Буровые вышки башенного типа: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине ''Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин''

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Институт нефти и газа

Кафедра «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности»

БУРОВЫЕ ВЫШКИ БАШЕННОГО ТИПА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по дисциплине «Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин» для студентов очного и заочного обучения специальности 17.02.00 (МОП)

Тюмень 2003 Утверждено редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"

Составители:

доцент, к.т.н. ассистент

Анашкина А.Е. Чувашев В.П.

© государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2004г.

1 ТИПЫ БАШЕННЫХ ВЫШЕК Башенные вышки имеют четыре несущие ноги, связанные решеткой (рис1) в единую пространственную систему в виде четырехгранной усеченной пирамиды. Они имеют четыре опоры, которыми устанавливаются на фундамент или на основания. Такие вышки изготовляют отдельными секциями из труб или профильного проката. Каждая секция состоит из отдельных деталей: четырех ног, поясов, соединяющих ноги секций в верхней и нижней частях, и диагональных тяг или раскосов в зависимости от конструкции вышки. При сборке детали вышки соединяют болтами.

Рис.1 Решетки башенных вышек: а-крестовая, б-двухкрестовая, в-ромбическая, г-полураскосная. У вышек высотой 41 м верхнее основание равно 2Х2 м, а нижнее 8Х8 м. Нижнее основание у вышек высотой 53 м равно 10Х10 м. Ноги нижней и верхней секций вышек имеют опорные плиты, которыми они крепятся к основанию при помощи болтов. На плиты верхних секций устанавливают подкронблочную раму. Внизу в передней (со стороны приемного моста) и задней гранях вышек имеются ворота высотой 10,5 – 12 м, состоящие из двух полураскосов. Вышки высотой 41 м оборудуют одним балконом, а высотой 53 м двумя балконами на внешних гранях вышки, которые служат укрытием для второго помощника бурильщика во время спуско-подъемных операций. На балконе устанавливают люльку для работы верхового и пальцы для установки бурильных свечей. По исполнению основных несущих элементов (ног, поясов) вышки можно подразделить на трубные и из профильного проката. Современные конструкции трубных вышек имеют ряд преимуществ перед профильными. В них гораздо меньше болтовых соединений, и имеют меньшую массу и основные элементы таких вышек при перевозке более устойчивы к деформациям. 3

Наибольшее распространение получили трубные вышки типа 2ВБ53-320 конструкции ВНИИнефтемаша. Условное обозначение Вышки обозначаются следующим образом: например ВБА-53-320: В – вышка, Б – башенная, А – рассчитана на применение АСП, 53 – полезная высота, м; 320 – грузоподъемность на крюке, т. 2 КОНСТРУКЦИИ БАШЕННЫХ ВЫШЕК 2.1 Вышка ВМ1-40М Вышка ВМ1-41М (рис.2.1) состоит из труб с крестовой решеткой из гибких диагональных тяг. Ноги вышки выполнены из труб диаметром 168Х8 мм. Торцы труб обработаны для плотного прилегания при стыковке Пояса изготовлены также из труб, а тяги из круглого проката. На концах тяг нарезана резьба для регулирования их натяжения при сборке вышек. Технологическая характеристика основных вышек башенного типа приведена в табл. 1. Вышка ВБО-42-200 состоит из труб с открытой передней гранью и жесткой раскосной решеткой. Две передние ноги, воспринимающие основную нагрузку, выполнены из труб размером 426Х8 мм. Задние ноги имеют несколько больший уклон и выполнены из труб размером 194Х6 мм. Решетка из поясов и раскосов жестко связывает между собой ноги по П-образному периметру. Пояса и раскосы выполнены из труб размером 194Х6 мм. 4 В связи с наличием открытой передней грани пояса на не- скольких секциях выполнены в виде П-образных плоских форм, что повышает поперечную жесткость всей конструкции вышки. На балконе имеется магазин для механизированной расстановки свечей. Свечи в нем верхними концами опираются на толкатель, способный передвигаться по направляющим к центру вышки. На подвышечном Таблица 1 Технологическая характеристика основных вышек башенного типа Параметры Максимальная нагрузка на крюке, Кн Высота,м: от опорных плит до подкронблочных балок общая

