Файл: Транспортировка буровой установки.docx

Для расчета максимальных вертикальных и горизонтальных нагрузок на вышку принимают два режима ее работы:

1) Для вертикальных нагрузок – рабочее состояние вышки при спуске наиболее тяжелой бурильной колонны, когда полный комплект свечей бурильных труб установлен за палец и нагрузки от их массы воспринимает подвышечное основание, а на вышку действует нагрузка от массы на крюке обсадной колонны.

2) Для горизонтальных нагрузок – нерабочее состояние вышки при установленном за палец полном комплекте бурильных свечей, когда нагрузка на крюке равна нулю, а на вышку и бурильные свечи действуют горизонтальные ветровые нагрузки и горизонтальная составляющая от массы установленных свечей.

Вертикальная нагрузка на вышку

Рв = Qкр.доп + Gв + Gо +Qп +Qн

где Q_кр.доп – допускаемая нагрузка на крюке вышки, кН.

где γ – величина обратная КПД одного шкива, КПД шкива 97%;

n – число канатных шкивов талевого блока;

α и β – углы между вертикалью и соответственно ведущей и неподвижной струнами талевого каната; α=β= 2…4.

Go=0,06·Qкр.доп

_{Go = 0,06 · 1600 = 96 кН}

Р_в = 1600 + 232 + 96 + 46,8 + 36,9 = 2011,7 кН

Горизонтальная составляющая на вышку

Рг =Gсв.г+ Рветр

где G_св.г. – горизонтальная составляющая нагрузки от комплекта свечей, кН.

Gсв=0,6Qкр.

---

где Gсв – нагрузка от массы комплекта свечей;

θ – угол наклона свечей к горизонтали.

<sub>Gсв = 0,6 · 1559,2 = 935,5 кН

Gсв.г = 0,5 · 935,5 · tan3° = 24,5 кН</sub>

где Рн.гр – ветровая нагрузка на наветренную грань;

Рп.гр – ветровая нагрузка на заветренную грань.

где q – нормативный скоростной напор ветра;

К – коэффициент парусности;

С – аэродинамический коэффициент;

φ – коэффициент динамичности,

F – проекция площади рассматриваемой панели вышки;

Н – расстояние от опоры ноги до центра тяжести рассматриваемой панели вышки (для

определения нагрузок на ногу вышки и устойчивости вышки).
<sub>Pн.гр = 250 · 0,2 · 1,4 · 3 · 339,75 = 71,3 кН

Pn.гр = 0,8 · 71,3 = 57,1 кН

Pветр = 71,3 + 57,1 = 128,4 кН

Pг = 24,5 + 128,4 = 152,9 кН</sub>

Нормативный скоростной напор ветра (в Па), принимаемый в соответствии с данными гидрометеорологаческой службы в разведуемой местности (для высоты над поверхностью земли до 10 м). По многолетним наблюдениям q₀ изменяется в пределах от 270 до 1000 Па. Для расчета буровых вышек значения q₀ принимаются независимо от места эксплуатации: q=700 Па - для нерабочего состояния, q=250 Па - для рабочего состояния; q₀=150 Па - для монтажно-транспортного состояния.

С увеличением высоты скоростной напор возрастает и при высоте свыше 10 м корректируется поправочными коэффициентами (табл. 9).

Таблица 9 – Поправочные коэффициенты

Высота расположения панели Н, м	Поправочный коэффициент
от 0 до 15 включительно	1,00
от 15 до 30 включительно	1,10
от 30 до 46 включительно	1,20
от 46 до 61 включительно	1,30
от 61 до 76 включительно	1,37
от 76 до 91 включительно	1,43
от 91 до 107 включительно	1,48
от 107 до 122 включительно	1,52
от 122 до 137 включительно	1,56
от 137 до 152 включительно	1,60
от 152 до 168 включительно	1,63
от 168 до 183 включительно	1,67
от 183 до 198 включительно	1,70
от 198 до 213 включительно	1,72
от 213 до 229 включительно	1,75
от 229 до 244 включительно	1,77
от 244 до 259 включительно	1,79
от 259	1,80

---

Коэффициент парусности К для трехгранного сечения мачты вышки с учётом влияния решеток подветренных граней принимается при действии ветра параллельно плоскости мачт К=0,5, а перпендикулярно К=0,4. Для башенных вышек закрытой (обшитой) части вышки К=1, а для открытой К=0,15…0,2.

