Бурова вишка

Рис. 3. Конструктивні схеми бурових веж.

Рис. 4. Баштова вежа. 1 — козли; 2 — підкронблочний майданчик; 3 — металеві сходи; 4, 5 — балкони; 6 — нога; 7 — гнучка діагональна тяга; 8 — пояс; 9 — ворота; 10 — площадка; 11 — люлька; 12 — палець; 13 — косинка

Бурові вежі виготовляють із труб, кутнинків, швелерів і круглого прокату. Для несучих елементів бажано застосовувати трубчасті профілі, які порівняно з іншими видами профілів мають більш високий радіус інерції і придають вишці сприятливі аеродинамічні властивості, що сприяють зниженню вітрових навантажень на вежу.

Баштові вежі виготовляються з гнучкою (рис. 3.1, а) і жорсткою (рис. 3.1, б) решітками. Ноги баштових вишок виготовляють із зварних чотиригранних ферм (рис. 3.1, в) або з труб великого діаметра (рис. 3.1, г). Вишки цих типів називають пілонними. Незалежно від конструктивної схеми баштові вежі характеризуються високою жорсткістю і опірністю крутінню під дією моменту сил, який створюється натягом нерухомої і ходової струн талевого каната. Внаслідок великого числа болтових з'єднань збирання баштових вишок поєднується з великою трудомісткістю. Відсутність зв'язків між ногами пілонних веж сприяє підвищенню їх монтажездатності.

Баштова вежа (рис. 4) являє собою чотиригранну зрізану піраміду, що складається з чотирьох похило розташованих ніг 6, які пов'язані між собою поясами 8 і гнучкими діагональними тягами 7. У розглянутій конструкції ноги і пояси вишки виготовлені із труб, а діагональні тяги — з круглого сталевого прокату. На наголовнику вишки встановлюється суцільнозварна підкронблочна рама, козли 1 і підкронблочна площадка 2. Козли забезпечені блоком, який використовується при монтажі вежі, заміні кронблока та підйомі інших вантажів. Балкони 4 і 5 призначені для роботи верхового робітника при ручній розстановці бурильних свічок довжиною 36 і 27 м.

Кожен балкон складається з чотирьох площадок 10, каркаса укриттів і обладнаний пальцями 12 з шарнірною головкою для установки свічок та люлькою 11 для верхового робітника, розміщеною відносно осі свердловини на достатній відстані для проходу талевого блоку. При надмірному віддаленні люльки погіршуються умови роботи верхового робітника. На висоті близько 15 м знаходиться площадка для обслуговування стояка маніфольда бурових насосів і бурового рукава.

Згідно з вимогами безпеки, ширина площадок бурової вишки повинна бути не меншою 750 мм. Площадки мають металевий настил із просічно-витяжного листа (щоб запобігти ковзанню), перила висотою не менше 1200 мм з поздовжніми планками і прилеглий до настилу борт висотою 150 мм. Вежа забезпечена маршовими металевими сходами 3 шириною не менше 650 мм з перехідними площадками і перильним огородженням висотою не менше 1000 мм. На двох протилежних гранях є ворота 9 для затягування необхідного обладнання.

Ноги вежі збираються зі стійок, які стикуються болтовими фланцями, привареними до їх торців. Застосування фланцевих стиків з болтами нормальної точності запобігає ослабленню посадок. Для зручності складання і центрування торці стійок забезпечені конусними направляющими. Нижні стійки ніг мають опорні плити і кронштейни для домкратів, що використовуються при центруванні вежі. Застосовуються й інші способи з'єднання стійок ніг вежі (фланцеве з'єднання на півхомутах та відкидних болтах; з'єднання «торець в торець», стяжними болтами та ін.)

Пояси й діагональні тяги з'єднуються болтами з привареними до ніг вишки косинками 13. Стійки ніг і пояси вишки виготовляють із труб, діагональні тяги — з крупного прокату. В іншій модифікації, яка відрізняється жорсткими комбінованими хрестовими ґратами, ноги вишки виготовляють із двох хрестоподібно розташованих косинців, а пояси і розкоси — з косинців меншого розміру.

