Устройство и принцип работы келли-штанги

Келли-штанга – деталь буровой установки, которая отвечает за динамическую связь между буровыми насадками (рабочим инструментом) и вращателем. Второе название – ведущая штанга – в точности описывает функциональную нагрузку этой детали. Она сообщает точно настраиваемое и идеально направленное усилие на инструмент и, имея телескопическую конструкцию, позволяет буровым установкам осуществлять бурение на значительную глубину.

Конструкция келли-штанг

Келли-штанга представляет собой телескопическую трубчатую конструкцию особой формы с направляющими. Конструкция дополняется:

• В верхней части – соединительный узел, обеспечивающий крепление штанги к буровому оборудованию;


• В нижней части – так называемым квадратом, к которому монтируется буровой инструмент посредством специальных быстросъемных штифтов.

Части, образующие телескопическую конструкцию, называются секциями. В зависимости от назначения келли-штанги (расчетной глубины бурения, пороговой мощности – крутящего момента) количество секций может разниться от двух до шести.

Изготавливается этот вид бурового оборудования из прочной стали – отчасти для того, чтобы обеспечить оптимальное соотношение веса и прочности. Не последнюю роль в выборе производителей в пользу качественной, но не слишком дорогой стали (а не, допустим, титановых сплавов) играет и стремление сделать келли-штанги доступными для покупки в качестве именно расходного материала, который часто требует ремонта или замены.

Исключение составляют только соединительные элементы (замки) и направляющие – на этих деталях не экономят, поэтому изготавливаются они из сверхтвердых сплавов.

В большинстве современных моделей штанг используются простые, но надежные механизмы гашения вибрации. Чаще всего – это различной формы мощные пружины, благодаря которым срок службы штанги существенно увеличивается. Так, даже модели от малоизвестных брендов, позиционирующиеся как аналоги брендовых, вполне могут прослужить год и более (порядка 1300-1500 рабочих часов).

Виды келли-штанг

• Блокирующие;


• Фрикционные.

Изделия блокирующего типа (второе название – замковые) считаются универсальными – если буровые установки вообще могут работать с тем или иным видом грунта, то использовать для бурения можно именно их.

Штанги фрикционного типа, в среднем, менее мощные, но если нужна скважина глубиной до 100 метров да ещё в мягком грунте, то её использование экономически более оправдано, чем штанги замкового типа.

В случае с фрикционными келли-штангами усилие на буровой инструмент передается за счет силы трения между направляющими. Подобный передаточный механизм обеспечивает высокую скорость бурения или извлечения бурового инструмента из скважины.

Передача усилий с вращателя буровой установки на инструмент в случае с замковой (блокирующего типа) штангой осуществляется за счет взаимодействия твердосплавных замковых соединений.

Разница между келли-штангами замкового и фрикционного типа заключается не только в способе передачи усилия на буровой инструмент, но и в количестве секций. Максимально их число – пять или шесть – характерно для фрикционных штанг, тогда как максимум, допустимый для блокирующих – три или четыре.

В силу удачной конструкции и хорошей управляемости процессом бурения, келли-штани нашли свое место на многих буровых установках. Используются они как для собственно бурения скважин (позволяя существенно экономить время), так и при чистке обсадных труб от грунта. Унифицированный посадочный квадрат в нижней части штанги позволяет устанавливать на неё практически любое буровое оборудование.

Автор статьи: компания «ПК Доломит Строй»