Аэродинамический коэффициент, выбираемый по строительным нормам, для трубных вышек С=1, для вышек из проката С=1,4.

Коэффициент динамичности, зависящий от периода Т [с] и характера собственных колебаний вышки определяется из графика на рисунке 4)



Рисунок 2 - График для определения коэффициента динамичности

Ветровую нагрузку рассматривают для каждой панели отдельно. Затем суммируют ветровую нагрузку всех панелей.

Рассматривают следующие панели вышки:

Площадка кронблока:

F1 = a1h1

где a₁ – расстояние между ногами вышки в месте крепления кронблока;

h₁ – высота обшитой части кронблока.

F₁ = 3 · 1,4 = 4,2 м²

H1 = Hп+h0+0,5h1

где H_п – полезная высота вышки;

h₀ – высота от пола буровой до опоры крепления вышки.

H₁ = 42 + 2,8 + 0,5 · 1,4 = 45,2 м

Верхние полати (при наличии):

F2 = a2h2

где a₂ – расстояние между ногами вышки на уровне верхних палатей;

h₂ – высота обшитой части палатей.

H2 = lсв1cos θ +hпод+h0-hног

где l_св1 – длина свечи при использовании верхних палатей;

h_под – высота подсвечника;

h_ног – отметка пола верхового рабочего от верха свечи.

Нижние полати:

F3 = a3h3

---

где a₃ – расстояние между ногами вышки на уровне нижних палатей;

h₃ – высота обшитой части палатей.

F₃ = 8 · 2 = 16 м²

H3 = lсв1cos θ +hпод+h0-hног

где l_св2 – длина свечи при использовании нижних палатей.

Н₃ = 24 · cos3° + 2 + 2,8 – 1,4 = 27,4 м

Свечи за пальцем:

F4 = a4h4

где a₄ – ширина незащищенной части свечей;

h₄ – высота приложения равнодействующей ветровой нагрузки на свечи:

h4 = lсв+ hпод-h2-h3-hобш

где h_обш – высота укрытия.

h₄ = 24 + 2 – 0 – 2 – 6,5 = 17,5 м

F₄ = 4,5 · 17,5 = 78,7 м²

H₄ = 12 · cos3° + 2,8 + 2 = 16,8 м

Ноги вышки:

F5 = a5h5к

где a₅ – диаметр ноги вышки;

h₅ – высота ноги вышки;

к – количество ног.

F₅ = 1,4 · 43 · 4 = 240,8 м²

F₅ = (46 + 2,8) / 2 = 24,4 м

ƩF = 339,7 м²

---

5.3 Расчет оттяжек для закрепления буровой вышки

Ордината приложения ветровой нагрузки на вышку

где Н – конструктивная высота вышки, м;

а – размер нижнего основания вышки по осям ног (нижняя база), м;

в – размер верхнего основания вышки по осям ног (верхняя база), м.



Общая горизонтальная нагрузка на палец:

Р = Gсв.г

P = 115,3 кН

Усилие в оттяжках вышки:

где h – высота расположения балкона/палатей (для башенной вышки верхние);

К = 1,5 – коэффициент устойчивости;

с – расстояние от вышки до якоря оттяжек, с=30 м.



Разрывное усилие в оттяжках:

Рразр = S[К]

где [K] – коэффициент запаса, [K] = 3,5.

Р_разр = 88 · 3,5 = 287 кН

Выбираем канат типа ГОСТ 3077-80 с параметрами:

- разрывное усилие каната в целом Р_разр= 304 кН;

- площадь сечения проволок F_к= 243,76 мм²;

- диаметр каната d_к= 25,5 мм;

- толщина проволок  = 2,2; 1,0; 2,0 мм;

- временное сопротивление разрыву _в = 1500 МПа.

6 РОТОР И ВЕРХНИЙ ПРИВОД

6.1 Подбор ротора

Параметры ротора определяют исходя из конструкции скважины, компоновки бурильной колонны и требований, предъявляемых технологиями бурения и крепления скважины.

Диаметр проходного отверстия в столе ротора должен быть достаточным для спуска долот и обсадных труб, используемых при бурении и креплении скважин. Для этого необходимо, чтобы отверстие в столе ротора было больше диметра долота при бурении под направление:

---