция элементов ротора

6.1. Станина. . . . .13

6.2. Стол ротора. . . . 14

6.3. Вкладыши и зажимы. . . . 14

6.4. Коническая зубчатая передача. . . 15

6.5. Подшипники стола ротора. . . . 15

6.6. Пневматический клиновый захват. . . 16

7. Расчет бурового ротора и его параметров

7.1. Диаметр проходного отверстия. . . 17

7.2. Допускаемая статистическая нагрузка. . . 18

7.3. Частота вращения стола ротора. . . 19

7.4. Мощность ротора. . . . 19

7.5. Максимальный вращающий момент. . . 20

7.6. Базовое расстояние. . . . 20

8. Расчет долговечности ротора. . . 21

8.1. Конические зубчатые колеса. . . 21

8.2. Расчет главной опоры ротора. . . 22

Список литературы. . . . 25

Буровая установка — сложный комплекс агрегатов, машин и механизмов, выполняющих различные, но связанные между собой функции в про цессе бурения скважины. Проектирование этого оборудования — специфичный' сложный процесс, и от конструктора требуется не только умение конструировать машины и их элементы, но и знание техники для специфики бурения скважин на нефть и газ.

Буровое оборудование, применяемое в нефтяной и газовой промышленности, претерпело значительные изменения за последние 15—20 лет. Появились установки для бурения скважин глубиной 7—12 тыс. м, установки для бурения на море при глубинах 20—1500 м и более, для бурения кустов скважин на болотах и др. Изменились технология бурения, конструкция скважин, усовершенствован породоразрущающий инструмент и увеличилась длительность его работы в скважине.

Произошли изменения в теории машин и механизмов, основах расчета и конструирования машин и оборудования. При разработке новых машин приобретают все большее значение вопросы надежности, экономики, эргономики, экологии, инженерной психологии, технической эстетики. Развитие электронно-вычислительной техники резко изменило методы расчета и конструирования машин. В настоящее время ставится вопрос о переходе к системам автоматического проектирования (САПР).

1. Буровой ротор. Назначение и основные требования.

При турбинном бурении ротор удерживает колонну бурильных труб от вращения в сторону, противоположную направлению вращения долота, и используется для периодического проворачивания инструмента.

Схема устройства ротора показана на рис. 1. Ротор получает движение от лебедки с помощью цепной передачи. На ведущем валу 2 ротора монтируется на шпонке цепное колесо 1. Ведущий вал 2 находится на двух самоустанавливающихся роликовых подшипниках 3. На левом консольном конце ведущего вала наглухо насаживается коническая шестерня 4, находящаяся в постоянном зацеплении с коническим зубчатым венцом 5, связанным со столом 6 ротора.

Стол ротора опирается на основную опору 10, воспринимающую нагрузку от веса колонны обсадных или бурильных труб. Дополнительная опора 9 воспринимает нагрузки, действующие в обратном направлении, возникающие при вибрациях инструмента и при проработке ствола. Внутри стола ротора монтируются вкладыши 11 и зажимы 12. Все детали ротора монтируются в станине 7, которая воспринимает и передает на фундамент ротора все нагрузки как в процессе бурения, так и при спуско-подъемных операциях.

Ротор имеет невращающийся кожух 8. Привод на ротор осуществляется либо при помощи цепной передачи, либо при помощи карданного вала, тогда вместо звездочки 1 на вал ротора устанавливается карданное сочленение.

Основные функции, выполняемые ротором, определяют требования к его конструкции.

Прежде всего ротор должен быть надежным в работе, ибо выход его из строя может привести к серьезным осложнениям в процессе бурения. Для этого необходимо обеспечить прочность основной и вспомогательной опоры и других его деталей. Трущиеся элементы ротора должны работать в герметической масляной ванне достаточного объема. Следует предусмотреть надежные лабиринтовые устройства, предотвращающие попадание глинистого раствора во внутреннюю полость ротора. Ротор должен иметь приспособление для стопорения стола. Основной исходный размер ротора — диаметр отверстия (без вкладышей), через которое проходит долото (проходное отверстие).

Рис. 1. Кинематическая схема ротора.

