Определение критической длины бурильной свечи

16.09.2020

Если считать, что на концах бурильная свеча опирается шарнирно, то критическая нагрузка выражается формулой
Определение критической длины бурильной свечи

где q — масса 1 см длины бурильной свечи, кг; Е=2,1*10в6 — модуль упругости материала бурильной свечи, кгс/см2; I — осевой момент инерции сечения, см4; u=0,725; lн — критическая длина бурильной свечи.

Отсюда критическая длина бурильной свечи будет определяться по формуле

Эту формулу можно преобразовать в следующий вид:

где dсp — средний диаметр сечения бурильной трубы; b — толщина стенки сечения бурильной трубы; i — радиус инерции сечения бурильной трубы.

Результаты подсчета критических длин по формуле lк = 853Vd2ср для бурильных свечей различных диаметров приведены в табл. 34.

Ниже приводятся данные бурильных свечей.

Следует учитывать, что длина бурильной свечи 32,8 м превышает критическую длину (см. табл. 34). Поэтому в данном случае необходимо предусматривать в конструкции вышки дополнительную опору для бурильных свечей.

При практическом определении высоты вышки следует пользоваться рис. 52.

Для скважин глубиной 2000 и 3000 м необходимо предусмотреть возможность бурения с целью разведки на нефть и газ. Поэтому для указанных двух случаев необходимо выбирать установку противовыбросовой арматуры, для чего станок должен быть поднят над устьем скважины на высоту l8 = 1,5-2,0 м.

В табл. 35 приводятся значения элементов, определяющих высоту вышки (в зависимости от глубины бурения).

Что касается высоты переподъема l2, то для скважин глубиной 300 м она принимается равной 2 м, как это принималось в отраслевой нормали НГ 26—59, а для скважин глубиной 3000 м — 3 м, учитывая более высокую скорость подъема труб, а также тенденцию к дальнейшему повышению этой скорости. Для промежуточных значений глубин скважин l2 принимает значения, пропорциональные глубинам скважин. Высота элеватора l5 до глубины 1200 м принята из учета внедряемых полуавтоматических элеваторов.

Б.И. Воздвиженский и М.Г. Васильев рекомендуют определять высоту вышки по формуле

где K = 1,3-1,5 — коэффициент, учитывающий все приведенные выше компоненты, определяющие высоту вышки; lсв — длина бурильной свечи. Чем больше скорость подъема, тем большим рекомендуется принимать К.

Значения Нв вычисленные двумя разными способами, почти совпадают. Однако данные, приведенные в табл. 35, являются более детальными, чем при вычислении их по ориентировочной формуле. Эти данные могут корректироваться в каждом конкретном случае. Поэтому при проектировании новых вышек и мачт предлагается пользоваться табл. 35 рис 51 и 52.

6. Конструкция мачты должна обеспечивать удобство в работе и соответствовать требованиям техники безопасности.

Для проведения спуско-подъемных операций при бурении наклонных скважин используется каретка, которая перемещается по направляющим. Направляющие могут быть как гибкими (трос), так и жесткими.

В зимний период многие буровые-мастера на время проведения спуско-подъемных операций шпиндельную трубу опускают в шурф. Это позволяет при работе на мачте, имеющей гибкие направляющие, производить перемещение шпинделя станка от устья скважины и закрепление или отсоединение сальника-вертлюга от каретки непосредственно в буровом помещении. При работе с мачтой, имеющей жесткие направляющие, невозможно перемещать шпиндель станка, от устья скважины, предварительно не отсоединив сальник-вертлюг от каретки. Для отсоединения сальника-вертлюга буровому рабочему необходимо подниматься на буровой домик или производить работы с тросовым удлинителем, один конец которого закрепляется на каретке, а к другому крепится фарштуль. Фарштуль заводится под сальник-вертлюг и таким образом поднимается шпиндельная труба и отводится шпиндель станка от устья скважины.

Кроме того, жесткие направляющие имеют ряд недостатков, так как они кончаются на высоте около 1,5—2 м от устья скважины, что вызывается необходимостью обеспечения свободного перемещения траверсы вращателя станка в процессе бурения. Это обстоятельство, в свою очередь, требует увеличения длины серьги элеватора и соответственно увеличения высоты мачты.

На время проведения спуско-подъемных операций элеватор крепится к каретке, которая находится в постоянном зацеплении с направляющими и не может быть отведена в сторону от оси скважины. Поэтому выносить инструмент из буровой при работе на мачтах с жесткими направляющими очень трудно. Исходя из изложенного выше тросовые направляющие предпочтительнее.