Рис. 5. Щоглова А-подібна вежа. 1 — площадка; 2 — зварна секція;3 — балкон; 4 — нога вишки; 5 — підкоси; 6 — маршові сходи

Щоглові вежі (рис. 3.1, д) мають А-подібну форму і завдяки зварній конструкції секцій ніг мають високу монтажездатність. Ноги вежі мають трикутний 1 і 2, чотирикутний 3 або кільцевий 4 перетин. При однакових розмірі В і площі поперечних перетинів найбільший опір вигину і крученню мають вишки з чотирикутним перетином ніг. Це обумовлено тим, що моменти інерції перетинів 1, 2, 3 відносно осі х змінюються пропорційно відношенням 1 : 1,35 : 1,50. Вежі з чотирикутним перетином ніг найбільш матеріалоємні. Вишки з кільцевим перетином ніг виготовляються із труб великого діаметру, що призводить до їх обважнення. Жорсткість і монтажездатність добре поєднуються в бурових вежах з відкритою передньою гранню, що мають чотири (рис. 3.1, е) або дві опори (рис. 3.1, ж) і П-подібну форму поперечного перетину.

Щоглова А-подібна вежа (рис. 5) складається з двох ніг, які несуть основне навантаження, і підкосів 5, що утримують вежу в робочому положенні. Залежно від висоти вежі кожна нога збирається з трьох — п'яти зварних секцій 2, виготовлених із труб або профільного прокату. Секції стикуються за допомогою фланцевих з'єднань. Для прискорення складання замість фланцевих з'єднань застосовуються півхомути. Верхні секції мають провушини для з'єднання з підкронблочною рамою, що надає вежі жорсткість. На підкронлочній рамі встановлені козли і площадка 1 для обслуговування й ремонту кронблока.

Залежно від схеми підйому та конструкції вежі підкоси 5 розташовуються з боку містків або на протилежному боці і за допомогою провушин з'єднуються з ногами вежі і башмаками, які встановлені на основі вежі. Ноги 4 вежі шарнірно з'єднуються з опорою, яка центрує вежу відносно осі ротора. Балкон 3 для верхового робітника і магазин для свічок кріпляться до ніг вежі за допомогою кронштейнів.

Стояк маніфольда бурових насосів розташовується всередині ноги вишки. Для обслуговування та заміни бурового рукава всередині ноги вежі є невелика площадка. Маршові сходи 6 монтуються на гранях однієї з ніг вежі і доходять до балкона. Всередині ноги вишки встановлюються сходи тунельного типу.

А-подібну та інші щоглові вежі збирають у горизонтальному положенні на спеціально підготовленому майданчику. У вертикальне положення вежу піднімають за допомогою стріли і блоків, які оснащені канатом, ходовий кінець якого кріпиться до барабана бурової лебідки, або трактора-підйомника. У бурових установках універсальної монтажездатності для підйому вежі використовується спеціальний механізм підйому, який являє собою достатньо жорстку П-подібну раму з двома підкосами та поліспастом. За допомогою бурової лебідки, що приводиться від регулятора подачі долота, і поліспасту механізму підйому вишка встановлюється в робоче положення і кріпиться підкосами, які придають вишці стійкість під час експлуатації.

При підйомі із свердловини бурильні свічки нижнім кінцем встановлюють на підсвічник. Верхній кінець свічок заводять в так званий магазин, і вони упираються на палець (див. рис. 4, перетин А-А). Між пальцем і люлькою є просвіт для вільного проходу труб найбільшого діаметру. Пальці виготовляють з товстостінних труб, вони мають шарнірну головку, яка повертається при випадкових ударах талевого блоку і завдяки цьому запобігається поломка пальця.

У пілонній вишці аналогічної висоти й вантажопідйомності стійки ніг виготовляються із труб великого діаметру і з'єднуються за допомогою литих сталевих фланців, приварених до торців стійок. Верхні кінці ніг пілонної вежі шарнірно з'єднуються з підкронблочною рамою. Взаємне положення ніг і жорсткість вежі забезпечуються діагональними гвинтовими стяжками, які з'єднують верхні стійки ніг і горизонтальними гвинтовими тягами, розташованими в середній і нижній частинах вишки. Опори ніг пілонної вежі виконані у вигляді конуса з провушиною, яка закріплюється у спеціальній стійці на фундаменті. Баштові вежі монтуються переважно зверху вниз за допомогою спеціальних підйомників.