ВМ141М

ВБО-42200

4ВБ-53300

ВБ-53320

ВБА-53320

ВБА-58300

2000

2000

3500

3200

3200

4000

41

42,47

53

53,5

53,85

64

44,9

44,7

57

56,8

57,65

70

4

ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛИЦИ 1

Размеры оснований,м: верхнего нижнего

2Х2 8Х8

2,2Х2,2 8Х6,5

2Х2 10Х10

2Х2 10Х10

6,2Х3 10Х10

5Х5 16,5Х16

Высота размещения балкона,м: верхнего нижнего Число секций

22 10

22,5 7

35 22 12

35,1 23,1 9

34 10

39 27 11

Максимальная нагрузка на козлы,Кн

30

40

60

60

60

100

Число лестниц

8

14

9

8

8

18

Площадь основных 2 элементов,мм : Ног

168Х8

426Х8

245Х12

245Х12

920Х10

Поясов

168Х8

194Х6

194Х6

194Х6

245Х10

140Х5

159Х5

140Х10 24,3 -

140Х5 30 -

-

468

452

260

маршевых

19,22 -

194Х6

Число болтов для соединения элементов

494

160

160Х160 Х14 120Х120 Х10 100Х100 Х10 90Х9Х8 60Х60Х 5 2032

Масса вышки, т

31,4

29

50,5

40

52

107

ПВК-1

ПВ-5-60

ПВ2-45

ПВ5-60

ПВ5-60

Специаль ный

Диагональных тяг раскосов

Подъемник сборки вышки

для

5

Рис.2.1 Вышка ВМ1-41М:1-подкос;2-опорная плита ноги;3-нога;4-упорная полка для домкрата;5-переходная площадка;6-маршевая лестница;7-хомут;8косынка;9-пояс;10-диагональная тяга; 11-балкон; 12-подкронблочная балка; 13кронблочная площадка; 14-козлы

6

основании монтируется передвижной подсвечник, который передвигается синхронно с верхним толкателем и подает пакет свечей к центру скважины. В отличие от других конструкций башенных вышек вышка ВВО-42-200 располагается на основании так, что ось скважины находится гораздо ближе к передним, чем к задним ногам. Собирается вышка по секциям из отдельных элементов, как обычная башенная вышка. 2.2 Вышка 4ВБ-53-300 Вышка 4ВБ-53-300 полностью состоит из профильного проката (угольников с жесткой комбинированной крестовой решеткой). Каждая нога вышки выполнена из двух соединенных между собой угольников 160Х160Х14 мм, сечение ног имеет крестообразную форму. Крепятся ноги секций между собой болтами. Пояса и раскосы вышки состоят из угольников меньшего размера. Для их крепления на ногах вышки имеются приваренные косынки. Вышка имеет большое число болтовых соединений и довольно трудоемкая в монтаже. Вышка ВБ-53-320 (рис.2.2) состоит из труб с крестовой решеткой из гибких диагональных тяг. Ноги 6 выполнены из труб размером 245Х12 мм, пояса 7 – из труб меньшего диаметра, диагональные тяги 8–из круглой стали диаметром 24 и 30 мм. Ноги секций между собой соединяются на фланцах болтами М30. Для обеспечения соосности и облегчения сборки в торцах ног предусмотрены конусные направляющие. Пояса каждой секции соединяют с ногами и гибкими диагональными тягами также болтами М30. Подкронблочная рама 2 наголовника вышки выполнена цельносварной. На ней монтируются кронблок и козлы 1 с блоком для работы с элементами вышки в процессе сборки и разборки, а также для замены секций кронблока. К подкронблочной раме крепятся площадки, обеспечивающие требуемые проходы вокруг кронблока и имеющие приспособления для крепления стропов подъемника при сборке вышки. На 5-й и 7-й секциях вышка имеет два балкона 4 и 5, состоящих из четырех площадок каждый и каркасов укрытий. К площадкам крепятся пальцы для размещения свечей бурильного инструмента и люльки для второго помощника бурильщика. На 4-й секции монтируется площадка для обслуживания стояка и крепления к нему гибкого бурового шланга. Вышка оснащена маршевыми лестницами 3 и переходными площадками. Настилы переходных площадок и ступени маршевых лестниц выполнены из просеченно-вытяжного железа. Лестницы первых шести о о секций (снизу) имеют наклон к горизонтали 55 , остальные – 60 . Ограждения лестниц и площадок – съемные, выполненные из труб 7

размером 33Х2 мм совместно с приваренными бортами. В нижних ногах вышки имеются кронштейны под домкраты для ее центрирования. Вышка характеризуется высотой, монтажеспособностью и комплектностью. Она широко применяется с установками БУ-3Д-76 и БУ-4Э-76.

