Содержание
1 Общие сведения 8
1.1 Назначение и конструкции вертлюгов 8
1.2 Вертлюг в составе буровой установки 13
1.3 Эксплуатация и техническое обслуживание 14
1.4 Надежность 16
1.5 Уплотнительные устройства 19
1.5.1 Форма 19
1.5. 2 Влияние условий окружающей среды 21
1. 5. 3 Материалы 23
1.6 Патентно-информационный обзор 28
1.7 Выводы 48
2 Теоретические исследования 49
2. 1 Серпентинит и его состав 49
2.2 Изучение пары трения на основе применения серпентинитов с целью
увеличения надежности узлов трения 50
2.3 Технология изготовления серпентинитосодержащего раствора 52
2.4 Разработка стенда для образования пары трения с применением
серпентинитов 53
2.5 Выводы 54
3 Проектирование и расчет конструкции 55
3.1 Разработка конструкции вертлюга 55
3.2 Расчеты 63
3.2.1 Расчет ствола вертлюга УВ-250 63
3.2.2 Расчет штропа вертлюга УВ-250 69
3.3 Выводы 75
Заключение 76
Список использованных источников 77
Актуальность темы. Добыча нефти и газа которые являются основой экономики нашей страны, требует огромного объема буровых работ. Поэтому все мероприятия, направленные на совершенствование бурового оборудования и инструмента, являются весьма актуальными.
Вертлюг является неотъемлемой частью бурового оборудования и предназначен для подвода бурового раствора во вращающуюся буровую колонну. Во время бурения вертлюг подвешивается на крюк талевой системы и с помощью бурового рукава соединяется через стояк к буровым насосам. Также ведущая труба бурильной колонны соединяется с помощью переводника со стволом вертлюга, который имеет отверстие для прохода бурового раствора.
В процессе бурения вертлюг испытывает статические осевые нагрузки от действия веса бурильной колонны и динамические нагрузки, создаваемые продольными колебаниями долота и пульсацией промывочной жидкости. Те детали, которые имеют непосредственный контакт с буровым раствором, подвержены абразивному износу. В результате трения, трущиеся детали нагреваются и их износостойкость снижается
Напорный верхний уплотнительный узел во время бурения эксплуатируется в достаточно жестких условиях, к примеру контакт с абразивной средой бурового раствора, из-за этого срок его службы составляет 50 - 100 часов, что во много раз меньше, чем остальных деталей вертлюга, поэтому он выполняется быстросменным.
Для увеличения работоспособности данного узла применяют увеличение количества манжет, различные их формы и конструкции, а также применяемые материалы.
В этой связи разработка конструкции вертлюга, в котором верхний уплотнительный узел не нужно будет заменять так часто, является весьма актуальной.
Целью работы является создание поворотного устройства с использованием лабиринтного уплотнения для повышения долговечностных свойств вертлюга.
В соответствии с названной целью в работе необходимо решить следующие задачи:
1. Рассмотреть конструкции уплотнений и материалы их изготовления.
2. Изучение пары трения на основе применения серпентинитов с целью увеличения надежности узлов трения.
3. Разработка стенда для образования пары трения с применением серпентинитов.
4. Разработка конструкции вертлюга повышенной долговечности
В ходе данной работы был рассмотрен вертлюг буровой установки. Его конструктивные особенности, принцип действия и предназначение. Была поставлена задача повышения его долговечности. После чего найден узел с пониженными долговечностными показателями, следовательно, принято решение о его замене на поворотное устройство, выполняющее те же функции, но имеющее большой срок службы. Для создания данного устройства важным элементом является втулка, обработанная на специальном стенде с применением серпентинита, в совокупности они образуют лабиринтное уплотнение. Серпентинит образует на поверхности защитный слой, который не схватывается и имеет низкий коэффициент трения. Для модернизации использовался вертлюг УВ-250. Были проведены расчеты на прочность основных деталей вертлюга. В итоге мы получаем вертлюг с повышенной долговечностью, так как часто сменяемый узел был заменен на узел новой конструкции, имеющий высокую долговечность.
