Элеватор в бурении является одной из главных деталей установки. Его основное назначение — захват трубы и ее фиксация в висячем положении при выполнении поднятия и опускания оборудования в скважине. Также элеватор применяют для свинчивания и отвинчивания трубных механизмов, что облегчает и повышает скорость выполнения работ. В зависимости от назначения буровой конструкции (нефтянка, добыча пород или воды и т.д.) элеваторы разделяют на трубные и штанговые. Обсудим, какие еще есть виды изделий, принцип действия, где применяются, а также их достоинства и недостатки.

Типы элеваторов

Прежде чем рассмотреть разнообразие типов элеваторов, ознакомимся, как они устроены. Внешне конструкция представляет собой захват с крепежными деталями, которые нужны для соединения элеватора с приводными элементами оборудования.

Основными комплектующими самой распространенной конструкции являются:

1. Створки. Они захватывают колонну и удерживают ее за счет высокой силы трения. Именно на створки приходятся сложные и большие усилия.
2. Замок. Применяется для блокировки перемещения створок после их закрытия и для их разведения после открытия. Также деталь обеспечивает качественную фиксацию колонны. Замок состоит из двух перемещающихся деталей, расположенных на одной оси с запасом хода, запорной пружины, которая предотвращает выпадение трубы и рукоятки, упрощающей управление замком. Сейчас в установках используется облегченная блокировка замка, добиться которой получается за счет силы тяжести, воздействующей на колонну.
3. Штропы (в зависимости от назначения оборудования вместо штроп может быть серьга). Элемент представляет собой петли из металла, с их помощью элеватор соединяют с приводным механизмом установки и фиксируют их с помощью стяжки. В конструкции может использоваться как один штроп, так и два.
4. Корпус. Он состоит из двух частей (правая и левая), которые соединены осью. С ее помощью корпус легко открывается и закрывается. К корпусу крепятся: предохранитель, подвижные элементы и штроп. В связи с этим корпус должен быть очень прочным. По центру конструкции есть отверстие для колонны.

Корпус и замок являются основными элементами элеватора, поэтому к ним предъявляют особые требования.

Изделия имеют несколько разделений на типы. В зависимости от того, какого вида используется захватываемая колонна, производится разделение на трубные и штанговые. Первые в свою очередь подразделяются на категории по виду используемых труб: Насосно-компрессорные, бурильные и обсадные. Также производится классификация элеваторов по конструкции на: одно- и двухштропные.

Еще одно разделение трубных элеваторов — по типу фиксации и удержания колонны: под муфту, за тело трубы и под высадку трубы. Первый вид является самым распространенным и используется для подъема и спуска муфтовых конструкций. Второй вид применяют для безмуфтовых труб, а также для колонн с большой контактной нагрузкой. Последний вид используют для фиксации труб с наружной высадкой.

Следующий параметр разделения — по типу работы:

1. Ручной. Элеватор надевает и снимает человек. Их чаще используют на мобильных установках, например, УРБ.
2. Полуавтоматический. Надевается элеватор также вручную, а отсоединяется автоматически.

Также элеваторы разделяют по следующим принципам: размер диаметра колонны; грузоподъемность, показатель очень важен при выборе элеватора для установок с талевой и отбойной системой; типу захвата трубы: под муфту или высадку; типу привода: гидравлический, пневматический и ручной; устойчивости к низким температурам.

Это не все параметры, по которым разделяются элеваторы, а только основные. Отдельными видами признаны фарштуль, используют в нефтедобывающих установках и имеют замковое соединение; кольцевой, для колон с резьбовым соединением; вертлюжные, применяются для легких установок, у которых детали соединяются резьбой.

Популярные модели элеваторов

Рассмотрим самые востребованные типы конструкций и их особенности.

ЭТА

Относятся к модернизированным одноштропным моделям с автоматическим захватом. Используют при выполнении работ с фиксацией под замок или муфту для крепления колонн массой 32 и 50 тонн при их подъеме и опускании. Подходят для труб как для с автоматическим, так и ручным резьбовым соединением. Сфера применения установок с элеваторами типа ЭТА-М: исследование и восстановление скважин по добыче газа или нефти. Конструкция используется для выполнения скважин со средним и холодным климатом.