Рис.2.2 Вышка ВБ-53-320 8

2.3 Вышка ВБА-53-320 Вышка ВБА-5З-320 (рис2.3) выполнена из труб и отличается от вышки ВБ-53-320 по форме, но аналогична по конструкции, за исключением наголовника. Верхнее основание вышки не квадратное, а прямоугольное, что при одинаковом нижнем основании позволило разместить в ней комплекс механизмов АСП с необходимой емкостью магазинов для свечей. Прямо- угольное верхнее основание служит опорой для наголовника – двух плоских цельносварных ферм трапецеидальной формы, верхние пояса которых являются подкронблочными балками. Основные элементы фермы имеют сварочную листовую конструкцию двутаврового сечения или выполнены из профильного проката. Фермы скрепляются по бокам жесткими раскосами также из профильного проката, а вверху – плоскости подкронблочных балок – двумя жесткими рамами с настилом из рифленого железа. Рамы вместе с двумя продольными площадками образуют кронблочную площадку. Все узлы крепятся болтовыми соединениями. 2.4 Вышка ВБА-58-300 Вышка ВБА-58-ЗОО имеет пилонную конструкцию. Каждый из четырех пилонов (ног) состоит из 11 секций, выполненных из труб диаметром 950 мм с толщиной стенки в нижних секциях 10 мм, а в верхних – 8 мм. К каждой секции с обеих сторон приварены стальные фланцы для соединения секций болтами. Сверху на пилонах установлена подкронблочная рама с площадкой и козлами. Жесткость конструкции в верхней части обеспечивают диагональные винтовые стяжки, а в нижней и средней частях – горизонтальные. Нижние секции пилонов оканчиваются коническими наконечниками с проушинами для шарнирного крепления со стойками, которые устанавливаются на фундаменты и крепятся анкерными болтами. Между верхней плитой стойки и плитой шарнира уложен пакет тонких металлических листов, предназначенных для центрирования вышки. Каждая пара плит стягивается четырьмя болтами. Центрирование шарнира относительно стойки обеспечивает цилиндрический хвостовик. Под него подставляют гидравлический домкрат, которым приподнимают ногу вышки во время ее центрирования. На пилонах находятся два балкона, магазины для свечей и оборудование комплекса АСП. С правой стороны вышки от пола буровой до верхнего балкона установлены маршевые лестницы, а выше до кронблока – лестницы тоннельного типа. Такими вышками комплектуют тяжелые буровые установки типа БУ-300. 9

Рис.2.3 ВБА-53-320: 1-наголовник; 2-нога; 3-лестница; 4-ворота 10

3 СПОСОБЫ СБОРКИ ВЫШЕК БАШЕННОГО ТИПА Буровые вышки башенного типа можно собирать четырьмя способами: 1) подвесной монтажной стрелой, которую перемещают по собранным секциям вышки для сборки последующих секций, методом «снизу-вверх»; 2) двумя шагающими стрелами также методом «снизу-вверх»; 3) сборкой вышки в горизонтальном положении с последующим ее подъемом в вертикальное положение; 4) при помощи вышечных подъемников методом «сверху-вниз», когда вначале собирают верхнюю секцию, а в последнюю очередь – нижнюю. Способ сборки вышек вышечными подъемниками является основным широко применяемым в настоящее время. Этим способом вышки башенного типа можно собирать как на подвышечных основаниях, так и непосредственно на фундаментах. 3.1 Вертикальная сборка башенных вышек 3.1.1 Сборка вышек подвесной стрелой По методу "снизу вверх" одной подвесной стрелой могут собираться отечественные башенные вышки. В зарубежной практике этот метод является практически единственным для монтажа башенных вышек. При монтаже башенных вышек по этому методу используют подвесную монтажную стрелу МПС-14-2 (рис.3.1), состоящую из трубы, выполненной из трех секций, соединенных между собой муфтами, поворотной головки 3 с роликами 4 для подъемного каната, основания 6, на котором установлен направляющий ролик 7, четырех оттяжек 8 и подвесов 9, служащих для придания устойчивости стрелы в вертикальной плоскости и подвеса ее к собранной части вышки, верхнего 10 и нижнего 11 направляющих роликов для подъемного каната и четырех шпренгельных стяжек 12, обеспечивающих стреле необходимую жесткость. Основание стрелы, состоящее из двух швеллеров, имеет отверстия для крепления ее болтами к подвышечному основанию в начальный период сборки вышки. Общая длина стрелы равна 14 м, грузоподъемность – 2,0 т. Для сборки вышки с помощью подвесной стрелы необходимо иметь приводную лебедку с тяговым усилием 25-30 кН и вспомогательной катушкой. До начала сборки вышки монтируют стрелу в вертикальном положении в центре подвышечного основания, к которому также крепят нижние блоки оттяжек 8. Затем производят сборку трех нижних секций вышки, после чего стрелу поднимают выше (рис.2.1б,в). 11

Последующая сборка вышки выполняется аналогично. После окончания сборки вышки стрелу опускают теми же устройствами. Рассмотренный способ сборки вышек имеет следующие недостатки: неудобство и повышенная опасность при работе на высоте; значительный объем дополнительных монтажных работ при установке стрелы; сложность монтажа балконов и лестниц, которые возможно устанавливать только после полной сборки вышки. Однако для единичных случаев монтажа в труднодоступных местах метод сборки подвесной стрелой применять целесообразно с учетом наиболее простой, легкой и транспортабельной оснастки.

рис.3.1 Сборка вышки подвесной стрелой а- стрела монтажная; б- сборка нижних трех секций; в- сборка последующих двух секций1-труба трех секционная; 2-муфты; 3-галовка поворотная; 4,7,10,11ролики; 5-канат; 6-основание; 8-оттяжки; 9-подвесы; 12-стяжки

12

3.1.2 Сборка вышек "шагающими" стрелами В отечественной практике сборка вышек методом "снизу вверх" производится также двумя "шагающими" стрелами. Этот способ, предложенный А.А. Асан-Нури, позволяет осуществлять подъем вверх секцию вышки, предварительно собранную на земле или основании, т.е. наращивать собираемую вышку не отдельными панелями или стержнями, а целыми секциями. В комплект для сборки вышки этим способом входят две стрелы (рис.3.2а), изготовленные из бурильных труб, на концах которых установлены канатные шкивы. Стрелы крепят к ногам обратной части трубной или уголковой вышки шарнирными хомутами.

Рис.3.2 Монтаж вышки двумя 'шагающими" стрелами а - схема монтажа; б – укладка поясов вышки на полу буровой в "шагающая" стрела для монтажа вышки 13

Перед началом сборки вышки все ее пояса, начиная с верхнего, соединяют хомутами и болтами и укладывают на пол подвышечного основания между опорами ног (рис.3.2б). Затем устанавливают ноги первой панели и крепят их к фундаменту. При помощи двух хомутов "шагающие" стрелы укрепляют на диагонально расположенных и закрепленных к фундаменту или основанию ногах собираемой вышки. Пояса и последующие элементы вышки поднимают при помощи лебедки и канатов, проходящих через канатные шкивы стрел (рис.3.2в). После подъема очередной секции на необходимую высоту ноги разводят, устанавливают на место и закрепляют. К ногам собранной секции каждая из стрел крепится одним хомутом. После монтажа секции снимаются нижние хомуты, и стрела путем поворота ее на закрепленном хомуте поднимается канатом для сборки очередной секции и крепится вторым хомутом. При сборке каждой секции эта операция повторяется. Последнюю секцию поднимают и монтируют вместе с козловой частью. Недостатком этого способа сборки вышки является робота монтажников в опасных и неудобных условиях. М.Ц.Верткиным и Ю.В.Власовым (А.с. 159154,СССР) предложен способ монтажа буровых вышек, не требующий громоздкого оборудования для его осуществления. Во время монтажа собранная часть вышки закрепляется в специальных шарнирных башмаках и при помощи лебедок, канаты которых закреплены на верху вышки, наклоняется на шарнирах на угол, при котором возможно наращивание противоположных ног на длину панели вышки. Затем наращенные ноги закрепляются в шарнирных башмаках, и панель поднимается на них до вертикального положения. После этого наращивается вторая пара ног и производится окончательная сборка панели. Последующая сборка панелей вышки выполняется аналогично. Этот способ трудно осуществим из-за возможной потери устойчивости вышек при наклоне их на нужный угол для наращивания панелей. 3.2 Горизонтальная сборка вышек с последующим подъемом 3.2.1 Горизонтальная сборка вышек по способу Духнина Способ А.П.Духнина применяется для сборки трубных вышек типа ВМ-41. Горизонтальная сборка вышки на нижнем ее полотне начинается с наиболее простого и легкого звена: козел и подкроиблочных балок. В дальнейшем собранная часть вышки используется как подъемник для наращивания каждой следующей секции и поэтому никаких подъемных приспособлений кроме направляющих монтажных стрел для сборки вышек по этому способу не требуется. По окончании сборки вышки на земле приступают к ее подъему при 14

