1.2 Конструирование буровых крюков.

При конструировании крюков выбирают общую конструктивную схему в соответствии с максимальной нагрузкой. Для выбора схемы и конструкции отдельных элементов следует использовать элементы уже имеющихся конструкций, учитывая при этом их преимущества и недостатки. При разработке конструкции рассчитывают основные элементы крюка: рога, ствол, пружину, подвеску, подшипник, пальцы подвески штропов и др.

Конструктор должен учитывать требования технологии бурения, а также второстепенные требования, так как нельзя упрощать конструкцию крюка в ущерб технологическим качествам.

Буровые крюки по конструктивному оформлению можно выполнить трех видов: для шарнирного соединения с талевым блоком; для жесткого соединения с талевым блоком, нижняя часть которого специально приспособлена для этого, и крюки с универсальным корпусом, позволяющим соединять крюк с талевым блоком как жестко, так и шарнирно.

Крюки, жестко соединенные с талевым блоком, называют крюкоблоками. Они, составляя как бы одно целое, имеют значительно меньшую высоту, что позволяет применять их с выш­ками меньшей высоты, и в то же время обладают такими же технологическими качествами, как и обычные крюки.

Практика эксплуатации крюков показала, что целесообразнее применять крюкоблоки. Однако до настоящего времени в эксплуатации находится значительное количество обычных талевых блоков, поэтому для нового проектирования наиболее целесообразна конструкция крюка с универсальным корпусом.

Однорогие крюки используют в передвижных буровых установках небольшой мощности, когда массы крюка и штропов не большие и штропы легко снимать.

По способу изготовления крюки подразделяются на кованые, составные пластинчатые и литые из стали. Буровые крюки из стального литья применяют для максимальных нагрузок 1,2—1,6 МН; для больших нагрузок, используют составные пластинчатые крюки. При развитой тех­нике дефектоскопии следует проектировать литые крюки, так как они значительно легче и удобнее кованых и пластинчатых.

При конструировании стремятся центральный рог выполнять с зевом минимальных размеров, что уменьшает напряжения изгиба и позволяет выполнить тело крюка меньшего се­чения. В то же время защелка центрального рога должна быть большой длины для удобства завода штропа вертлюга в зев крюка при подъеме ведущей трубы из шурфа.

Примером удачного конструктивного решения крюка с универсальным корпусом может служить трехрогий стальной литой крюк (рис. 1), рассчитанный на нагрузку 1,4 МН. Этот крюк может быть соединен с талевым блоком Б как жестко при помощи имеющихся в верхней части корпуса двух проушин А, так и шарнирно. В этом случае к проушинам крепится хомут В. Этот крюк может быть использован с любым талевым блоком.

Литой трехрогий крюк шарнирно укреплен к стволу при помощи оси и имеет защелку зева большой длины с легкоуправляемым автоматически закрывающимся запорным устройством; защелка зева центрального рога может быть открыта только оператором. Боковые рога отлиты заодно с телом крюка, и зевы их закрываются серьгами на болтах. В нижней части корпуса имеется как бы скошенный выступ с углублением в середине, в который автоматически входит позиционер. При сжатии пружиной ненагруженного крюка корпус его устанавливается автоматически в заданное оператором положение центрального рога. Ствол крюка в верхней части имеет утолщение и при на­грузке опирается на фланец стакана упорного шарикоподшип­ника. В ненагруженном состоянии ствол опирается на пружину, усилие на которую передается диском гидравлического амортизатора, исключающего подскок крюка при развинчивании свечи.

Рис.1

На рис. 2 показан пластинчатый крюк с хомутом.

Средний рог состоит из пластин с отверстиями, в которые за­прессована траверса, образующая боковые рога. Пластины со­единены на заклепках. Зев центрального рога снабжен скобой с подушкой и защелкой, автоматически закрывающейся при надевании на него штропа. Для открывания зева необходимо оттянуть защелку вручную. Пластинчатое тело центрального рога подвешено шарнирно на цилиндрическом пальце к проушине ствола. Конструкция этого крюка менее совершенна по сравнению с вышеописанной. Защелка зева крюка очень маленькой длины, вследствие чего крюк сложно заводить в штроп вертлюга, расположенного на большой высоте. Для удержания такого длинного штропа в вертикальном положении в корпусе отлиты карманы, усложняющие и утяжеляющие конструкцию. Несмотря на большую нагрузку, на которую рассчитан крюк, он не имеет ни амортизатора пружины для исключения подскока, ни позиционера; в результате при эксплуатации может быть повреждена резьба бурильных замков, а операторам приходится вруч­ную поворачивать тяжелый крюк и затрачивать больше сил и времени на каждую операцию. Ствол крюка передает нагрузку через упорный подшипник на корпус через резьбовую гайку. Резьба является очагом зарождения усталостных трещин в стволе крюка, что может привести к обрыву ствола и тяже­лым авариям.

Крюкоблок может быть скомпонован из крюка и талевого блока различно в зависимости от возможностей завода и располагаемого оборудования. На рис. 3 показан крюкоблок, в котором талевый блок и крюк жестко соединены между собой, образуя одну сборку. Такая конструкция имеет минимальную высоту.

Также на рис. 3 показана удачная конструкция корпуса крюка для жесткого и шарнирного соединения с талевым блоком. В этой конструкции просто решен гидравлический амортизатор, состоящий из поршня-стакана с отверстием в дне, неподвижно связанного с корпусом; цилиндр-втулка соединена со стволом крюка, и при его перемещении масло перетекает через отверстие в дне поршня из одной полости в другую, за счет чего происходит амортизация действия пружины.