Введение к работе
Актуальность работы. Быстрый рост добычи нефти и газа в 60-80-е годы неразрывно связан с увеличением объемов и глубин бурения разведочных и эксплуатационных скважин, потребовавших совершенствования ранее разработанных и создания новых буровых установок, оснащенных, в частности, модернизированными и более мощными буровыми лебедками.
Благодаря улучшенной тяговой характеристике современные буровые лебедки позволяют обеспечить рациональные режимы подъема из скважин бурильной колонны и другого инструмента. Учитывая, что в процессе бурения скважины на долю буровых лебедок приходится равное количество поднимаемых и спускаемых в скважину бурильных труб, следовало бы соразмерно с приводной мощностью изменить мощность главного и вспомогательного тормозов буровой лебедки, посредством которых регулируется режим спуска, характеризующейся скоростью спуска и продолжительностью торможения до полной остановки буровой лебедки. При этом наибольшая ответственность накладывается на главный тормоз буровой лебедки, посредством которого обеспечивается своевременная и безопасная остановка буровой лебедки при посадке колонны труб на ротор, либо ее удержания на весу. Для успешного выполнения этих функций главный тормоз буровых лебедок, который согласно принятой конструкции называют ленточным, должен обладать достаточным запасом торможения и необходимым ресурсом долговечности, зависящих от многочисленных факторов.
В частности, выбор оптимального сочетания конструктивных и эксплуатационных параметров ленточного тормоза затрудняется из-за отсутствияатехнической литературы и однозначных ответов о
4 совместном влиянии скорости скольжения и контактного давления на износ фрикционной пары ленточного тормоза.
Цель работы - повышение эффективности ленточного тормоза буровых лебедок на основе расчета и выбора его оптимальных конструктивных параметров и режимов эксплуатации, в связи в мощностью буровых лебедок, грузоподъемностью и кратностью оснастки талевой системы буровых установок.
Основные задачи исследования:
выбор основных показателей, характеризующих качество ленточных тормозов,и сравнительный анализ современных буровых лебедок по принятым показателям качества ленточных тормозов;
исследование совместного влияния контактного давления и скорости скольжения на износ фрикционной пары "ретинакс-сталь", имеющей преимущественное распространение в ленточных тормозах современных буровых лебедок;
уточнение методики расчета и выбора конструктивных параметров ленточного тормоза с учетом запаса торможения, а также совместного влияния на долговечность фрикционной пары контактного давления и скорости скольжения;
расчет и выбор режимов-торможения, обеспечивающих безопасность и долговечность ленточного тормоза буровых лебедок.
Научная новизна.
Для оценки технического уровня буровых лебедок предлагаются следующие показатели качества ленточных тормозов:
запас торможения при удержании колонны весом, соответствующим допускаемой нагрузке на крюке для данного класса буровой установки;
наибольшее контактное давление на набегающем конце тормозной ленты;
- скорость скольжения между поверхностями фрикционной пары при заданной скорости крюка и принятой кратности оснастки талевой системы.
Установлено, что на интенсивность износа фрикционной пары "ретонакс-сталь", принятой в ленточных тормозах буровых лебедок, преимущественное влияние оказывает контактное давление, усиливающееся с увеличением скорости скольжения.
Показано, что в ныне принятых расчетах ленточного тормоза по запасу торможения следует дополнительно учитывать произведение контактного давления ( р ) на скорость скольжения ( Vc ), допускаемое значение [Р vc] которого характеризует в определенной мере сравнительную долговечность фрикционной пары и теплообразование в ленточном тормозе.
Практическая ценность работы.
Установлены показатели, характеризующие технический уровень ленточных тормозов буровых лебедок: запас торможения, контактное давление и скорость скольжения между поверхностью тормозного шкива и фрикционными накладками.
Показано, что у современных буровых лебедок с повышением мощности коэффициент запаса торможения уменьшается, а скорость скольжения и контактное давление возрастают, что свидетельствует о снижении качества ленточных тормозов у более мощных буровых лебедок.
Установлено, что для повышения запаса торможения ленточных тормозов увеличение кратности оснастки предпочтительнее повышения диаметра тормозных шкивов.
Приведена методика расчета рациональных режимов торможения на примере наиболее распространенной буровой лебедки ЛБУ-І20СК.
Публикации. По результатам исследований опубликована одна статья в журнале "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море".
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 61-го наименования, оодержит 105 страниц машинописного текста.
