I. Буровая вышка.
Буровая вышка представляет собой металлическое сооружение над устьем скважины, предназначенное для установки талевого механизма, устройств для механизации спуско-подьемных операций и размещения бурильных свечей. От технического совершенства буровой вышки существенно зависят монтажеспособность и транспортабельность буровой установки, а также эффективность и безопасность бурения. Отказы буровой вышки могут вызвать тяжелые последствия, поэтому надежность и прочность — первостепенные требования, предъявляемые к буровым вышкам. Эти качества должны сочетаться с технологичностью и легкостью вышек, способствующих повышению экономичности и ускорению вышкомонтажных работ.
Согласно требованиям безопасности конструкция и крепление вышки к основанию или фундаменту должны обеспечить надежность и безопасность ее эксплуатации при отсутствии оттяжек. В конструкции вышки должны быть предусмотрены кронблочная, верхняя рабочая и переходные площадки с маршевыми лестницами и стремянками от пола буровой до кронблока.
Верхняя площадка должна быть оборудована передвижной люлькой для рабочего, занятого установкой бурильных свечей при спускоподьемных операциях. Козлы для замены кронблока и монтажный ролик на верхнем основании вышки рассчитываются на подьем полуторакратной массы кронблока. Геометрические формы буровых вышек и отдельных ее элементов должны обладать минимальными аэродинамическими сопротивлениями с целью снижения ветровых нагрузок.
Буровые вышки подразделяются на башенные и мачтовые. В зависимости от способа спускоподьемных операций различают буровые вышки c устройствами для ручной и механизированной расстановки свечей.
Башенные вышки изготовляются с гибкой (рис. 2, а) и жесткой (рис. 2, б) решетками. Известны конструкции башенных вышек, ноги которых изготовлены из сварных четырехгранных ферм (рис. 2, в) либо из труб большого диаметра (рис. 2, г). Вышки этих типов называют пилонными. Независимо от конструктивной схемы башенные вышки характеризуются высокой жесткостью и сопротивляемостью кручению под действием момента сил, создаваемого натяжением неподвижной и ходовой струн талевого каната. Однако вследствие большого числа болтовых соединений сборка башенных вышек сопряжена с большой трудоемкостью. Отсутствие связей между ногами пилонных вышек способствует повышению их монтажеспособности и улучшает обзор вышки со стороны мостков.
М
ачтовые
вышки (рис. 12, д) имеют А-образную форму
и благодаря сварной конструкции секций
ног обладают высокой монтажеспособностью.
Ноги вышки имеют треугольное 1 и 2,
четырехугольное 3 либо кольцевое 4
сечение. При одинаковых размере В и
площади поперечных сечений наибольшим
сопротивлением изгибу и кручению
обладают вышки, имеющие четырехугольное
сечение ног. Это обусловлено тем, что
моменты инерции сечений 1, 2, 3 относительно
оси изменяются пропорционально отношениям
1:1,35:1,50. Вышки с четырехугольным сечением
ног наиболее материа- лоемкие. Вышки с
кольцевым сечением ног изготовляются
из труб большого диаметра, что приводит
к их утяжелению. Жесткость и монтажеспособ-
Рис. 2. Конструктивные схемы буровых вышек
ность хорошо сочетаются в буровых вышках с открытой передней гранью, имеющих четыре (рис. 2, е) либо две опоры (рис. 2, ж) и П-образную форму поперечного сечения.
Буровые вышки изготовляют из труб, уголков, швеллеров и круглого проката. Для несущих элементов предпочтительнее применять трубчатые профили, которые по сравнению с другими видами профилей обладают более высоким радиусом инерции и придают вышке благоприятные аэродинамические свойства, способствующие снижению ветровых нагрузок на вышку.
Башенная вышка (рис. 3) представляет собой четырехгранную усеченную пирамиду, состоящую из четырех наклонно расположенных ног 6, связанных между собой поясами 8 и гибкими диагональными тягами 7.
В рассматриваемой конструкции ноги и пояса вышки изготовлены из труб, а диагональные тяги — из круглого стального проката. На наголовнике вышки устанавливаются цельносварная подкронблочная рама, козлы 1 и подкронблочная площадка 2. Козлы снабжены блоком, используемым при монтаже вышки, замене кронблока и подъеме других тяжестей. Балконы 4 и 5 предназначены для работы второго помощника бурильщика (верхового) при ручной расстановке бурильных свечей длиной 36 и 27 м. Каждый балкон состоит из четырех площадок 10, каркаса укрытий и оборудован пальцами 12 с шарнирной головкой для установки свечей и люлькой 11 для верхового, размещенной относительно оси скважины на расстоянии, достаточном для прохода талевого блока. На высоте около 15 м находится площадка для обслуживания стояка манифольда буровых насосов и бурового рукава.