Трубный ЭТАД 50, 80, 100

Модель относится к двухштропным изделиям с автоматическим замком и захватом под запорное устройство или муфту. Используют элеватор для фиксации бурильных и колонн насосно-компрессорных труб (НКТ) массой 50, 80 и 100 тонн, как с вертикальным удержанием, так и с использованием крепления на специальную конструкцию. Применяют установки при исследовании и восстановлении газовых и нефтяных скважин со средним и холодным климатом.

ЭХЛ

Применяют для крепления бурильных труб и НКТ массой от 10 до 40 тонн для их подъема и опускании во время выполнения текущего или капитального восстановления нефтяных и газовых скважин. Выделяются плавным перемещением запорного устройства. Чтобы открыть или закрыть замок достаточно повернуть рукоятку, а благодаря предохранительному устройству колонна фиксируется надежно.

Литой ЭН

Конструкцию используют для фиксации обсадных труб при их подъеме и опускании во время бурения. Подходят для применения в среднем климате.

Корпусной КМ

Модели выпускают с грузоподъемностью от 125 до 320 тонн. Их используют для фиксации и удержания обсадных труб и бурильных колонн при их подъеме и опускании.

С захватом ЭЗН

Элеваторы с такой конструкцией применяют для фиксации труб массой от 15 до 50 тонн и удержания их на весу при оформлении скважин.

ЭГ

Модель предназначена для фиксации и удержания на весу труб с небольшим диаметром и массой от 16 до 80 тонн для оформления скважин небольшой глубины. Конструкцию используют для свинчивания и отвинчивания насосно-компрессорных труб ручным способом.

ЭШН, ЭШ, ВМ, ЭША

Это модели штанговых элеваторов. Их применяют для фиксации и удержания штанг при выполнении текущем восстановлении скважины. Труба крепится к элеватору с помощью втулки и штопора. В данную разновидность также входит модель ЭПШ, которая предназначена для выполнения глубинных работ.

Центральнозамковый ОСМ

Применяют для конструкций с разными резьбовыми соединениями и типоразмерами. Грузоподъемность модели рассчитана до 100 тонн. Элеватор состоит из двух частей практически одинаковой массы, которые обеспечивают легкое открытие и закрытие замка, а специальная защелка предотвращает открытие конструкции в процессе осуществления работ. Закрывается элеватор автоматически, а открывается вручную.

Для НКТ с автоматическим креплением

По назначение и конструкции модель идентична ОСМ, но обладает следующими отличительными признаками: захват колонны происходит по всей окружности, благодаря задвижке элеватор не открывается, даже если нагрузки нет, при нагрузке фиксация конструкции усиливается за счет защелки и удобная форма рукоятки, отвечающей за управление запорным механизмом.

Универсальный

Модели оснащены дополнительным блокирующим устройством, которое срабатывает после захвата трубы. Также прилагаются запасные захваты. Конструкция выделяется не только универсальностью использования, но и высокой безопасностью и надежностью.

Выбор типа элеватора для буровой установки зависит от назначения оборудования (добыча нефти, воды, пород, строительство и т.д.), условий климата, нагрузки на колонну и ее вида.

Принцип работы

Элеваторы в буровых установках предназначены не только для захвата колонн с фиксацией и перемещения труб, но и спуска или подъема элементов оборудования, а также для соединения и разъединения комплектующих трубопровода. Элеватор является своеобразным запорным устройством, который захватывает трубу и удерживает ее в прочном корпусе за счет замка.

Принцип работы ручного элеватора заключается в следующем. Чтобы его открыть, для извлечения трубы, необходимо повернуть рукоятку замка по часовой стрелке. В результате обсадная труба освободится от левой части корпуса элеватора. Далее нужно повернуть скобу с помощью специальной ручки против часовой стрелки. В результате центр тяжести переместится в сторону замка и элеватор раскроется без прикладывания усилия. После этого труба легко извлекается.

Чтобы зафиксировать трубу в элеваторе, ее необходимо установить по центру конструкции, между левой и правой частями. Это поможет переместить центр тяжести изделия к трубе, в итоге при закрытии замка с помощью рукоятки не понадобятся большие усилия.

