Лебедки каротажных подъемников

Лебедки тяжелого типа. Спуск и подъем каротажного кабеля производится при помощи лебедки (спуско-подъемного агрегата).

В зависимости от необходимой длины и типа кабеля (трехжильный, одножильный) применяют лебедки различных размеров и конструкции.

Основными частями лебедки являются рама (станина), барабан, на который наматывается кабель и привод для вращения барабана. Барабан состоит из цилиндра (бочки) и двух щек (шайб) со ступицами и полуосями. Барабан снабжается тормозом, состоящим из двух (реже одной) стальных лент с наклепанным на них слоем феррадо, охватывающих щеки барабана; для этой цели щеки снабжаются ободом с канавкой для ленты.

Для вращения барабана лебедки обычно используют ходовой двигатель автомобиля, на котором монтируют лебедку. Передача вращения от двигателя к барабану лебедки осуществляется при помощи коробки отбора мощности.

Для вращения барабана лебедки в некоторых случаях используют также электродвигатель, отдельный автомобильный двигатель, а при лебедках с малым количеством кабеля ручной привод.

В передачу от двигателя к барабану лебедки вводится кулачковая или фракционная муфта для отключения привода от барабана при спуске кабеля, а также редуктор. Скорость вращения барабана и перемещение кабеля регулируется изменением передаточного числа от двигателя к барабану лебедки при помощи редуктора, а при работе с двигателем автомобиля обычно еще и при помощи коробки передач, входящей в передачу от двигателя к барабану.

Для присоединения проводов от измерительной схемы к жилам кабеля, намотанного на барабан лебедки, последнюю снабжают коллектором.

В практике промысловой геофизики наиболее широко применяются лебедки ЛКМ-2000 и ЛКМ-3000 (Мытищинского приборостроительного завода), рассчитанные на трехжильный кабель в оплетке и шланге. Устройство этих лебедок одинаково; они отличаются лишь размерами.

Рама лебедки выполнена четырьмя швеллерами, скрепленными сваркой.

Барабан лебедки состоит из стальной трубы диаметром 325 мм, приваренных к ней ступиц стального литья и закрепленных на них. Щеки снабжены усиливающими их радиальными и поперечными ребрами и ободом. На одной щеке установлено цепное колесо, при помощи которого передается вращение барабану и храповое колесо, служащее для удержания барабана от раскручивания при прекращении подъема или длительных остановках.

На полуосях, которыми заканчиваются ступицы, установлены подшипники: каждый из них крепится в продольных пазах рамы лебедки. Подшипники могут перемещаться по раме лебедки, чем обеспечивается регулирование натяжения приводной цепи к цепному колесу барабана.

Лебедка оборудована двумя ленточными тормозами, охватывающими щеки барабана по ободу; одновременная работа тормозных лент обеспечивается регулированием тормозных стяжек и наличием тормозного балансира. Управление тормозом производится при помощи рычага, имеющего фиксатор. Для уменьшения трения лент при невключенном тормозе установлены отжимы тормозной ленты.

На лебедке установлен укладчик кабеля: приводимый в действие вручную при помощи штурвала с поста управления лебедкой.

С одного из концов оси барабана установлен кольцевой коллектор.

Для работы с трехжильным кабелем в скважинах малой глубины предназначается лебедка ЛКМ-900.

Для работы с одножильным бронированным кабелем КОБД-4 обычно применяют лебедку ЛПМ-3, общий вид которой показан на рисунке 4, конструкция двухскоростного редуктора - на рисунке 5. Лебедка ЛПМ-3 отличается от рассмотренных выше лебедок габаритами, большой прочностью и наличием автоматического водильника. Водильник имеет каретку с роликами, направляющими кабель. Каретка перемещается в соответствии с движением оси барабана при помощи передачи от нее к каретке, содержащей червячный редуктор и две цепные передачи. Передача выбрана такой, чтобы при одном обороте барабана смещение каретки водильника было равно диаметру кабеля; это обеспечивается подбором цепных колес для цепной передачи и числом звеньев этой передачи.

