Мобильная буровая установка (МБУ) ZJ-20 производится в Китае и широко распространена по всему миру, в том числе и в России, так как она была специально разработана с расчетом возможности эксплуатации при низких температурах, в том числе на Крайнем Севере. МБУ ZJ-20 позволяет проводить бурение на глубину до 2000 м.
Тормоз водяного охлаждения WCB 224 на мобильной буровой установке ZJ-20 исполняет роль главного (роторного) тормоза и является одним из самых критичных узлов безопасности и управления в процессе бурения. Его часто называют «сердцем» буровой лебедки.
Назначение и основные функции тормоза WCB 224
1. Основная роль: Управление скоростью спуска буровой колонны
Это самая главная задача. Буровая колонна (соединенные между собой трубы + долото) на глубине в тысячи метров может весить десятки и сотни тонн. Просто так отпустить ее нельзя — она разовьет огромную скорость и разрушит все на своем пути внизу.
Как это работает: Тормоз WCB 224, используя принцип гидродинамического торможения, создает контролируемое сопротивление на барабане лебедки. Оператор-бурильщик, регулируя подачу воды в тормоз, может плавно спускать многотонную колонну с безопасной скоростью (сантиметры в секунду), точно позиционируя ее.
2. Ключевая функция безопасности: Аварийное удержание и остановка
Удержание колонны на весу: Когда бурение остановлено, именно этот тормоз должен надежно удерживать всю подвешенную колонну в скважине в течение часов, дней или даже недель.
Остановка при обрыве или аварии: В случае нештатной ситуации (например, обрыв талевого каната) или необходимости экстренно остановить спуск, WCB 224 должен мгновенно и гарантированно зафиксировать колонну.
3. Роль в технологическом процессе бурения
Приложение нагрузки на долото: Во время самого процесса бурения необходимо подавать колонну вниз с определенной силой, чтобы долото эффективно разрушало породу. Точное дозирование этой осевой нагрузки (вес на крюке) также осуществляется через управление тормозом WCB 224.
Демпфирование колебаний: Колонна в скважине — это гигантский маятник, подверженный вибрациям. Тормоз помогает гасить эти колебания, обеспечивая стабильность процесса.
Почему именно водяное охлаждение и модель WCB 224?
Водяное охлаждение (Water Cooled Brake): При спуске или торможении огромная кинетическая энергия колонны преобразуется в тепловую. В фрикционных тормозах это привело бы к мгновенному перегреву и выходу из строя. В WCB тепло отбирается циркулирующей водой, что позволяет тормозить длительно и с постоянной эффективностью, выдерживая экстремальные тепловые нагрузки. Это критически важно для глубокого бурения.
Модель WCB 224: Цифры в конце модели, как правило, указывают на размеры или момент. Для буровой ZJ-20 (номинальная глубина бурения ~2000 метров) тормоз WCB 224 выбран по расчетному тормозному моменту, который должен превышать максимальный крутящий момент, создаваемый весом колонны на барабане лебедки. Это стандартизированный, надежный и мощный агрегат, рассчитанный на нагрузки, характерные для данного класса буровых установок.
Можно представить себе спуск тяжелого груза на тросе с высокой башни. Если просто отпустить лебедку, груз разобьется. Если использовать сухой фрикционный тормоз (как в автомобиле), он сгорит после нескольких таких спусков. WCB 224 — это мощная, охлаждаемая водой гидротурбина, которая превращает опасную энергию падающего груза в контролируемое движение и тепло, которое безопасно отводится водой.
Тормоз WCB 224 на буровой ZJ-20 — это не просто «тормоз». Это высокоточный орган управления, критический узел безопасности и главный механизм преобразования энергии, который обеспечивает возможность контролируемого спуска, удержания и точной подачи многотонной буровой колонны на большие глубины. Его надежность напрямую определяет безопасность персонала и сохранность дорогостоящего оборудования.