За последние несколько лет широкое распространение получили переносные буровые установки, которые используются для бурения нефтяных и газовых скважин. В отличии от стационарных установок, они легко перемещаемы и более компакты. Стремление повысить компактность и транспортабельность этих установок привело к уменьшению диаметров важных элементов подъемного механизма, что существенно сказалось на долговечности талевого каната. Он используется в качестве соединяющего элемента всех механизмов в бурильной установке. Практика показала, что на мобильных буровых установках канат изнашивается быстрее, чем на стационарных, что нередко приводит к его обрыву. Когда происходит обрыв каната, тяжелое бурильное оборудование с высокой скоростью падает на рабочее место бригады и может повредить сотрудника, кроме того, восстановление работы установки занимает продолжительное время, а это ведет к финансовым потерям. Ученые Пермского Политеха изучили причины внезапного разрыва каната и выяснили, какую конструкцию талевого каната лучше использовать на переносных установках.
В Пермском Политехе избавят переносные буровые установки от внезапного разрыва каната / © Getty images
Исследование опубликовано в журнале «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» 2023 года. Талевый канат является сложным неремонтопригодным изделием из проволоки, требующим соблюдения правил его эксплуатации, анализа характера износа, понимания особенностей его работы в талевой системе, опыта и высокой квалификации обслуживающего персонала. Износ талевого каната по длине в оснастке происходит неравномерно. Попытка эксплуатировать их на мобильных установках с требованиями, сформулированными для канатов стационарных буровых, приводит к обрывам. В связи с этим, требуется совсем иной подход к эксплуатации канатов по сравнению со стационарными буровыми установками.
«При расследовании инцидента с обрывом талевого каната нами был выполнен расчет распределения перегибов по длине каната в оснастке по популярной методике. Анализ положения места разрыва показал, что обрыв металлических проволок каната произошел на участке, который в большей степени подвергался перегибам при стандартных спускоподъемных операциях и большой нагрузке на крюке. Выяснилось, что использование механизмов, которые изначально предназначались для стационарных буровых установок, или уменьшение минимального расстояния между ними только увеличивает число изгибов каната, соответственно, нужно наоборот применять шкив-колесо с желобом, передающее движение канату, большего диаметра», — поделился доцент кафедры «Горная электромеханика» Пермского Политеха Сергей Воробель.
«Еще одним важным фактором, оказывающим влияние на износ каната в подъемной системе мобильных буровых установок, является ударное бурение в горизонтальных скважинах. Когда за счет кинетической энергии бурильной колонны пытаются компенсировать недостаточную нагрузку на долото — инструмент, предназначенный для выдалбливания отверстий. В таком случае значительно снижается ресурс талевого каната, а его проволоки быстро повреждаются», — объясняет заведующий кафедрой «Горная электромеханика» Пермского Политеха Геннадий Трифанов.
Таким образом, на мобильных буровых установках необходимо использовать специальные талевые канаты с металлическим сердечником или аналогичные им по конструкции импортные канаты и увеличить диаметр шкива, чтобы уменьшить истираемость каната. Кроме того, буровым бригадам необходимо повышать качество контроля состояния и наработки талевых канатов, опираясь на данные современных измерительных комплексов.