При использовании полуавтоматического элеватора верховой рабочий не требуется. Прежде чем рассмотреть особенности работы прибора обсудим, как он устроен. Внешне — это кольцо с отверстием и затвором. Крепится конструкция к установке с помощью серьги. Принцип работы следующий. Колонну с элеватором с помощью лебедки опускают к трубе. При ее захвате автоматически срабатывает затвор, который прочно фиксирует трубу. После окончания манипуляций, чтобы отсоединить трубу, необходимо вручную открыть затвор.

Элеватор позволяет поднимать буровые трубы на большие высоты и опускать их глубоко в землю, поэтому конструкция должна отвечать следующим требованиям:

1. Все детали элеватора выполняются с высокой точностью. Даже небольшая погрешность в одном элементе может стать причиной заклинивания трубы и выходом из строя всей буровой установки.
2. Все комплектующие изготавливаются из прочных сплавов, выдерживающих большую нагрузку.
3. Четко проработанная конструкция. Замок элеватора должен обеспечивать 100% гарантию качественного захвата и фиксации труб, даже их поверхность загрязнена.
4. Надежное функционирование всех элементов конструкции в условиях низких температур, а также их повышенного загрязнения нефтью, солями и т.д.
5. Выдерживание высокой динамической нагрузки, так как выполнение бурильных работ часто сопровождается ударами и рывками.
6. Простота и быстрота установки и эксплуатации.
7. Выступающие детали должны отсутствовать, иначе они могут зацепить одежду рабочего (опасно серьезными травмами) или стать причиной заклинивания установки.

Элеватор любого типа должен отвечать перечисленным требованиям, от них зависит безопасность работы персонала, производительность и долговечность буровой установки.

Также высокие требования предъявляются запорному устройству. Конструкция должна хорошо выносить многократные открывания и закрывания, точно показывать в каком положении находится замок (открыт или закрыт), иметь защиту от случайного открытия. Кроме этого, при закрытии замка должен издаваться щелчок, а также закрытие должно быть видно было визуально. Не последний фактор, замок должен позволять открывать и закрывать его в рукавице одной рукой, что является важным фактором обеспечения безопасности рабочего.

Применение в разных отраслях

Благодаря большому разнообразию типов элеваторов, их применяют практически во всех отраслях. Больше всего механизм востребован в нефтяной промышленности. С трубных элеваторов совершают подъем добытого материала на поверхность, также используют для выполнения разнообразных манипуляций в скважине. Конструкция надежно фиксирует трубу, что обеспечивает извлечение нефти без риска потери продукта и аварии.

Элеваторная подъемная система применяется в строительстве. Их используют для подъема труб различного веса (в том числе и тяжелых) как внутри строящихся зданий, так и снаружи. Кроме этого, в строительстве бурильные установки с элеватором нужны для создания скважин фундамента. Есть конструкции с элеваторами, применяемых для создания небольших скважин вдоль автомобильных и железнодорожных трасс для установки в них столбов.

Буровые конструкции с элеваторами, например, одноштропными, применяют с целью изучения состава грунта. Например, на выбранном участке решено возвести здание, проложить дорогу, необходимо оценить какую нагрузку выдержит данная поверхность, как глубоко расположены подземные воды и т.д.

Еще одна отрасль — геологоразведка. Благодаря элеваторам, выдерживающим больший нагрузки, буровые установки могут создавать скважины даже в твердом грунте и на большие глубины, дополнительно поднимать изучаемый материал на поверхность.

Корпусные элеваторы применяются в буровом оборудовании, используемом для создания водозаборных скважин. Вода может требоваться для обеспечения ею жилых домов, при планировании строительства сельскохозяйственных учреждений, для добычи энергии с помощью воды и т.д. Также скважины позволяют изучить состав воды на пригодность ее к дальнейшему применению.

Элеваторы помогают создавать и обслуживать скважины укрепляющие береговые линии или песчаные склоны. Это не все, а только основные сферы применения элеваторов, например, конструкции используют также в шахтах, при создании тоннелей и другие отрасли.

Достоинства и недостатки

Колонные элеваторы для буровых установок обладают следующими преимуществами:

1. Безопасность. Элеваторы надежно фиксируют трубу любой тяжести, поэтому вероятность получения травм рабочими при выполнении операций практически равно нулю.
2. Легкость и удобство управления. Это способствует ускорению производства, а значит росту прибыли.
3. Быстрота захвата трубы или штанги, что повышает производительность. Данный пункт особенно важен при выполнении работ в большом объеме.
4. Простота эксплуатации и отсутствие прикладывания больших усилий, чтобы открыть и закрыть конструкцию.
5. Вероятность заклинивания конструкции и развития аварий минимальная. В результате срок эксплуатации установки увеличивается.
6. Подъем добытого материала без потерь, например, нефти и других исследуемых или добытых материалов.
7. Долговечность. Элеваторы изготавливают из очень прочного металла, устойчивого к износу и выдерживающего большие нагрузки.
8. Морозоустойчивость. Конструкции не ломаются при низких температурах.
9. Наличие фиксаторов, которые дополнительно удерживают трубу в конструкции.
10. Универсальность. Элеваторы могут поднимать трубы с разным диаметром и длиной благодаря захватам, которые подстраивают конструкцию под размеры трубы.
11. Небольшой вес и размеры. В результате конструкция не перегружает установку.
12. Сокращение числа сотрудников и повышение скорости подъема и спуска конструкции.
13. Многообразие классификаций по типам, что позволяет подобрать изделия для любой отрасли.

Небольшое заключение. Элеваторы имеют большое значение для буровых установок — они упрощают работу, повышают производительность и безопасность работы. К минусам конструкции относят необходимость тщательного обслуживания, что повышает стоимость их содержания.

Обслуживание и ремонт

Стабильное функционирование элеватора в первую очередь обеспечено качественным проектированием конструкции. Также за бесперебойность отвечает правильный подбор: типа элеватора, с учетом установки и вида выполняемых работ, оснащение фиксаторами, системой автоматизации управления и использованием механизмов очистки воздуха от загрязняющих веществ для повышения безопасности работников.

Даже если элеватор отвечает перечисленным характеристикам, чтобы он прослужил долго, необходимо обеспечить правильное обслуживание и своевременную замену поврежденных деталей. Для этого в первую очередь проводят регулярную диагностику, которая включает проверку технической документации, а также проведение визуального осмотра и измерение соответствия с помощью приборов.

После этого элеватор разбирают на главные узлы, для выполнения более тщательного осмотра. При выявлении повреждений, производится ремонт. Если все узлы целые, то выполняется их очистка и промывка. Далее осуществляется сборка и корректировка работы конструкции, особое внимание уделяется фиксирующим частям и механизации. После сборки делается проверка элеватора на грузоподъемность, которая указана в паспорте.

Если все данные соответствуют заявленным, производится смазывание деталей защитными средствами, продлевающих срок службы конструкции. После завершения работ выдается документ о проверке или ремонте элеватора, а также озвучивается цена. Выполняют обслуживание и ремонт соответствующие компании с наличием документов и оборудования для проведения работ.

При обслуживании элеватора рекомендовано выполнять проверку всей буровой установки, в которую включены следующие манипуляции:

1. Очистка поврежденной зоны от грязи и масел.
2. Оценка состояния крепежных элементов и стопорения. При необходимости осуществляется их замена.
3. Проверка контрольных приборов и оборудования на соответствие паспортным данным. Измеряемые величины должны соответствовать указанным в паспорте.
4. Оценка качества работы тормозной и пусковой систем.
5. Проверка надежности натяжения тросов и ремней.
6. Диагностика работы гидро- и пневмосистемы.
7. Исследование щитов и клапанов на наличие повреждений и износа.
8. Оценка качества смазки, при необходимости ее заменяют. Иначе движущиеся детали может заклинить.

Особое место уделяется быстро изнашиваемым деталям, чаще их демонтируют и устанавливают новые. После этого промазывают все элементы конструкции смазывающими и защитными средствами.

Чтобы элеватор прослужил долго без ремонта, важно купить его у проверенного производителя, также управлять конструкцией должен квалифицированный бурильщик, но самое главное — необходимо обеспечить качественное обслуживание, которое возможно только на предприятиях с наличием сертификатов на предоставление данной услуги и оборудования.