С
огласно
требованиям безопасности, ширина
площадок буровой вышки должна быть не
менее 750 мм. Площадки имеют металлический
настил из просечно-вытяжного листа
(чтобы предотвратить скольжение), перила
высотой не менее 1200 мм с продольными
планками и прилегающий к настилу борт
высотой 150 мм. Вышка снабжена маршевыми
металлическими лестницами 3 шириной не
менее 650 мм с переходными площадками и
ограждениями в виде перил высотой не
менее 1000 мм. На двух противо-
положных гранях имеются ворота 9 для затаскивания необходимого оборудования.
Ноги вышки собираются из стоек, которые стыкуются болтовыми фланцами, приваренными к их торцам. Для удобства сборки и центрирования торцы стоек снабжены конусными направляющими. Нижние стойки ног имеют опорные плиты и кронштейны для домкратов, используемых при центрировании вышки. Известны другие способы соединения стоек ног вышки (фланцевое соединение на полухомутах и откидных болтах,
Рис. 3. Башенная вышка
соединения «торец в торец», стяжными болтами и др.). В соединениях без фланцев в результате деформации контактирующих поверхностей при перебазированиях и разборках вышки происходит ослабление посадок в стыках. Пояса и диагональные тяги болтами соединяются с приваренными к ногам вышки косынками 13. Стойки ног и пояса вышки изготовляют из труб, диагональные тяги — из круглого проката. В другой модификации, отличающейся жесткой комбинированной крестовой решеткой, ноги вышки изготовляют из двух крестообразно расположенных угольников, а пояса и раскосы — из угольников меньшего размера.
В пилонной вышке аналогичной высоты и грузоподьемности стойки ног изготовляют из труб большого диаметра и соединяются посредством литых стальных фланцев, приваренных к торцам стоек. Верхние концы ног пилонной вышки шарнирно соединяются с подкронблочной рамой. Взаимное положение ног и жесткость вышки обеспечиваются диагональными винтовыми стяжками, соединяющими верхние стойки ног, и горизонтальными винтовыми тягами, расположенными в средней и нижней частях вышки. Опоры ног пилонной вышки выполнены в виде конуса с проушиной, закрепляемой в специальной стойке на фундаменте. Башенные вышки монтируются преимущественно сверху вниз посредством специальных вышечных подьемников.
М
ачтовая
А-образная вышка (рис. 4) состоит из двух
ног, несущих основную нагрузку, и подкосов
5, удерживающих вышку в рабочем положении.
В зависимости от высоты вышки каждая
из труб 2 либо профильного проката, либо
цилиндрическая. Секции стыкуются
посредством фланцевых соединений. Для
ускорения сборки вместо фланцевых
соединений применяются полухомуты.
Верхние секции имеют проушины для
соединения с подкронблочной рамой, на
которой установлены козлы и площадка
1 для обслуживания и ремонта кронблока.
В зависимости от схемы подьема и
конструкции вышки подкосы 5 располагаются
со стороны мостков либо на противоположной
стороне и посредством проушин соединяются
с ногами вышки. Ноги 4 вышки шарнирно
соединяются с опорой, центрирующей
вышку относительно оси ротора. Балкон
3 для второго помощника бурильщика и
магазин для свечей крепятся к ногам
вышки кронштейнами. Стояк манифольда
буровых насосов располагается внутри
ноги вышки. Для обслуживания и смены
бурового рукава внутри ноги вышки
имеется небольшая площадка. Маршевые
лестницы 6 монтируются на гранях одной
из ног вышки и доходят до балкона. Внутри
ноги вышки устанавливаются лестницы
туннельного типа.
А-образную и другие мачтовые вышки собирают в горизонтальном положении на специально подготовленной площадке, достаточной для расположения собранной вышки и необходимого для ее монтажа оборудования. В вертикальное положение вышку поднимают при помощи стрелы и блоков, оснащенных канатом, ходовой конец которого крепится к барабану буровой лебедки, либо трактора-подьемника. В буровых установках универсальной монтажеспособности для подьема вышки используется специальный
механизм подьема, представляющий собой достаточно жесткую П- образную
Рис. 4. Мачтовая А-образная вышка
р
аму
с двумя подкосами и полиспастом. С
помощью буровой лебедки, приводимой от
регулятора подачи долота, и полиспаста
механизма подьема вышка устанавливается
в рабочее положение и крепится к подкосам,
придающим вышке устойчивость при
эксплуатации. При подъеме из скважины
бурильные свечи нижним концом устанавливают
на подсвечник. Верхний конец свечей
заводят в так называемый магазин, и они
упираются в палец. Межу пальцем и люлькой
имеется просвет для свободного прохода
труб наибольшего диаметра. Пальцы
изготовляют из толстостенных труб, они
имеют шарнирную головку, которая
поворачивается при случайных ударах
талевого блока, благодаря чему
предотвращается поломка пальца.
Мачтовые буровые вышки для буровых установок ОАО «Уралмашза- вод» изготовляются следующих типов: А-образные (ВМ), П-образные (ВМП) и четырехопорные (ВУ
Рис. 5. Буровые вышки мачтового типа: а - А-образные; б - П-образные