В связи с переходом на бурение скважин уменьшенных и малых диаметров размер проходного отверстия будет уменьшаться, что приведет к уменьшению габаритов и веса роторов.

2. Конструкция ротора.

Ротор Р560-Ш8 предназначается для бурения глубоких скважин.

Стальная станина 1 ротора отлита за одно целое с кожухом ведущего вала (рис. 2). Внутренняя полость станины служит масляной ванной зубчатой передачи.

Рис. 2. Ротор Р560-Ш8 .

Стол 2 ротора представляет собой цельную стальную отливку с центральным отверстием диаметром 560 мм для пропуска бурильного инструмента и колонны обсадных труб и имеет в верхней части квадратный вырез под роторные вкладыши 3.

Между столом ротора и станиной устроено лабиринтное уплотнение, образуемое двумя кольцевыми выемками! на столе и соответствующими выступами на станине. Стол ротора имеет в нижней части резьбу, на которую навинчивается гайка 4 нижнего радиально-упорного подшипника 5, предназначенного для восприятия вертикальных усилий и толчков, а также частичного восприятия горизонтальных усилий, действующих на стол ротора.

Нижняя опора крепится специальной гайкой, которая снабжена передвижной шпонкой 7. Двадцать прорезей в нижней части стола ротора, в которые заходит передвижная шпонка гайки, позволяют регулировать люфт в подшипниках ротора.

Подшипник 5 состоит из двух колец и шариков в стальном сепараторе.

Основная опора 6 представляет собой шаровой радиально- 5гпорный подшипник, на котором вращается стол ротора, воспринимающий нагрузку от веса колонны обсадных или бурильных труб.

Коническая зубчатая передача состоит из конического колеса 8, надетого на стол ротора горячей посадкой, и шестерни 9, насаженной на ведущий вал на шпонке 10.

Передача помещается в масляной ванне, защищенной от проникновения грязи.

Зацепление конической зубчатой пары при сборке регулируется подбором прокладок.

Ведущий вал ротора 11 монтируется на двух двухрядных радиально-сферических роликовых подшипниках 12, помещенных в общем корпусе и обеспечивающих правильную установку и работу конического зацепления.

На консольном конце ведущего вала насаживаются сменные цепные колеса 13, приводимые в движение от трансмиссионного вала лебедки. Выступающая головка шпонки цепного колеса закрывается хомутом 14 из двух половин, стягиваемых двумя болтами.

В центральное отверстие стола ротора вставляется вкладыш 3, а в отверстие вкладыша — зажим 15 для рабочей трубы, состоящий из двух половин. Для удержания вкладыша 3 ротора и зажима 15 при подъеме инструмента или в процессе бурения служат защелки 1,6, вмонтированные в столе ротора.

При транспортировке и установке на место в станине предусмотрены специальные окна для подъема и спуска ротора.

Остановка стола при отвинчивании долота осуществляется защелкой 17 непосредственно через стол, в котором имеется шесть фрезерованных окон.

Благодаря конструкции кожуха 18 открытая вращающаяся часть стола остается минимальной и на одном уровне со столом создается неподвижная площадка, достаточная для установки элеватора при спуско-подъемных операциях. Кожух обеспечивает также сток грязевого раствора без разбрызгивания, раствор сливается на стол ротора при подъемных операциях.

Подшипники роторного вала имеют отдельную, изолированную лабиринтами ванну, которая наполняется жидкой смазкой через специальное отверстие у горловины ротора. Смазка всех остальных частей ротора — зубчатой передачи, верхнего и нижнего подшипников — производится из общей ванны, заполняемой через специальный отвод, находящийся со стороны, противоположной горловине ротора. Как верхний, так и нижний подшипники предварительно заливают маслом до определенного уровня. Коническая шестерня, вращаясь, зачерпывает масло из своей ванны и подает его на зубчатый венец. Стекая с венца, часть масла возвращается в ванну зубчатого колеса, часть попадает в ванну верхнего подшипника.

При переполнении ванны верхнего подшипника излишки масла, попадающие туда с венца ротора, будут переливаться и по специальным желобкам направляться в нижний подшипник. Числа оборотов стола ротора при различных передачах лебедки приведены в табл. 1.

Читайте также: