Основные направления конструирования буровых установок

Наиболее прогрессивной тенденцией современного машиностроения является многоблочность конструкций, широкое применение унификации и стандартизации, централизация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и децентрализация производства машин.

Конструирование бурового оборудования может осуществляться по двум главным направлениям: специализированные буровые установки и унифицированные комплексные установки [13-17, 20-22, 27, 28].

До последнего времени преобладающим было первое направление.

Специализация предусматривает выпуск бурового оборудования по отдельным типам, пригодным для конкретных условий бурения, например: установки для бурения только мягких пород (шнековые, вибрационные) или только твердых пород (СБА-500, СБА-800); для твердосплавного и дробового бурения (установки типа ЗИФ); для бурения только из подземных горных выработок (ГП-1, БСК-2В-100); установки, предназначенные для ведения работ в труднодоступных условиях (ВИТР-300).

Специализация дает возможность упростить конструкцию буровой установки, удешевить производство, повысить производительность труда при бурении в конкретных, наиболее благоприятных условиях. В некоторых случаях создание специализированных установок является экономически оправданным, особенно при значительном объеме работ, выполняемых данным типом установок. Например, установки шнекового и вибрационного бурения, применяемые при бурении сейсмических, гидрогеологических и инженерно-геологиче­ских скважин, установки для разведки россыпных месторождений. Объем бурения этими установками иногда достигает десятков миллионов метров. Оправданным будет также создание специализированных установок для разведки россыпных месторождений в прибрежных зонах морей и океанов в связи с широким развитием работ в этом направлении.

Однако путь создания специализированных установок во многих случаях непригоден, и, в особенности, если установки предназначены для разведки месторождений твердых полезных ископаемых, так как разнообразие условий бурения этих месторождений требует создания очень большого количества различных буровых установок.

Основным недостатком первого направления (создание специализированных установок) является:

увеличение разнотипности буровых станков, которые выпускаются небольшими сериями, что не дает возможности применить на заводах-изготовителях более сложную технологическую оснастку, специализированное оборудование, более совершенные испытательные стенды; это оказывает влияние на качество и стоимость изготовления бурового оборудования, что в конечном счете отражается на производительности бурения и стоимости проходки скважин.

Большая разнотипность буровых станков и другого оборудования вызывает значительные трудности при их эксплуатации:

— ухудшается снабжение запасными частями; они выпускаются в больших количествах заводами, много их изготовляется также в мастерских геологоразведочных партий и экспедиций; это объясняется тем, что их большая номенклатура не позволяет наладить централизованное производство и обеспечить высокое качество, в результате уменьшается коэффициент использования буровых установок;

— затрудняется освоение буровых установок обслуживающим персоналом;

— при переходе на участки работ с иными условиями бурения зачастую становится малоэффективным использование в данных условиях буровых станков с ограниченной областью применения.

При конструировании буровых установок необходимо, чтобы их параметры в максимальной степени соответствовали технологии того или иного способа бурения и различным условиям ведения работ. Решить положительно эту задачу можно, если конструировать буровые установки по второму направлению, то есть создавать унифицированные комплексы.

Унификация — это приведение к единообразию, единой форме или системе.

Специализация и унификация — два взаимоисключающих понятия. Унификация типов и параметров бурового оборудования осуществляется с целью упорядочения производства оборудования и улучшения специализации заводов.

Унифицированная буровая установка обязательно состоит из базовой модели и ряда ее отдельных модификаций. Базовая модель — основа комплекса, она предназначается для бурения в наиболее распространенных условиях с использованием наиболее широко применяемых способов бурения. Для работы в специфических условиях или для тех способов бурения, которые не обеспечиваются базовой моделью, предусматриваются различные модификации буровой установки. Каждая модификация создается на основе базовой модели и отличается от нее ограниченным числом оригинальных узлов или деталей, установка которых соответствующим образом меняет характеристику бурового станка. В результате несколько типов специализированных станков могут быть заменены одним унифицированным комплексом.

К унифицированным деталям машин относятся детали, выполняющие в машинах различного типа и типоразмера с одного и того же конструктивного ряда одни и те же функции. Эти детали по своим конструктивным формам и размерам тождественны между собой. Например, вращатели для бурения скважин обычным способом и с применением съемных керноприемных снарядов или взаимозаменяемые двигатели.

Унификация бывает внутрикомплексная (внутримашинная) и межотраслевая. Примеры внутрикомплексной унификации приведены выше. В этом случае унифицированные узлы и детали присущи только данной отрасли или данному типу буровых установок.

