Буровой вертлюг: назначение, виды, особенности

Горизонтально направленное бурение – один из наиболее востребованных методов создания скважин, который применяется во время ремонтных работ, прокладки коммуникационных линий под действующими транспортными путями. При использовании данного способа бурения происходит незначительное разрушение земляного массива, что благоприятно сказывается на его устойчивости и несущей способности.

Одним из основных элементов установок, участвующих в создании как вертикально, так и горизонтально направленных скважин, является буровой вертлюг. Без этого механизма невозможно проведение работ по точечной разработке грунта. Правильное его использование позволяет получить скважины нужных габаритов с точностью до 10 миллиметров.

Назначение

Любая буровая установка состоит из трех основных элементов – талевой системы, вертлюга и бурильной колонны. Талевая система представляет собой опорную конструкцию, которая ярко выражена при создании вертикальных скважин. Она выполняет функции перемещения бурильного оборудования, создает необходимое для погружения в грунт оборудования усилие и отвечает за устойчивость всей установки.

На талевой системе установлен ротор, вращающий колонну (штангу с насадкой) буром для разработки грунта. Буровой вертлюг является промежуточным звеном между двумя этими элементами. Он необходим для удержания на весу буровой колонны, подачи промывочной жидкости и предотвращения скручивания канатов. В горизонтально направленном бурении вертлюг крепится к штропам элеватора – механизму, соединяющему колонну с устройством, которое перемещает бур в заданной плоскости. Существует три основных вида вертлюга – промывочный, силовой и эксплуатационный. Каждый тип обладает своими особенностями.

Промывочный вертлюг

Промывочный буровой вертлюг служит для подачи раствора к месту разработки грунта. Конструктивно он представляет собой вытянутый полый цилиндр, который помещен в металлическую обтекаемую отливку, или корпус. Каркас крепится к ротору с помощью шарнира, или так называемой серьги.

В корпусе промывочного вертлюга имеется специальный отвод, к которому подсоединяется шланг, подающий жидкость. Раствор, пройдя под высоким давлением сквозь полый цилиндр описываемого устройства, попадает во вращающуюся колонну, а затем и в сам забой. Начинается процесс вымывания грунта. Промывочный, или бентонитовый, буровой плуг отличается способностью передавать усилие сквозь свой корпус. На основании этого показателя выделяют установки на 20, 30, 50 и более тонн.

Эксплуатационный и силовой вертлюг

Силовой подтип устройств используется на завершающей стадии процесса бурения. Его верхний край имеет вращательное оборудование и привод. С их помощью вертлюг берет на себя функции ротора, снижая затраты и ускоряя создание скважины. Модели этого подтипа отличаются между собой мощностью и видом стыковочного элемента. Эксплуатационный тип устройств выполняет сразу две функции – создание вращательного усилия (с помощью встроенного прибора) и подача промывочного раствора. Можно выполнять любые забойные работы, если соединить бурильную колонну и представленный вертлюг. Буровая установка, получившаяся подобной комбинацией, не будет уступать в производительности профессиональному оборудованию.

Требования к буровым вертлюгам

Буровой вертлюг являет собой не что иное, как соединительный узел, предназначенный для работы в сложных условиях. Он должен сохранять герметичность при возникновении большого давления в циркуляционной системе бурильной установки. Кроме того, он должен стойко переносить попеременные и нестабильные нагрузки.

Во время вращения бурильной колонны возникают как статические перегрузки, так и динамические напряжения, с которыми установка должна справляться. Более того, вертлюг буровой должен иметь антикоррозионную защиту и специальное покрытие для повышения износостойкости.

Особенности выбора

Для эффективного и результативного бурения важно, чтобы вертлюг соответствовал всем требованиям, описанным выше. Кроме того, он также должен отвечать предъявляемым к этому типу оборудования базовым нормам:

• Поперечные размеры не должны препятствовать перемещению по талевой системе во время спускоподъемных работ, а также наращиванию бурильной колонны.
• Сцепление с несущим блоком бурильной вышки должно быть надежным и удобным для демонтажа оборудования после завершения работ.
• Смазочный материал должен равномерно распределяться по всей конструкции, дабы вертлюг для малогабаритной буровой не перегревался.

Чтобы увеличить производительность буровых, работ рекомендуется выбирать оборудование, составные элементы которого можно будет быстро и без проблем заменить при сильном износе. Важно помнить, что именно от надежности и долговечности вертлюга зависит работоспособность и срок службы всей бурильной установки.

Заключение

Даже если вы планируете разрабатывать скважину на своем участке, не рекомендуется собирать вертлюг буровой своими руками. Это сложное оборудование, к которому предъявляются повышенные требования износостойкости. От его долговечности и надежности зависит работа всей буровой установки, начиная от талевой системы и заканчивая ротором, бурильной штангой и буром. Специальные проекты должны выполняться по чертежам, согласованным с опытным конструктором. Они содержат сведения касательно допусков и обработок, которые обеспечат длительную работоспособность узла, учитывая эксплуатационные характеристики всех элементов бурильной установки.