помощи лебедки или трактора и подъемной стрелы. 3.2.2 Горизонтальная сборка вышек по способу Бержеца Способ Г.Н.Бержеца отличается от предыдущего лишь тем, что для подъема вышки, собранной в горизонтальном положении на земле, используют буровую лебедку, тракторный подъемник и установленную на земле подъемно-монтажную стрелу ПМСБ-17 (рис.3.3а) падающего типа. Этим способом собирают как трубные, так и уголковые вышки. Перед подъемом вышки ее устанавливают на металлические основания. Вначале собирают подвышечное основание и стрелу, оснащенную канатом диаметром 20 мм (рис.3.3б). После этого приступают к сборке вышки в горизонтальном положении: собирают переднюю грань вышки, а на ней – заднюю (верхнюю) грань, которую поднимают краном, затем боковые грани. Для подъема собранной вышки но основание устанавливают направляющие блоки. После этого осуществляют строповку собранной вышки с подъемной стрелой, для чего надевают на подъемные ролики петлю с двумя балансирующими блоками. Верхний блок соединяют канатом с вышкой в стыке 8-9 секций, а нижний - в стыке 5-6 секций. Эти блоки позволяют равномерно распределять нагрузку на все четыре подъемных каната. Затем собранную вышку с помощью стрелы поднимают на основание до соединения подвижных и неподвижных частей шарниров. После установки козел под верхнюю секцию начинают монтаж лестниц, площадок, балкона верхового рабочего и крепят оттяжки. Полностью собранная вышка поднимается в вертикальное положение стрелой при помощи тракторов или лебедки (рио.3.3в). Для страховки при подъеме оттяжки соединяют с тракторами. 3.2.3 Монтаж вышек при помощи подъемных стрел. Этим способом поднимали вышку конструкции Грибанова и ВМ-1, собранные в горизонтальном положении на земле, двумя вспомогательными монтажными стрелами высотой 24 м при помощи двух лебедок и талевой системы. В этом случае для подъема требовалось применение тяжелых громоздких вспомогательных приспособлений. При этом иногда происходило повреждение элементов вышки. При монтаже вышек ВМ-1 этот способ в дальнейшем был заменен другим, более простым и легким, с помощью одной подвесной стрелы. 3.2.4 Монтаж вышек при помощи козел. Вышка с открытой передней гранью высотой около 40 м предназначалась для буровых установок БУ-40 и собиралась из отдельных секций в горизонтальном положении. В комплект конструкции входили козлы, служащие для подъема и опускания вышки, которое производилось 15

натяжением каната основной талевой системы (рис.3.4). Канат 1 лебедки через средний блок 3 проходит к кронблоку вышки и охватывает ролики кронблока и талевого

Рис.3.3 Сборка вышки способом Г.Н.Бержеца А-стрела; б-оснастка стелы; в-подъем собранной вышки; 1-мачта; 2-хомуты; 3-подкосы; 4основание 16

Рис 3.4 Схема подъема вышки 1,7,9 - канат; 2 – лебедка; 3,8,11 -блоки; 4 – козлы; 5 - крон- блок; 6 талевый блок; 10.- вышка блока. Мертвый конец талевого каната закрепляется на основании вышки. Другой канат 9, огибая блоки 11 на козлах и блоки 8, надевается на крюк талевой системы; оба конца его крепятся к ногам вышки. Включением лебедки натягивали канат талевой системы. Крюк начинал двигаться к вершине вышки и натягивал канат, перекинутый через блоки 8 и 11, вследствие чего происходил подъем. После подъема вышку крепили к козлам. Во избежание опрокидывания при подъеме вышки коалы временно крепили к анкерным опорам. Способ подъема при помощи козел собранной в горизонтальном положении вышки значительно ускоряет, упрощает и удешевляет подготовительные и монтажные работы и является прогрессивным. Он широко применяется в мировой практике при подъеме мачтовых вышек (патент США № 3803780, заявка Франции № 2203933). Под руководством автора разработан способ подъема буровой вышки (рис.3.5а,б,в), собранной в горизонтальном положении, при помощи вспомогательного подкоса, опирающегося на тележки, и буровой лебедки Вспомогательный подкос 1 опирают на тележки 2 и посредствам шарниров соединяют его с верхней гранью вышки в средней ее части (для обеспечения первоначального плеча подъема). На основании 5 устанавливают блоки 6, через которые пропущены канаты 7, соединяющие талевый блок с тележками. При помощи опорного шарнира 10 вышку связывают с основанием 5. 17

Включают буровую лебедку и перемещают талевый блок к кронблоку. Происходит натяжение канатов 7 и перемещение тележки 2 к основанию. При этом вспомогательный подкос поворачивает вышку вокруг опорного шарнира 10 до ее вертикального положения, после чего вышку фиксируют на основании, а подкос на вышке. Опускание буровой вышки ведется в обратной последовательности.