При размещении бурового оборудования размеры проходов между механизмами должны соответствовать требованиям правил по технике безопасности.

В конструкции мачты необходимо предусматривать устройство, предохраняющее сальник от отвинчивания или наматывания нагнетательного шланга на шпиндельную трубу. В случае если сальник в процессе бурения все же отсоединится от шпиндельной трубы, то устройство должно предотвратить его на пол буровой и возможное травмирование бурового персонала.

В конструкции основания и мачты должны быть предусмотрены возможность установки домкратов и работа ударной бабой в процессе проведения работ по ликвидации аварии.

Буровой снаряд выбивается ударной бабой более эффективно при работе на высоких скоростях и на прямом канате. Изменение талевой оснастки (числа подвижных струн в талевой оснастке) не должно влиять на прочность фермы. Этому требованию в большей степени отвечают мачты, работающие без использования отклоняющих роликов.

7. Грузоподъемность мачты (вышки) должна соответствовать применяемому оборудованию.

Грузоподъемность мачты (вышки) рассчитывается по формуле

где Q — грузоподъемность мачты на кронблоке, т; Qкp —статическая нагрузка на крюке, тс; n — число струп подвижного блока; n — к. п, д. талевой системы.

При расчете принята оснастка с неподвижным концом каната, так как в этом случае Q принимает наибольшие значения.

Для установок, у которых отсутствует неподвижный конец каната, грузоподъемность мачты вычисляется по формуле

Вместе с тем при определении грузоподъемности мачты (вышки) следует исходить из грузоподъемности лебедки бурового станка. Только усилия на канате, создаваемые лебедкой бурового станка, непосредственно влияют на грузоподъемность мачты (вышки). В зависимости от геологического строения и величины прихвата эти усилия могут возникать на любой глубине скважины. Поэтому максимально допустимую кратковременную нагрузку на мачту следует рассчитывать по формуле

где Qм — максимальная допустимая кратковременная грузоподъемность мачты; Рл — грузоподъемность лебедки бурового станка иа первой (минимальной) скорости; n — число подвижных струн в талевой оснастке; n — к. п. д. талевой системы; K — коэффициент перегрузки двигателя (привода станка), для электродвигателя — 1,7-2,2 (указывается в паспорте на электродвигатель), для двигателя внутреннего сгорания K = 1.1. при этом напряжения, возникающие в элементах мачты, должны быть на 20% ниже предела текучести металла, из которого изготовлена ферма мачты:

Из опыта эксплуатации мачт известны случаи, когда мачту, предназначенную для работы в комплекте со станками типа ЗИФ-300 или СБА-500, комплектуют станками типа ЗИФ-650, у которых грузоподъемность лебедки в 1,5 раза больше, в результате чего ферма мачты деформируется и приходит в негодность. Такая практика эксплуатации мачт совершенно недопустима; недопустимо также увеличение мощности привода бурового станка.

8. Конструкция мачты должна обеспечивать нормальную работу в комплекте с отдельными средствами механизации спускоподъемных операций.

В этом случае много неприятностей происходит при работе с полуавтоматическим элеватором, который при движении вверх или вниз под действием ветрового напора и вибрации имеет значительную амплитуду раскачивания и часто задевает за пояса и раскосы мачты, что, в свою очередь, может быть причиной деформации мачты или травмирования членов буровой бригады. Во избежание этого необходимо:

а) предусматривать направляющие талевого блока;

б) при работе без направляющих обшивать переднюю грань мачты листовым железом или продольными прутками, а также обеспечить размер между передней гранью мачты и осью перемещения элеватора не менее 400 мм.

9. Габаритные размеры мачты и бурового здания должны соответствовать допускаемым транспортным габаритным размерам.

В настоящее время известны два типа мачт:

а) мачты, наклоняемые для бурения скважины и в транспортное положение в одной плоскости, вдоль бурового здания. Буровой станок располагается поперек бурового здания;

б) мачты, наклоняемые в транспортное положение в плоскости продольной оси бурового здания, а для бурения скважины в плоскости, перпендикулярной к продольной оси. Буровой станок располагается вдоль бурового здания.

Для обеспечения нормальных условий работы и допустимых проходов, мачты первого типа требуют увеличенных размеров бурового здания в поперечном сечении. Для самоходных буровых установок применение таких мачт вызывает трудности в размещении серийного бурового станка и вынуждает проектирование специального станка.

Мачты второго типа, имеющие возможность наклоняться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, лишены отмеченных недостатков и являются наиболее перспективными.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна