Буровой ротор: что это такое и как он работает?

В данной статье мы узнаем, что такое буровой ротор, как он работает, из каких основных элементов состоит. Расскажем, про особенности использования такого важного узла и какие конструктивные особенности необходимо учитывать. Узнаем, какими недостатками и преимуществами обладает роторное бурение, в каких областях применяется и как правильно выбрать характеристики установки исходя их особенностей проводимых работ и конструкции скважины.

Буровой ротор: что это такое?

Буровой ротор – это такой элемент, без которого невозможно себе представить большую часть земляных работ, в том числе и при проколах для горизонтального направленного бурения и других буровых работ. Данный узел применяется для бурения скважин для добычи нефти и газа. Как правило, применяют такой ротор на установках, имеющих определенную грузоподъемность, как правило от 10 до 500 тонн. Роторное оборудование позволяет бурить скважины различной глубины, она может достигать даже 15000 метров. Буровой ротор применяется для того, чтобы придавать вращение буровому инструменту. Что позволяет проворачивать инструмент, которым бурится скважина. Ротор является редуктором, который способен вращать колонну, которая подвешена вертикально.

Данный элемент – неотъемлемая часть буровой установки. Они могут обладать различными параметрами, различаются проходным отверстием, мощностью и допускаемой статической нагрузкой. Буровые роторы могут иметь и конструктивные различия. Так, существуют неподвижные и перемещающиеся элементы. В качестве привода могут использоваться индивидуальные двигатели, карданные и зубчатые передачи, буровые лебедки.

Буровые роторы могут быть оснащены различным изменением скоростей и моментов вращения, что такое роторное бурение скважин обзор технологии и необходимого оборудования, мы уже разбирали. Самым популярный со ступенчатым изменением, также может быть непрерывное и непрерывно-ступенчатое. Для того чтобы избежать реактивного крутящего момента на стволе ротора или быстроходном валу устанавливаются такие элементы, как стопоры. Роторы могут быть как с пневматическим захватом, так и без него. Используется он для того чтобы удерживать трубы.

Как работает буровой ротор?

Работа бурового ротора обусловлена его конструктивными особенностями. Так, существуют установки, которые используются для проведения разведочных работ. Здесь применяют неподвижные роторы, которые фиксируются над устьем скважины. Для узла существует типовая конструкция, которая состоит из:

• станины;
• стола;
• быстроходного вала;
• конических шестерен;
• колеса.

Станины, как правило, выпускают литые, для производства используется нелегированная сталь. Особенности ее размеров, конструкции, определяются целями и задачами конкретного забоя. Стол бурового ротора устанавливается на станине, при помощи вспомогательных опор, для этого применяют упорно-радиальные шариковые подшипники. Их особенность в том, что они способны воспринимать даже двухсторонние осевые нагрузки. Основная опора выдерживает воздействие не только собственного веса, но и стола ротора и колонны труб, которые необходимо удерживать при спуске и подъеме.

Для того чтобы подвесить колонну используется вертлюг что это такое в бурении и для чего он нужен, мы уже рассказывали, поэтому на основную опору оказывать воздействие будет еще и сила трения, которая возникает при скольжении трубы. При проворачивании бурильной колонны в движение приводятся еще и подшипники, и стол ротора. Напомним, что при спускоподъемных операциях они остаются неподвижными. Быстроходный вал и коническую шестерню устанавливают, для того чтобы предотвратить появление вмятин на станине, используют стакан. Для быстрой сборки ротора лучше устанавливать шестерни на быстроходном валу консольно, но это может привести к тому, что при недостаточной жёсткости вала может нарушиться равномерное распределение контактных давлений.

Области применения

Основные области применения роторного бурения, как мы уже говорили – это нефте- и газодобывающая сферы. Даже несмотря на то, что у роторного бурения существуют и некоторые минусы, отказаться от него во время буровых работ не получится, т.к. этот способ обеспечивает высокую скорость проведения работ. Создать скважину с его помощью можно в два раза быстрее, чем при применении традиционного вращательного бурения. Производительность роторного бура будет высокой независимо от сложности и плотности пород и грунта.

Роторные установку позволяют обеспечивать высокую точность прокладки скважины на любой глубине, не зависимо от диаметра. Скважину можно устанавливать под любым углом, что важно особенно при горизонтально направленном бурении и проколах под канализацию, где часто возникает необходимость пройти перед препятствиями, такими, как дороги, здания и т.д. При использовании такого оборудования уменьшается нагрузка на окружающую среду. За счет низкого уровня вибрации и шума.

Из недостатков можно отметить высокую стоимость оборудования, а значит, и работы будут достаточно дорогими. К тому же, роторное оборудование нуждается в постоянном техническом контроле и обслуживании. Для бурения очень глубоких скважин лучше использовать другие технологии. Еще минус данного способа в том, что при проведении работ в ствол могут попадать камни, что может повредить как саму скважину, так и бур. Для работы с таким оборудованием потребуются высококвалифицированные специалисты.

Характеристики ротора

Характеристики ротора определяются теми целями и задачами, которые стоят перед специалистами. Буровой ротор выполняет основную функцию – приводит в движение колонну из труб и породоразрушающему инструменту. Расчет параметров производят на основании плана конструкции скважины, компоновки бурильной колонны, требований, которые предъявляются к буровым работам. По технологии использовании данного способа необходимо, чтобы диаметр проходного отверстия в столе ротора был достаточным для спуска долота и обсадных труб.

При выборе показателей статической нагрузки необходимо учитывать то, что на стол ротора ляжет нагрузка по удержанию в неподвижном состоянии обсадной колонны. Мощности бурового ротора должна хватать на то, чтобы бурильная колонна вращалась с необходимой скоростью. При расчете данного показателя необходимо учитывать силу трения, т.е. сопротивления, которые создается при вращении, в том числе и при строительстве инженерного водопровода и других коммуникаций.