Рис.3.5 Способ подъема буровой вышки А-монтажная схеиа перед подъемом вышки; б-схема подъема вышки; в-положение вышки и подкоса после подъема; 1-вспомагательный подкос; 2-тележка; 3-шарнир; 4-вышка; 5-основание; 6-блоки; 7-канат; 8талевый блок; 9-лебедка; 10-опорный шарнир 18

4 ОСНАЩЕНИЕ БАШЕННЫХ ВЫШЕК Буровые вышки оснащают кронблочной площадкой, маршевыми лестницами с переходными площадками, балконами и люлькой для второго помощника бурильщика, пальцами для установки бурильных труб (свечей) во время спускоподъемных операций. 4.1 Монтаж кронблочных площадок Кронблочные площадки служат для производства работ по оснастке талевой системы, установке или снятию кронблока и его профилактическому обслуживанию. Вышки типа 4ВБ-53-300 комплектуют сборным металлическим каркасом кронблочной площадки. Площадку собирают на двух уголковых балках, которые крепят к опорным плитам ног верхней секции болтами. Вначале собирают каркас основания площадки, а затем перила. На основании делают настил из досок толщиной 40 мм. В трубной вышке ВБ-53-320 кронблочная площадка объединена в общую конструкцию с цельносварной кронблочной рамой покрыта настилом из рифленой листовой стали. По внешнему периметру площадки через определенные промежутки приварены стаканы, в которые при сборке вставляют трубные стойки акции ограждений и страхуют их в стаканах шплинтами. нижней части ограждений имеются борта из листовой стали высотой 150 мм, которые приварены к стойкам ограждений. каждое ограждение представляет собой плоский каркас из труб перилами и ограждающими планками в средней части. При монтаже смежные стойки секций ограждений скрепляют между собой специальными зажимами. Это придает жесткость всем секциям ограждений в сборе по периметру площадки. По такому принципу устроены и монтируются все ограждения лестниц, переходных площадок и балконов вышки. 4.2 Монтаж балконов Балконы предназначены для выполнения вторым помощником бурильщика необходимых работ в процессе спускоподъемных операций и укрытия его рабочего места от атмосферных воздействий. В комплект вышки 4ВБ-53-300 входят элементы металлического каркаса балконов. На этих 53-метровых вышках сооружают два балкона: верхний – для работы с 36-метровыми свечами и нижний – для работы с 24-метровыми свечами. Основание каркаса балконов сооружают на специальных уголковых крон- штейнах, прикрепляемых болтами к ногам вышки с внешней стороны в местах сочленения секций. Кронштейны для верхнего балкона устанавливают на сочленении ног 4 – 5-й секций (по 19

счету сверху), а для нижнего балкона – на сочленении ног 7 – 8-й секций. На установленных кронштейнах собирают основание балкона и перила. На основание настилают пол из досок, собирают деревянный каркас укрытия. В связи с тем, что на 53-метровых вышках бурят 36-метровыми свечами, нижние балконы обычно не покрывают, а делают только перила. На трубной вышке типа ВБ-53-320 площадки балкона выполнены в виде цельносварной конструкции с соответствующими поясами вышки. Верхний балкон монтируют на сочленении 3 – 4-й секций, а нижний – на сочленении 5 – 6-й секций. С наружной части верхний балкон огораживают каркасом укрытия из труб. Стойки секций каркаса устанавливают в стаканы, приваренные к площадкам по периметру балкона, и шплинтуют. С внутренней стороны балкона монтируют ограждения с перилами. 4.3 Монтаж люлек и пальцев Люлька – основное рабочее место второго помощника бурильщика при ручной расстановке свечей во время спускоподъемных операций. Пальцы служат в качестве опоры верхних концов бурильных труб при установке их на подсвечники во время подъема бурильного инструмента. Применяют деревянные или металлические люльки. В передней части прямоугольная люлька имеет полукруглую форму. В нижней ее части выполнен отбойный щиток в форме половины усеченного конуса. Он предохраняет люльку от ударов и зацепления талевым блоком при подъеме труб. В металлических люльках щиток изготовлен из листовой стали толщиной 10 мм. Люлька ограждена перилами со сплошной обшивкой высотой 1 м. Основание ее покрыто настилом из рифленой листовой стали. Монтируют люльки на уровне пола балкона на расстоянии 1000 мм от оси скважины и крепят ее основание к полу и элементам вышки хомутами и канатами. Доски обшивки деревянных люлек страхуют стальным канатом диаметром 4 – 6 мм. Канат к доскам крепят скобами, концы скоб загибают с наружной стороны люлек, концы каната соединяют с элементами вышки. В связи с тем, что бурильные трубы выпускают не одинаковой длины, на вышках вместо стационарной люльки устанавливают передвижные механизированные люльки (лифты), которые позволяют второму помощнику бурильщика устанавливать за палец свечи различной длины. Комплект одного пальца (рис. 4) состоит из основания, пальца 2 с шарнирной головкой, подкоса 3, двух хомутов со скобами 4 и крепежного материала. шарнирная головка предохраняет палец от поломки в случае задевания его талевым блоком. 20

Шарнирная головка при ударе талевого блока поворачивается вверх или вниз и не передает большую часть ударной нагрузки на палец. В шарнирной головке имеется проушина, соединенная осью с опорной трубой пальца. Ось поворотной части головки и имеет продольный люфт по пальцу. Пружина со штоком прижимает головку к пальцу и удерживает его в горизонтальном положении. Это положение головки фиксируется лыской на проушине. Для предупреждения сдвига пальцев под действием горизонтальной нагрузки от массы установленных за палец бурильных труб предусмотрено стопорное устройство, состоящее из болта, пропущенного через основание пальца и полухомут.