Ввиду того, что смещение водильника при одном обороте барабана лебедки не совсем точно равно диаметру кабеля (неточности подбора передачи, отклонение диаметра кабеля от номинального значения), а также вследствие нарушений укладки кабеля у щек барабана часто возникает несоответствие положения водильника и места намотки кабеля на барабан. Для исправления укладки кабеля водильник может быть отключен от оси барабана (для этого надо штурвал потянуть на себя) и при помощи штурвала приведен в действие вручную.

Для работы в скважинах очень большой глубины применяют соответственно лебедку ЛКМ-4000 под трехжильный кабель и лебедку ЛКМ-6000 на одножильный бронированный кабель.

Рис.4. Лебедка ЛПМ-3 (без редуктора) а – вид сбоку; б – вид с места управления; 1-рама; 2- болты для крепления лебедки; 3- корпус подшипника; 4- подшипник; 5- барабан; 6- стуница барабана; 7-щека; 8- ребра щеки; 9- ниточка для тормозной ленты; 10-ценное колесо z =65; 11-храновое колесо; 12- управление храновым колесом; 13-кольцевой коллектор; 14-подшипник; 15-червячный редуктор привода подшипника; 16- ценная передача к водильнику; 17-штурвал водильника; 18- тормоз; 19-рычаг управления тормозом; 20-сквозные болты для крепления подшипника; 21- упорные болты для крепления подшипника; 22-защитный кожух

Рис.5. Двухскоростной редуктор, разрез по оси главного вала 1-входной вал соединяемый с карданным валом; 2- ведущая коническая шестерия, z =6; 3- фланец; 4- главный вал; 5- ведовая коническая шистерия, z =40; 6-цилиндрическая шестерия, соединяемый тор, разрез по оси главного вала.подшипника; 21-z =30; 7- цилиндрическая шестерия, z =75; 8-кулачковая муфта; 9-нидка переключателя

Лебедки легкого типа.Для каротажа неглубоких скважин (глубиной до 100 - 300 м) применяют лебедки легкого типа с ручным приводом.

Лебедка ЛК-5 /0,4-1 ( или ЛМ-400) рассчитана на кабель КТШ-0,3. Ее рама сварная из 25-мм труб; цилиндр барабана алюминиевый. Тормоз состоит из двух колодок с феррадо, прижимаемых при помощи рычага и кулачка к одной из ступиц барабана. Для вращения барабана на приводной вал, связанный цепной передачей с барабаном, или непосредственно на ось барабана насаживается ручка. Лебедку ЛК-5/0,4-1 перевозят на подручном транспорте.

Лебедка ЛК-20/1-8 имеет сварную раму из углового железа и труб. Цилиндр барабана укреплен между стянутыми болтами сварными ступицами, с которыми скреплены сварные щеки. Ступицы переходят в полуоси, вращающиеся в шарикоподшипниках, установленных на укосинах рамы. Лебедка имеет основной и дополнительный валы. На каждом из них находится по цепному колесу, связанному цепной передачей с соответствующим цепным колесом на барабане. Вращение производится при помощи ручки, насаживаемой на основной или дополнительный вал (большая или мелкая скорость подъема кабеля). Для переезда и ра боты на буровой лебедку устанавливают в кузове автомобиля и крепят к полу.

Коллектор лебедки

Для подключения проводов к внутренним концам жил намотанного на барабан кабеля служит коллектор. Коллектор состоит из подвижной части, связанной с барабаном лебедки (обычно его осью), и неподвижной части - корпуса, закрепленого на раме лебедки (чаще всего на корпусе подшипника). На одной из этих частей - подвижной - имеются изолированные от остальных частей кольца,по которым скользят щетки. К кольцам подведены жилы кабеля; щетки соединяются с измерительной схемой на поверхности.

Известно большое число различных конструкций коллекторов; рассмотрим некоторые из них.

Кольцевой коллектор.Подвижной частью в кольцевом коллекторе является диск с кольцами, к которым подключены жилы кабеля. Кольца изолированы друг от друга воздушными прослойками, а от диска - эбонитовыми втулками. По кольцам скользят щетки, держатели которых установлены на корпусе коллектора (рис.6).

Жилы кабеля крепят к кольцам диска при помощи установленных на них латунных втулок зажимными винтами.

Для лебедок, рассчитанных на трехжильный кабель, применяют коллектор с тремя кольцами, а для лебедок, рассчитанных на одножильный кабель, коллектор с двумя кольцами (жила и броня).

Рис.6. Кольцевой коллектор 1-кольца; 2-щеткодержатель; 3- фасонная гайка; 4-корпус коллектора; 5-крышка; 6 и 7-винты; 8-сальник; 9- ступица барабана лебедки; 10-подшипник барабана лебедки

Коллектор КЦ-4. В коллекторе КЦ-4 подвижной частью является составной барабан, на котором расположены три изолированных от корпуса кольца; к кольцам подведены соответствующие жилы кабеля. По кольцам скользят щетки, установленные в щеткодержателях, размещенных на кожухе коллектора.

Коллектор КП.Основной частью коллектора является эбонитовый диск, по которому установлены три рабочих латунных кольца. Диск прикреплен к корпусу подшипника барабана и является неподвижым. По кольцам диска скользят щетки, устаовленые в щеткодержателях, свя-

занных с осью барабана; к щеткодержателям подводят жилы кабеля. Выводами коллекторов являются гнезда, соединенные с рабочими кольцами диска. Преимуществом коллектора КП является легкость раздельной проверки изоляции кабеля и коллектора: для этой цели достаточно отсоединить концы жил от щеткодержателя.

Ртутный коллектор. Ртутный коллектор состоит из разъемного герметичного корпуса, изготовленного из изоляционного материала, и вала, на котором установлены изолированные от корпуса и между собой диски из нержавеющей стали; каждый из них соединен с какой-либо из жил кабеля. В корпусе коллектора против каждого диска имеется выточка, в которую налита ртуть; нижние края дисков погружаются в ртуть, которая соединяет их с выводами коллектора. Ртутный коллектор ранее устанавливался на лебедках ЛКМ и ЛПМ.

Коллектор других типов.. Для обеспечения хорошей изоляциитокопроводящих частей коллектора разработаны опытные образцы герметических и маслонаполненных коллекторов. С целью увеличения надежности контакта вместо одной применяют несколько щеток.

Во избежание искажения результатов измерений токопроводящие цепи коллектора должны быть хорошо изолированы (сопротивление изоляции не менее 20 МОм) от корпуса и друг от друга.

Блок-баланс

Блок-баланс служит для направления кабеля в скважину. Он состоит из ролика, по которому кабель направляется в скважину, и подставки для ролика, устанавливаемой над устьем скважины (см. рис.7).

При помощи ролика блок-баланса определяют длину спущенного в скважину кабеля и осуществляют перемещение носителя информации регистрирующего прибора. Кроме того, на блок-балансе контролируют натяжение кабеля.

Рис.7. Блок-баланс наземный с приборами а- вид с левой стороны; б- вид в сторону подьемника; 1- рама; 2- стойка; 3- ролик; 4- короткая щека; 5- удлененная щека; 6- датчик натяжения; 7- держатель; 8- датчик глубин; 9- счетчик глубин; 10- магнитный меткоуловитель; 11- размагничивающее устройство

Подставка блок-баланса для кабеля в мягкой оплетке укрепляется на салазках; изготовляется из кусков углового железа, скрепленных сваркой. Салазки снабжены поперечной планкой, упирающейся во вкладыши стола ротора бурового станка при установке на нем блок-баланса и предотвращающей его смещение во время работы. Ролик блок-баланса, для облегчения веса отливается из алюминия, вращается на оси, имеющей угловые вырезы, при помощи которых она насаживается на ребра призм, укрепленных на подставке.

Для предотвращения от соскальзывания концы оси иногда охватывают скобами, закрепляемыми при помощи винтов с барашками.

По ободу ролика имеется желоб для кабеля. Диаметр ролика по дну желоба взят таким, что один его оборот соответствует прохождению 1.5 м кабеля (обычно диаметр ролика по дну желоба равен 456 мм). Ролик может быть снабжен корректором длины кабеля, прошедшего через него за один оборот. Корректор представляет собой вкладыш, прикрепляемый ко дну желоба ролика. Изменение длины кабеля, соответствующей одному обороту ролика, достигается изменением толщины прокладки, помещаемой между вкладышем и дном желоба.

С осью ролика жестко связаны две щеки, на каждую из которых может быть установлен датчик глубин или счетчик оборотов ролика. При установке на щеке ролика датчика глубин (счетчика оборотов) шестерня на его вводном валике входит в зацепление с шестерней z=60 ролика (такие шестерни установлены с каждой его стороны). В результате этого вращение ролика передается датчику глубин (счетчику оборотов).

Блок-баланс для бронированного кабеля отличается от описанного тем, что его ролик стальной, желоб сделан под бронированный кабель, а диаметр ролика увеличен так, что при одном обороте ролика через него проходит 2 м кабеля. В соответствии с этим шестерни на оси ролика, служащие для передачи вращения ролика датчику глубин и счетчику, имеют число зубьев z = 80.

Между нижним концом щек и салазками устанавливают динамометр, регистрирующий натяжение кабеля.

При работе на буровой блок-баланс устанавливают на роторный стол так, чтобы поперечная планка салазок упиралась во вкладыши ротора; после чего роторный стол поворачивают, пока ролик не займет требуемого положения относительно лебедки. Для закрепления блок-баланса кладут на передние концы салазок доску и прижимают ее грузом (ставят на нее бурильную или рабочую трубы).

После установки блок-баланса на роторе следует исключить возможность вращения ротора, так как его поворот может привести к соскакиванию кабеля с ролика. При работе на больших глубинах блок-баланс дополнительно крепят растяжками. При отсутствии ротора блок-баланс крепят к полу буровой вышки при помощи костылей и скоб.

Для работы в обсаженных скважинах и через бурильные трубы применяют блок-баланс, у которого подставка представляет собой патрубок с кронштейном, снабженный призмами, на который опирается ось ролика. Ролик имеет такое же устройство, как и обычно. Такой блок-баланс иногда называют блок-трубой.

Блок балансы других типов . В блок-балансе станции фирмы Лейн Уэлс ролик подвешивают на подъемный крюк или на перекладину, укладываемую на стропы подъемного бурового устройства, посредством сильной пружины, служащей в качестве индикатора натяжения кабеля.

Блок-баланс закрепляется оттяжками (см. рис. 8).

Рис. 8. Подвесной блок-баланс. 1 – кабель; 3а - подвесной ролик; 4 – динамометр; 5 - мерный ролик.

В блок-балансе фирмы Ман-Клюу тоже применяют подвесный ролик; натяжение определяется при помощи электронного индикатора.

Длину прошедшего в скважину кабеля определяют при помощи мерного колеса, устанавленного в задней части автомобиля на валу, расположенном параллельно оси лебедки. Во избежание проскальзывания кабель делает около ролика полный оборот.

В блок-балансе фирмы Халлибуртон, устанавливаемом на подставке у устья скважины, кабель также делает полный оборот около ролика блок-баланса. Диаметр ролика увеличен, что повышаетточность определения длины кабеля и позволяет обходиться без меток.

Ряд геофизических работ, особенно при исследовании эксплуатационных скважин или скважин, осложненных высокими пластовыми давлениями, проводятся при герметизации устья скважины с помощьюлубрикаторов. На рисунке 9 изображен лубрикатор ВНИИ марки

Л-4, установленный на фланце арматуры скважины.

Скважинный прибор на кабеле вводят вначале в приемную камерулубрикатора, а затем, открыв подлубрикаторную задвижку, спускают в скважину. Ввод кабеля в лубрикатор герметизируется сальником. Имеются лубрикаторы различных типов, применяемые при разных давлениях в скважине. Для работы с герметизированным устьем используют также устьевые сальнки.

Рис.9. Общий вид лубрикатора Л-4 1- основание; 2-мерный ролик; 3-приемная камера; 4-кронштейн; 5-сальник; 6-верхний ролик; 7-кабель; 8-червячное колесо с кронштейном для установки приемной камеры.

Определение глубин

Для передачи на расстояние вращения блок-баланса к счетчикам глубин и лентопротяжным механизмам регистраторов применяют дистанционную систему, представляющую собою сельсинную передачу, которая состоит из сельсин-датчика СД и одного или нескольких

сельсин-приемников СП, представляющих собой электродвигатели переменного тока с двухполюсными статорами и трехфазными роторами. В качестве датчика обычно используют сельсин ДИ-511. Приемником служит сельсин СС-501. Принципиальная электрическая схема включения сельсинной передачи показана на рисунке 10.

Если роторы датчика и приемника находятся в идентичных положениях по отношению к статорам, то возбуждаемые в их обмотках ЭДС одинаковы и противоположны по знаку, так как обмотки двигателя включены навстречу друг другу. Если ротор датчика повернуть на

некоторый угол, равновесие нарушится, и в обмотке двигателей возникнет ток. Этот ток, пройдя по обмотке ротора сельсин-приемника, при взаимодействии с электрическим полем системы создаст вращающий момент. Под действием этого вращающего момента ротор приемни-

ка повернется на тот же угол, что и ротор датчика. Таким образом, вращение ротора датчика приводит к строго согласованному вращениюротора приемника.

Рис.10 Принципиальная электрическая схема сельсинной передачи

В промыслово-геофизических

станциях при исследовании скважин

к сельсин-датчику, установленному

на блок-балансе, подключают три

сельсин-приемника, которые посредством

передач приводят в обращение счетчик

глубин в кабине лебедчика, счетчик

глубин на контрольной панели в лаборатории, лентопротяжный механизм регистратора.

Датчик глубин представляет помещенный в защитный кожух датчик дистанционной передачи - сельсин ДИ-511. Ротор сельсина передачей 4:1 связан с вводным валиком датчика глубин, на котором закреплена шестерня z = 40. При установке датчика глубин на щеке ролика эта шестерня сцепляется с шестерней ролика; передаточные числа от оси ролика к ротору сельсина таковы, что при прохождении через ролик 1 м кабеля ротор сельсина делает четыре оборота.

На датчике глубин расположены соединительные муфты для подключения к нему приборов на буровой (выносного динамика на буровой или пульта сигнальнопереговорного устройства, датчика натяжения, автоматического меткоуловителя или кнопки метки, заземления) и соединения схемы датчика глубин со схемой станции.

Вследствие отклонения диаметра кабеля от требуемого значения, износа его и желоба ролика блок-баланса, а также вследствие проскальзывания кабеля без проворота ролика наблюдается разница между длиной кабеля, соответствующей одному обороту ролика и требуемым значением (1.5 или 2 м). Поэтому этот способ определения глубин носит вспомогательный характер.

Для более точного определения глубин при каротаже применяют способ магнитных меток, наносимых непосредственно на кабель.

Для считывания магнитных меток предназначен датчик магнитных меток ДМГ-1, рассчитанный на применение в автоматических каротажных станциях. Датчик формирует сигнал "метка глубины", когда напряженность поля меток глубин в зоне их считывания превышает пред-

варительно установленный уровень.

Особенностью датчика являются широкий диапазон допустимых скоростей движения кабеля и электрическая компенсация внешних электромагнитных полей. Датчик состоит из магнитно-модуляционного преобразователя, устанавливаемого на устье скважины в точке отсчета глубины, и блока считывания меток, размещаемого в стан-

ции.