Талевая система буровых установок

Талевая система предназначена для подъема и поддержания на весу тяжелого бурового инструмента. Она представляет собой (рис. 4.18) полиспастный механизм, который состоит из:

• кронблока l, установленного на вышке или мачте
• талевого блока 2
• талевого каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 4 и подъемным крюком, подвешенным к талевому блоку.

Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательности, которая исключала бы перекрещивание каната и трение его ветвей друг о друга.

При небольших нагрузках на крюк спуско-подъемные операции выполняют на прямом канате (рис. 4.18, а). В разведочном бурении применяют талевые системы трех типов: с креплением свободного конца каната к основанию буровой установки или якорю (талевая система с неподвижным концом каната, (см. рис. 4.18, б, в), к кронблоку мачты или вышки (см. рис. 4.18, г), к талевому блоку (см. рис. 4.18, д).

Рис. 4.18. Схема талевых систем

Талевая система с неподвижным концом каната (симметричная талевая система) обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на опоры вышки или мачты, а также позволяет устанавливать на неподвижной ветви талевого каната указатель веса инструмента и нагрузки на породоразрушающий  инструмент.

При неподвижном крюке ветви талевого каната равномерно нагружены силой

P=Q/U _т.с.   (4.38)

где Q — нагрузка на крюке (весом талевого блока можно пренебречь, так как при геологоразведочном бурении он незначителен); U _т.с— число струн I талевой системы, т.е. число подвижных ветвей каната за исключением ветви, наматываемой на барабан лебёдки Р_л.

В процессе движения вследствие трения в шкивах и изгиба каната усилия в ветвях полиспаста Р₁, Р₂, ... Р_н  распределяются неравномерно. Поэтому нагрузка на крюке будет равна

Q=P_лη (1-η^U _т.с.) / (1-η).     (4.39)

Натяжение ведущей ветви находят из выражения

Р_л=Q (1-η) / η(1-η^U _т.с.)    (4.40)

Усилие в неподвижной ветви каната —из выражения

P_н=Q [η^U _т.с.(1-η)] / (1-η^U _т.с.) (4.41)

В выражениях (4.41), (4.42) и (4.43.) п — это КПД одного шкива; для шкивов на подшипниках качения η = 0,98. КПД талевой системы составляет:

c=η (1-η^U _т.с.) / U _т.с.(1-η)    (4.42)

При определении числа струн талевой оснастки исходят из наибольшей нагрузки на крюк Q, которую определяют при подъеме наиболее тяжелого бурильного инструмента или наиболее тяжелой колонны обсадных труб.

U _т.с.=Q / P_л.н. λ₁η_с   (4.43)

где P_л.н. — натяжение ведущей ветви каната, соответствующее номинальной грузоподъемности лебедки; λ₁ — коэффициент длительной перегрузки двигателя (для электродвигателей λ₁= 1,3, для двигателей внутреннего сгорания  λ₁ = 1,10:1,15).

В геологоразведочном бурении применяются в основном следующие оснастки талевой системы: 0x1;  1x2 и 2x3 (см. рис. 4.18, а — в).

Стальные канаты талевых систем, являясь частью талевой системы буровой установки, осуществляют гибкую связь между буровой лебедкой и подъемным крюком. Они должны быть достаточно гибкими и иметь высокую механическую прочность. По конструктивному признаку различают канаты одинарной, двойной и тройной свивки. На буровых работах применяют канаты двойной свивки, состоящие из шести прядей, свитых вокруг органического или металлического  сердечника.

Талевый блок является подвижной частью талевой системы, подвешивается к кронблоку на талевом канате и соединяется с бурильными или обсадными трубами с помощью вертлюжной скобы, крюка или элеватора.

Кронблок (рис. 4.20) является неподвижной частью талевой системы, монтируется на верхней раме мачты или на подкронблочных балках вышки. Представляет собой раму б, сваренную из профильного проката, на которой в опорах размещена ось 1 со шкивом 2 установленные на подшипниках качения 3.

Для защиты вращающихся шкивов и во избежание соскакивания каната на раме шарнирно укреплен кожух 5. Кронблок с тремя-четырьмя шкивами обычно выполняют одноосными с двумя опорами 4, с большим количеством шкивов — трехопорными.

Рис. 4.20. Кронблок