Рис. 4. Схема установки пальца на вышке: 1 – люлька; 2 – палец; 8 – подкос; 4 – хомут 21

Перед монтажом проверяют наличие и годность всех узлов деталей пальца. Монтируют пальцы в следующем порядке. К пальцу и подкосу присоединяют трос диаметром 16 мм, которым удерживают палец в горизонтальном положении после его установки. Поднимают палец на балкон вышки с помощью легости и устанавливают с внутренней стороны у ног вышки средней или задней грани над полом балкона ниже верхней части люльки. Основание пальца предварительно крепят к ногам вышки хомутами и скобами с таким расчетом, чтобы его можно было передвигать. Поддерживающий трос перекидывают через ближний пояс вышки и при помощи этого троса поворачивают палец в горизонтальное положение и закрепляют рос зажимами. Путем перемещения основания пальца в омутах головку его устанавливают на соответствующем расстоянии от люльки и окончательно крепят хомуты с установкой контргаек. В зависимости от глубины скважины и длины бурильного инструмента у каждой люльки можно установить два пальца. При наличии на противоположной грани вышки второй люльки пальцы для нее монтируют несколько выше пальцев первой люльки. На 53-метровой вышке пальцы устанавливают на верхнем и нижнем балконах для работы со свечами бурильных труб длиной 24 и 36 м. Нижние пальцы также служат дополнительной порой для 36-метровых свечей бурильных труб. Это необходимо при бурении трубами малого диаметра (89; 102 мм) из-за их значительного прогиба от собственной массы. В комплект поставки трубной вышки ВБ-53-320 включают четыре пальца – по два для верхнего и нижнего балконов. От писанных выше пальцы отличаются тем, что не имеют основания (трубы). Крепят их в местах сопряжения с цельносварными площадками балконов к трубным поясам вышки двумя хомутами. Шарнирная головка имеет упрощенную конструкцию и может поворачиваться на оси только вверх. В головке имеется отверстие, через которое пропущен закрепленный в ней страховочный канат. Этот канат также пропускают через палец и закрепляют за пояс вышки. Необходимый зазор между люлькой головкой достигают передвижением хомутов, крепящих палец, вдоль пояса вышки. От правильного расположения на балконе люлек и пальцев по отношению друг к другу и центру скважины (оси вышки) зависят четкость проведения спускоподъемных операций, а также безопасность работы второго помощника бурильщика. Монтажные размеры пальцев (см. рис. 4) для вышек различной высоты приводятся в табл.2.

22

Таблица 2

Размер

Расстояние от оси вышки до люльки, мм Радиус вращения крюкоблока вокруг оси, мм Зазор между люлькой и пальцем, мм Расстояние от оси люльки (вышки) до пальца, мм Длина пальца от оси его основания, мм Длина основания пальца, мм Угол наклона пальца к основанию, градус

Обозначение размеров на схеме

41метровая вышка

а б в г д е α

1000 775 200-220 300 1975 5200 84

53-метровая вышка верхний палец

нижний палец

1000 807 200-220 300 1810 5500 84

1000 807 200-220 400 2660 7400 84

4.5 Монтаж маршевых лестниц и переходных площадок Маршевые лестницы служат для подъема рабочих на балконы и кронблочную площадку при выполнении соответствующих работ. Существует два способа оснащения башенных вышек лестницами: по спирали вокруг внешних граней или по одной внешней грани. Опорами для маршевых лестниц служат переходные (угловые) площадки и площадки балконов. На уголковых 53-метровых вышках монтируют семь переходных площадок и десять маршевых лестниц. Первую (сверху) переходную площадку устанавливают на середине верхней секции, вторую – на сочленении 1 – 2-й, третью – на сочленении 2 – З-й, четвертую – на сочленении 3 – 4-й секций. От кронблочной площадки до верхнего балкона размещают пять маршевых лестниц. Нижним концом пятая лестница опирается на площадку балкона. Между нижним и верхним балконом на сочленении 5 – 6-й секций монтируют пятую переходную площадку и две маршевых лестницы. Шестую площадку монтируют на середине 9-й, а седьмую – на середине 11-й секций. От нижнего балкона до пола устанавливают три лестницы. Переходные площадки к ногам вышек крепят хомутами, а лестницы к площадкам – болтами. Каждую лестницу дополнительно крепят хомутами к поясам или раскосам вышки в местах их соприкосновения. На трубных 53-метровых вышках типа ВБ-53-320 размещают девять переходных площадок и девять маршевых лестниц. Первую сверху 23

площадку монтируют на уровне кронблочной рамы, вторую и третью – по углам на уровне поясов 9 и 8-й секций вышки. Эти площадки крепят к ногам вышки усиленными хомутами и на них от кронблочной рамы до верхнего балкона устанавливают три маршевых лестницы. Третья лестница опирается своими нижними плитами на балкон в пределах задней грани вышки. С наружной стороны балкона на левой боковой грани вышки крепят четвертую переходную площадку, а пятую – на уровне пояса 5 – 6-й секций. От верхнего до нижнего балкона устанавливают четвертую и пятую лестницы. Шестую переходную площадку крепят на правом переднем углу балкона, а седьмую – у пояса 3 – 4-й секций, с внутренней стороны которого устанавливают вспомогательную площадку для обслуживания стояка манифольда. На шестую и седьмую переходные площадки устанавливают шестую лестницу. Седьмая лестница опирается в нижней части на восьмую угловую площадку, от которой по левой боковой грани спускают две последние лестницы с девятой переходной площадкой посредине. Нижнюю лестницу опирают на пол буровой. Переходные площадки, расположенные не на углах вышки, крепят к трубным поясам с помощью хомутов, а к балконам и кронблочной раме – болтовыми соединениями. Вышки башенного типа могут оснащаться как металлическими, так и деревянными маршевыми лестницами. Несущую часть (тетиву) деревянных лестниц делают из досок сечением 4Х20 см, а ступени из досок сечением 4Х20 см. Ширина лестниц и переходных площадок должна быть не менее 650 мм, а расстояние между ступенями по вертикали – не более 250 мм. Ступени наклоняют внутрь лестницы под углом 2 – 5о. С обеих сторон ступени должны иметь бортовые доски высотой 150 мм, исключающие возможность проскальзывания ног человека в сторону тетив лестниц. Если торцы ступеней не выступают за ширину тетивы, то бортовая доска не требуется. Тетивы лестниц крепят между собой стяжными болтами через каждые 2,5 м. Внутри вышки на соответствующей высоте делают площадку шириной не менее 70 см для выполнения работы по креплению бурового шланга к стояку. Площадка должна иметь выход на маршевую лестницу, перила высотой 1,25 м и бортовую обшивку по всему периметру пола.

24

Вопросы для самопроверки: 1. Каких типов бывают решетки панелей башенных вышек? 2. Каким количеством балконов оборудуют вышки высотой 41м? 53м? 3. Как подразделяют башенные вышки по исполнению основных несущих элементов? 4. В чем конструктивное отличие башенных вышек: -ВБА-53-320 -ВБА-58-300 -ВМ1-40М -4ВБ-53-300 -ВБО-42-200 ВБ-53-320 5. Рассказать принципиальное устройство башенной вышки 6. Расшифровать условное обозначение: -ВБА-58-300. 7. Какими способами собирают башенные вышки? 8. Рассказать о сборке вышек подвесной стрелой, о достоинствах и недостатках этого метода сборки. 9. Рассказать метод сборки «шагающими» стрелами. Достоинства и недостатки. 10. Горизонтальная сборка башенных вышек. 11. В чем отличие сборки вышек по методу Бержеца Г.Н. от метода Духнина А.П. ?

1. 2. 3. 4.

ЛИТЕРАТУРА: Лютенко В.Е. Монтаж и передвижение буровых вышек и блоков. Гноевых А.Н., и др. Справочник монтажника буровых установок. М. Недра, 1997г-491с. Денисов П.Г. Сооружение буровых. М. Недра, 1989г-396с. Колчерин В.Г., и др. Новое поколение буровых установок Волгоградского завода в Западной Сибири. ГПУ ХМАО “Сургутская Типография”, 2000г.-319с.

25

Подписано к печати

Бум.писч. №1

Заказ №

Уч. - изд. л. 2

Формат 60х84 1/16

Усл. печ. л. 2

Отпечатано на RISO GR 3750

Тираж

200 экз.

_________________________________________________ Издательство “Нефтегазовый университет” Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Тюменский государственный нефтегазовый университет” 625000, г.Тюмень, ул.Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства “Нефтегазовый университет”, 625000, Тюмень, ул.Володарского, 38