Примером межотраслевой унификации могут быть коробки скоростей, муфты сцепления и маслонасосы, сконструированные для автомобилей и нашедшие применение в буровых станках. Следовательно, в этом случае унифицированные узлы и детали используются не только в буровом машиностроении, но и в других отраслях промышленности (станкостроение, автомобилестроение).

Степень унификации тем выше, чем больше применяется в буровом станке деталей и узлов, удовлетворяющих не только этот тип бурового станка, но и ряд других, аналогичных.

Выпуск бурового оборудования в виде унифицированных комплексов по сравнению с выпуском специализированного оборудования дает производству следующие преимущества:

1) позволяет применить более совершенную технологию изготовления бурового оборудования, при значительном увеличении серийности; производство отдельных узлов бурового оборудования можно будет организовать на специализированных заводах, а на сборочных - выпускать базовые машины и серийные агрегатированные комплексы), что даст возможность повысить производительность труда и уменьшить стоимость изготовления;

2) уменьшается разнотипность применяемого оборудования, что облегчит организацию ремонта и снабжение запасными частями за счет уменьшения их номенклатуры и увеличения количества путем централизованного изготовления; в результате этого снизится стоимость и повысится качество запасных частей;

3) повышается качество оборудования, его надежность и долговечность;

4) создаются благоприятные предпосылки для поузлового ремонта с быстрой заменой узлов, что снизит простои на техническое обслуживание и ремонт;

5) повышается эффективность бурения за счет расширения технологических возможностей бурового оборудования, так как для данных специфических условий будет применяться модификация, отвечающая данным условиям;

6) увеличивается коэффициент использования бурового оборудования;

7) упрощается подготовка обслуживающего персонала;

8) уменьшается стоимость буровых работ.

Конструирование и изготовление буровых установок в виде унифицированных комплексов дает возможность расширить агрегатирование, то есть строить буровые станки и установки в виде отдельных агрегатных узлов. Это позволяет применять методы массового и крупносерийного производства в условиях мелкосерийного машиностроения. Модификация бурового станка относится к мелкосерийному производству, но модификаций много, поэтому производство комплексов будет крупносерийным. Агрегатирование позволяет расширить область применения некоторых универсальных машин и оборудования путем создания условий для быстрой замены рабочих органов, сократить монтажно-демонтажные работы, затраты времени на ремонт оборудования, так как появляется возможность применять методы поузлового ремонта за счет использования взаимозаменяемых агрегатов и узлов. При работе в труднодоступных условиях агрегатирование позволяет также сократить время на транспортировку оборудования. Кроме того, при межотраслевой унификации агрегатные узлы могут выпускаться не только для буровых установок, но и для различных других аналогичных целей (коробки скоростей для автомобилей, тракторов, буровых станков; гидравлическая система тракторов, автомобилей, подъемных кранов, буровых станков и др.). Следует иметь в виду, что при очень малых масштабах производства бурового оборудования агрегатирование не окупается.

В условиях унифицированного производства широкое применение получит специализация в виде выпуска отдельных узлов, деталей и запасных частей на специализированных заводах, что даст возможность в некоторых случаях усилить слабые, быстро изнашивающиеся детали.

Важной тенденцией современного машиностроения, в том числе и бурового, является увеличение агрегатной мощности, что позволяет ускорить выполнение отдельных операций и повысить производительность труда. Эта тенденция будет наблюдаться и в дальнейшем, особенно при создании высокопрочных бурильных труб. Наряду с увеличением агрегатной мощности различных буровых машин уменьшаются габариты и вес отдельных узлов и установок в целом. В связи с этим большую актуальность приобретают вопросы надежности и долговечности машин и механизмов.

При увеличении агрегатной мощности и темпов работ резко возрастают требования к автоматизации и механизации производственных процессов, так как в результате увеличения интенсивности выполнения отдельных операций у обслуживающего персонала появляется психологическая утомляемость. Автоматизация и механизация основных про­изводственных процессов является основным условием повышения производительности труда и широко применяется в современных буровых установках (система подачи бурового инструмента, свинчивание и развинчивание бурильных труб, спуск-подъем бурильных труб и др.). В 1967—1968 гг. в ВИТРе (Всесоюзный институт методики и техники разведки) создана полностью автоматизированная буровая установка БА-2Л-Э, предназначенная для бурения структурных и поисковых скважин на нефть и газ и для геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые глубиной 1500—3000 м.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: