2.Вышки и мачты

При бурении скважин на твердые жидкие и газообразные полезные ископаемые применяются буровые вышки и мачты различных типов и конструкций.

Тип и конструкцию вышки (мачты) для геологоразведочного бурения следует выбирать в зависимости от глубины скважины, угла ее заложения, принятого типа бурового станка с учетом конкретных местных условий и экономической целесообразности.

При выборе высоты вышки необходимо учитывать: проектную глубину скважины и ориентировочную продолжительность бурения, которая зависит от физико-механических свойств горных пород; способы бурения и применяемые технические средства (оборудование и инструмент для спуско-подъемных операций).

При выборе высоты буровой вышки необходимо учитывать:

• проектную глубину скважины и ориентировочную продолжительность бурения, которая зависит от физико-механических свойств горных пород;

• способы бурения и применяемые технические средства (оборудование и инструмент для спуско-подъемных операций).

Чем больше глубина скважины и продолжительность бурения, тем больше должна быть высота вышки.

Высота буровой вышки (в м) может быть определена из выражения

Н=К(l_св+l_п.к),          (12.16)

где К=1,2÷1,5 - коэффициент, учитывающий возможные переподъемы во избежание затягивания бурового снаряда в кронблок: l_св - длина свечи бурильных труб, выбираемая в зависимости от проектной глубины скважины; l_п.к - длина подъемного комплекта (элеватора или сальника-вертлюга, талевого блока, крюка).

При ориентировочном расчете высоту мачты или вышки можно определить по формуле:

Н=k_n·l_c, м.      (12.17)

Рекомендуемые значения lc приведены в табл.12.3.

Таблица 12.3 Рекомендуемые значения l_c

Проектная глубина скважины, м	<50	50-100	100-300	300-500	500-800	800-1200	1200-2000	2000-3500
Рекомендуемая длина свечи /с, м	4,5	6	9	12-13,5	13,5-15	18-24	24	28

С увеличением длины свечи сокращается время на проведение СПО но это приводит к увеличению высоты, массы и стоимости вышек и мачт, а также удорожает и усложняет монтажно-демонтажные работы и транспортировку.

При глубоком бурении на нефть и газ высота вышки Н (рис. 12.5) определяется необходимым расстоянием между уровнем пола буровой и рамой кронблока для перемещения талевого блока при СПО

H=h₁+h₂+h₃+l_c, м         (12.18)

где h₁ - расстояние по вертикали от опоры ног вышки до торца замка подвешенной свечи; h₂ - длина штропов крюка и талевого блока; h₃ - запас на переподъем - расстояние между верхним концом талевого блока и нижним поверхностью кронблока (6-10 м); l_c - длина свечи.

Рис. 12.5 Схема определения высоты вышки

Грузоподъемность буровой вышки (мачты) подбирают в соответствии с нагрузкой, действующей на кронблочную раму. Величина нагрузки на кронблочную раму зависит от максимально возможной нагрузки на крюке, схемы талевой оснастки и способа закрепления неподвижного конца талевого каната.

Грузоподъемность характеризует способность мачт и вышек воспринимать нагрузки, возникающие в процессе бурения. Различают номинальную и максимальную грузоподъемность силы.

Номинальная грузоподъемность сила Q_ном и соответствует статической нагрузке на крюке от наибольшего веса обсадной или бурильной колонны.

При геологоразведочном бурении Q_ном от веса бурильных труб при подъеме вычисляется по следующей формуле

      (12.19)

где α - коэффициент, учитывающий вес соединений бурильных труб (α=1,05 - для ниппельного соединения, α=1,1 - для муфтово-замкового соединения); q - вес 1м гладкой части бурильных труб, Н/м; ρ_м - плотность материала труб (стальных - ρ_м=7850 кг/м, легкосплавных -ρм=2800 кг/м3); ρ_ж - плотность промывочной жидкости, кг/м3; θ_ср=(θ_н+θ_к)/2 - средний зенитный угол скважины, град; θ_н и θ_к - начальный и конечный зенитные углы скважины, град.; ƒ - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины (ƒ=0,3÷0,35).

Максимальная грузоподъемная сила Q_max равна номинальной Q_ном, увеличенной на коэффициент, учитывающий силы сопротивления подъему бурильной или обсадной колонны

Q_max=k_прQ_ном,Н;           (12.20)

для скважины глубиной до 100 м k=2,0; для последующих k_пр=1,6.