Предисловие

Нефтегазовая промышленность в настоящее время наиболее динамичная из всех добывающих отраслей России. Успехи ее зависят от эффективности буровых машин и комплексов. Повышение технического уровня бурения, увеличение производительности машин определяются прогрессивностью проектных решений, качеством расчетов на прочность и выносливость. Большую роль в развитии производства играют высококвалифицированные кадры, владеющие основами инженерных расчетов, умеющие самостоятельно решать конструкторские задачи с применением компьютерной техники.

Общая основа методологии проектирования и конструирования столь же необходима инженеру, как и фундаментальная физико-математическая подготовка. Студенту необходимо дать общую систему понятий, принципов и методов конструирования, организации и последовательности разработки новых машин. В учебном пособии приведены не только вопросы технологии бурения, но и методологии проектирования (эскизное и рабочее компонование, последовательность разработки узлов от конструктивной схемы до рабочего компонования).

Для облегчения работы в учебном пособии приведены практически все сведения справочного характера, необходимые для проектирования талевых систем, что имеет особое значение для студентов, самостоятельно изучающих методику проектирования.

Талевая система – один из объединяющих узлов буровой установки; кронблок и талевый блок являются сравнительно простыми объектами проектирования, требующими системного подхода в кинематическом и силовом анализе, что особенно важно для начинающего конструктора. Примеры расчетов оригинальных деталей даны в приложениях для выработки навыков решения проектных задач, встречающихся в практике конструирования буровых машин.

Разделы 2, 3, 4, 5 и заключение написаны доктором технических наук

П. А. Касьяновым, раздел 1 и приложения - кандидатом технических наук

Л. А. Гавриловой.

Авторы выражают благодарность за помощь в оформлении работы

В. С. Павловой и читателям за критические замечания и пожелания, направленные на улучшение учебного пособия.

1. Технология спуско-подъемных операций. Назначение и состав талевой системы

Бурение скважин представляет собой совокупность взаимосвязанных последовательных процессов: спуск долота в скважину на бурильных трубах; разрушение долотом горной породы на забое при одновременном ее подъеме на поверхность буровым раствором, закачиваемым через бурильные трубы в скважину; подъем долота после его сработки для замены новым. После спуска в скважину бурильной колонны с новым долотом процесс продолжается в той же последовательности, пока не будет достигнута проектная глубина скважины. В процессе бурения по мере необходимости для укрепления стенок скважины спускают обсадные трубы (колонны), а перед сдачей скважины в эксплуатацию (для нефтяных и газовых месторождений) – эксплуатационную колонну.

Все операции при бурении осуществляются с помощью буровых установок. Последние используют также для ловильных работ и для ликвидации осложнений, исследований скважин, а в ряде случаев и для испытаний (опробований ) скважин перед сдачей их в эксплуатацию.

В бурении скважин (при строительстве) доля спуско-подъемных операций (СПО) достигает 40 %, а при ремонте – свыше 80 %.

В процессе бурения скважины спуско-подъемный комплекс (СПК) выполняет следующие операции (рис. 1.1):

1 – спуск и подъем бурильных колонн для смены изношенного долота или забойного двигателя, когда нагрузки на систему не превышают веса колонны в воздухе;

2 – технологические и аварийные работы, когда нагрузки на систему превышают вес колонны в воздухе;

2,а – спуск и подъем обсадных колонн для освобождения элеватора или клиньев после наращивания очередной трубы или в связи с осложнениями;

2,б – приподъем и спуск бурильной колонны в процессе бурения при одновременном ее вращении и промывке скважины;

2,в - ликвидация прихватов и аварий бурильных, насосно-компрессорных и обсадных колонн;

2,г – спуск и подъем бурильных колонн в искривленных и наклонных скважинах;

3 – удержание бурильной колонны, спущенной в скважину, в процессе бурения, при отборе керна, ловильных и других работах в скважине (на схеме не указано).

Первая категория операций является наиболее продолжительной, циклической с переменными динамическими нагрузками, определяющими требуемую долговечность элементов СПК. Вторая категория операций вызывает более высокие, кратковременные нагрузки в элементах комплекса, носящие случайный характер и определяющие его требуемую статическую

Q_пр.

G_к

G_к

1 2 а 2 б, в, г

Рис. 1.1. Технология проведения СПО:

1 – спуск и подъем (Vсп, Vп) бурильных колонн для смены изношенного долота или забойного двигателя;

2 – технологические и аварийные работы: а – спуск и подъем обсадных колонн для освобождения элеватора или клиньев после наращивания очередной трубы или в связи с осложнениями; б – приподъем и спуск бурильной колонны в процессе бурения при одновременном ее вращении (Мкр) и промывке (Qпр) скважины; в - ликвидация прихватов (Fтр – сила трения) и аварий бурильных, насосно-компрессорных и обсадных колонн; г – спуск и подъем бурильных колонн в искривленных и наклонных скважинах. Gк – вес колонны

прочность. Поскольку закономерность действия этих нагрузок нельзя установить, то за максимальную нагрузку принимают усилие на крюке, которое должно быть не менее разрывной прочности применяемых труб или равным 0,8 наибольшей страгивающей нагрузки спускаемых обсадных труб. Операции удержания колонны характеризуются действием статических нагрузок, определяемых весом колонны.

А нализ затрат времени на СПО при эксплуатации талевой системы на буровых установках можно представить в виде диаграммы (рис. 1.2)

Рис.1.2. Диаграмма затрат времени на СПО

В отличие от бурения скважин СПО текущего ремонта как по времени, так и по затратам труда являются основными (до 80 – 90 % времени ремонта). Текущий ремонт скважин связан со сменой спущенного в скважину оборудования, то есть фонтанных и газлифтных подъемников, насосов штанговых или бесштанговых, и с работами по удалению парафина. Объектами СПО при текущем ремонте являются насосно-компрессорные трубы (НКТ), насосные штанги, токонесущие кабели, гибкие трубы, штанги и канаты.

Объемы работ по СПО при капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин во много раз меньше, чем при текущем ремонте, однако отличаются разнообразием технологических операций, нагрузкой и длительностью. Капитальный ремонт скважин – это комплекс работ, связанных с восстановлением целостности ствола скважины путем исправления смятой колонны обсадных труб или цементного кольца, изоляция подошвенных вод пласта, переход на эксплуатацию нового горизонта, ликвидация сложных внутрискважинных аварий, ремонт устьевой или фильтровой части скважины. К капитальному ремонту скважин относят работы следующих видов:

– ремонтно-изоляционные работы, в том числе отключение отдельных обводненных интервалов пласта;

– устранение негерметичности эксплуатационной колонны, в том числе тампонированием, спуском дополнительной обсадной колонны меньшего диаметра;

– ликвидация аварий, допущенных в процессе эксплуатации или ремонта, в том числе извлечение оборудования из скважины после аварий, допущенных в процессе эксплуатации, ликвидация аварий с эксплуатационной колонной;

– переход на другие горизонты и приобщение пластов;

– комплекс подземных работ, связанных с бурением, в том числе: зарезка вторых стволов; бурение цементного стакана; фрезерование башмака колонны с углублением ствола горной породы; бурение и оборудование шурфов и артезианских скважин;

– обработка призабойной зоны, в том числе проведение гидроразрыва пласта (ГРП);

– исследование скважин по характеру насыщенности и выработки продуктивных пластов;

– прочие виды работ.

Особенностью капитального ремонта скважин является необходимость в ряде случаев выполнять операции, аналогичные операциям, осуществляемым при сооружении скважин. Основой выполнения всех видов работ при капитальном ремонте также являются спуско-подъемные операции. К объектам СПО добавляются обсадные трубы и бурильные трубы со специальным технологическим оборудованием.

В зависимости от выполняемых функций спуско-подъемный комплекс характеризуется различным составом и степенью сложности и представляет собой совокупность агрегатов, механизмов и органов, служащих для спуска, подъема и удержания на весу колонн бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб, обеспечения технологически необходимых манипуляций с ними при проводке, ремонте и исследовании скважин [1, 2].

Для различных условий работы проектируются СПК, отличающиеся компоновкой и назначением оборудования. Общей составляющей компоновок СПК при лебедочном спуско-подъеме является подъемная система.

Подъемная система установки (рис. 1.3) представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 6 и механизмом крепления неподвижного конца каната 7. Кронблок устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Подвижный конец А каната 3 крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б – через приспособление 7- к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк 1, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или

Р ис. 1.3. Основной вид подъемного комплекса: 1 - крюк; 2 — талевый блок; 3 - несущие струны; 4 — кронблок; 5 - вышка; 6 — лебедка; 7 - механизм крепления неподвижного конца каната; О - ось скважины; А, Б- ведущая и неподвижная струны каната

вертлюг. При вращательном бурении на крюке подвешивается вращатель с патроном. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк во многих случаях объединяют в один механизм – крюкоблок.

Оборудование подъемной системы работает в режиме повторно-кратковременных меняющихся по величине нагрузок.

Для определения нагрузок и времени их действия конструктор должен хорошо представлять технологический процесс бурения и ремонта скважин.

При прерывистом способе подъемных операций (СПО) на установках с ротором в строгой последовательности повторяются следующие операции.

Подъем:

• подъем колонны на длину одной свечи;

• установка колонны на ротор с помощью элеватора (клиньев), освобождение поднятой свечи от растягивающих усилий;

• отвинчивание поднятой свечи;

• установка отвинченной свечи на подсвечник и за палец вышки;

• спуск талевого блока с крюком и ненагруженным элеватором;

• перекидка штропов на ненагруженный элеватор (захват бурильной колонны элеватором).

Спуск:

• подъем ненагруженного элеватора;

• захват и перенос следующей свечи из-за пальца и с подсвечника;

• свинчивание свечи со спущенной в скважину колонной;

• приподъем (натяжение) колонны для освобождения от клиньев или элеватора;

• спуск колонны на длину одной свечи;

• установка колонны на ротор на элеваторе (на клиньях);

• перекидка штропов на свободный элеватор (снятие элеватора с колонны).

При СПО подъем крюка под нагрузкой осуществляется во время извлечения колонны из скважины, а с ненагруженным элеватором – во время спуска колонны.

Спуск крюка под нагрузкой осуществляется при опускании колонны в скважину, а без нагрузки – при подъеме колонны из скважины.

На рис. 1.4 показаны диаграммы цикла подъема (а) и спуска (б) свечи, из которых виден порядок операций и соотношение машинного и машинно-ручного времени при подъеме и спуске бурильной колонны, длительность различных операций при СПО. При каждом единичном подъеме с определенной глубины число циклов изменения нагрузок равно числу свечей в колонне [3-7].

Графики подъема и спуск колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) или штанг целесообразно рассматривать в координатах «длина колонны - время». Тогда время одного цикла операции по подъему или спуску колонны на одну свечу будет равно сумме времен на одну операцию подъема колонны и на остальные операции, связанные с отсоединением и относом свечи в аккумулирующее устройство. График подъема (спуска) колонны будет иметь вид ступенчатой кривой, наклонные участки которой соответствуют подъему (спуску), а горизонтальные - остальным операциям цикла (обработка одной свечи), когда свеча остается неподвижной.

а

б

Рис. 1.4. Диаграмма цикла нагружения подъемной системы:

а - при подъеме колонны на длину свечи;

б - при спуске колонны на длину свечи

Тогда в общем виде время, затрачиваемое на подъем колонны

Т_под = t_{ср под}  k, (1.1)

где k - число свечей в колонне;

t _{ср под} - среднее время подъема одной свечи.

Длина свечи l_св в разных условиях проведения СПО может быть различной, но всегда кратной длине трубы или штанги. Чаще всего l_св=l_тр или l_св=2  l_тр, аналогично и для штанг, то есть поднимают и опускают из «однотрубок» или «двухтрубок», редко из трех труб или штанг.

Очевидно, что затраты времени на спуск и подъем колонны труб или штанг будут зависеть от целого ряда факторов, в частности, от скорости подъема колонны, а значит, - от мощности привода подъемника, от трудоемкости выполнения остальных операций, от длины свеч, на которые разбирается колонна и, наконец, от технологии выполнения спуско-подъемных операций.

Спуско-подъемные операции при текущем и капитальном ремонте скважин, как и при бурении скважин выполнялись в одинаковой последовательности, с одинаковыми приемами и содержанием операций. Затем содержание и последовательность операций, а также устройства для их выполнения, начали подвергаться изменениям. Новые способы отличаются двумя признаками: уровнем механизации и степенью совмещенности различных операций во времени.

Возможные технологии спуско-подъемных операций целесообразно показывать в виде графиков, в которых за главные классификационные признаки приняты уровень механизации и степень совмещенности операций во времени (рис. 1.5).

График 1 характеризует технологию, при которой все операции (удержание, свинчивание-развинчивание, укладка-подвод свечей, захват колонны для спуска-подъема), соответствующие горизонтальным участкам кривой, выполняются последовательно и не механизированы.

График 2 характеризует технологию, при которой все операции, показанные горизонтальными участками кривой, выполняются последовательно, но часть из них механизирована (свинчивание-развинчивание, укладка-подвод свечей). В этом случае, в зависимости от числа и выбора механизируемых операций, темп, трудоемкость и производительность труда могут варьироваться в широких пределах, а эффективность механизации по этим показателям проявляется в сокращении времени операций, характеризуемых участками кривой t_п.

График 3 характеризует технологию, при которой часть операций, соответствующих горизонтальным участкам, выполняется совмещенно во времени, а другая часть – механизирована: удержание, свинчивание-развинчивание, укладка-подвод свечей, захват колонны для спуска-подъема. Как видно из графика, эта технология обеспечивает ускорение цикла операций при равных темпах их выполнения с технологией 2 на t_сов, то есть на время выполнения операций, совмещенных с операцией подъема колонны.

Как видно из графиков 1, 2 и 3, все три технологии обеспечивают циклически прерывистый подъем (спуск) колонн НКТ или штанг.

График 4 характеризует технологию, при которой все операции, показываемые горизонтальным участком, выполняются совмещенно во времени с подъемом (спуском) колонны, в результате чего подъем колонны,

1. 2.

L_k L_k

t_св t_св

l_св l_св

 Т_п  Т_п

t_р t_ср t_t t_п t_п

3. L_k 4. L_k

t_св l_св l_св

l_св l_св

 Т_п  Т_п

t_п t_{сов 3} t_сов4 ₄

t_св

Рис. 1.5. Технологии спуско-подъемных операций с НКТ:

1 – технология последовательных немеханизированных операций;

2 - технология последовательных операций, с частичным совмещением операций во времени;

3 - технология механизированных операций, совмещенных во времени;

4 - технология механизированных операций, совмещенных со спуском-подъемом колонны труб

осуществляемый циклическими операциями, превращается из дискретного в непрерывный. График 4 также характеризует технологию подъема непрерывных штанг или труб (гибких), наматываемых на барабан. График характерен отсутствием горизонтальных участков, так как при такой технологии отсутствуют операции по разборке колонны труб.

Анализ показывает, что технология 4 практически осуществима лишь при полной механизации и автоматизации всех операций, поэтому затраты труда в этом случае минимальны, а техническая оснащенность наиболее сложна.

Cсовершенствование подъемника, его привода, трансмиссии, лебедки, талевой системы, вышки достигалось постепенным увеличением мощности привода лебедки, числа скоростей, введением в ее трансмиссию средств бесступенчатого регулирования скорости. В результате, подъемники превратились в весьма мощные и сложные агрегаты.

При помощи талевой системы осуществляются: подъем колонны на длину свечи, поддержание свечей, их отвинчивание от колонны, захват и извлечение свечей из магазина, поддержание их при свинчивании с колонной в процессе спуска, а также различные вспомогательные операции по подъему грузов в процессе бурения скважины.

Талевая система состоит из неподвижной группы шкивов (кронблока, установленного в верхней части буровой вышки) и подвижной группы шкивов (талевого блока), соединенных между собой талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а второй – через приспособление – к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк или автоматический элеватор для подвешивания бурильной колонны и обсадных труб. Для соединения с крюками, имеющими штропы, талевые блоки снабжаются серьгой, размещаемой в отверстиях кронштейнов, приваренных к нижним концам щек.

Крюки с подвеской, присоединяемые к талевому блоку, предназначены:

- для подвешивания вертлюга и бурильной колонны при бурении скважины;

- для подвешивания с помощью штропов и элеватора колонн бурильных и обсадных труб в процессе спуско-подъемных операций;

- для подъема спуска и подтаскивания грузов при монтажно-демонтажных работах.

При всех операциях спуско-подъема талевый блок, являющийся подвижной частью полиспаста, совершает возвратно-поступательное движение. В зависимости от необходимой грузоподъемности производится выбор кратности и схемы оснастки полиспаста. При выборе и оценке конструкции талевой системы следует иметь в виду, что от ее конструкции во многом зависит скорость спуско-подъемных операций, являющейся важным фактором в процессе проводки и ремонта скважин. На рис. 1.6 схематично показаны применяющиеся виды талевых систем (их оснастка):

Рис. 1.6. Виды талевых систем по запасовке каната: а – без талевого блока; б – с закреплением конца каната на кронблоке; в – с закреплением конца каната к основанию буровой вышки; г – с закреплением конца каната к талевому блоку.

1 - крюк; 2 – несущие струны; 3 – шкивы кронблоков; 4 – ведущая струна; 5 – лебедка; 6 – шкив талевого блока; 7 – механизм крепления неподвижного конца каната; 8 – неподвижная струна.

а) без талевого блока (на прямом контакте);

б) с закреплением конца каната на кронблоке;

в) с закреплением конца каната к основанию буровой вышки;

г) с закреплением конца каната к талевому блоку.

Система оснастки с закреплением неподвижного конца каната к основанию вышки, а подвижного конца - на барабане лебедки является наиболее распространенной. Она позволяет включать динамометр для измерения величины натяжения каната. При такой оснастке кратность полиспаста соответствует числу рабочих струн (всех струн, кроме неподвижного и подвижного концов), то есть кратность полиспаста равна удвоенному числу шкивов (роликов) на талевом блоке.

Применяются оснастки: 13, 23, 34, 45, 56, 67, где первые числа указывают на количество шкивов на талевом блоке, а вторые – на кронблоке.

Полиспаст, позволяя получить выигрыш в силе на подвижной струне каната, увеличивает длину каната, навиваемого на барабан лебедки пропорционально его кратности. Так, при оснастке 56 и подъеме колонны на длину свечи 25 м на барабан необходимо намотать 250 м каната. Поэтому естественно, что при конструктивно разумных размерах барабана лебедки навивку каната на него приходится производить в несколько слоев.

Основными характеристиками, определяющими назначение подъемного механизма и размеры его частей, являются [8, 9, 10]:

• грузоподъемность на крюке Q_гр;

• мощность N_пс;

• скорости движения крюка ν_к;

• высота вышки H_в;

- число ветвей в талевой системе i_тс.

Для ориентировочного сопоставления подъемных механизмов пользуются показателями удельных мощностей и масс, определяющих производительность и мобильность установки.

Удельным показателем мощности k_N называется отношение суммарной мощности N в кВт всех двигателей главного подъема к номинальной грузоподъемности Q_гр в кН:

k_N= N/ Q_гр , (1.2) Удельным показателем массы k_G называется отношение массы всех механизмов подъемной части G в тоннах к номинальной грузоподъемности Q_гр в кН:

k_G= G/ Q_гр. (1.3)

Более экономичная и производительная конструкция характеризуется меньшим значением k_G и большим значением k_N.

Талевая система буровых установок служит для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное перемещение крюка, на котором подвешена колонна, а также для уменьшения силы натяжения струн и конца каната, навиваемого на барабан лебедки, за счет увеличения скорости его движения.

Для обеспечения высокой эффективности при разнообразной работе подъемная система имеет два вида скоростей подъемного крюка: техническую (механическую) для СПО и технологическую- для остальных операций.

Под механической скоростью понимают скорости спуска и подъема крюка с бурильной (насосно-компрессорной) колонной при СПО:

ν_{мех сп}= l _c / t_сп , ν_{мех п}= l _c / t_п , (1.4)

где l _c – длина свечи, м;

t_сп , t_п - время спуска и подъема свечи, с.

Под технологической скоростью подразумевается скорость спуска и подъема крюка с колонной бурильных и обсадных труб в процессе проводки и ремонта скважины (подача при бурении, спуск обсадных колонн, подъем бурильных колонн при затяжках, прихватах и ловильных работах или приподъем и спуск тяжелых обсадных колонн и др.):

ν_{техн сп}=L/ T_{сп бур} , ν_{техн п}=L/ T_{п бур}, (1.5)

где L – глубина скважины, м;

T_{сп бур} и T_{п бур} – время спуска и подъема при бурении, с.

В связи с изменением веса бурильной (насосно-компрессорной и обсадной) колонны при подъеме и спуске для обеспечения минимума затрат времени подъемная система должна обладать способностью изменять скорости подъема в соответствии с нагрузкой и осуществлять удержание бурильной колонны во время бурения.

Поскольку подъем осуществляется за счет подвода мощности, то от величины выбранных скоростей зависит мощность подъемной системы. Колонна спускается под действием собственного веса, и механическая скорость спуска зависит от конструкции, мощности и надежности тормозной системы. С повышением механических скоростей возрастают динамические нагрузки, быстрее изнашивается оборудование, и увеличивается частота отказов, что ведет к увеличению времени на вспомогательные работы. Механическая скорость спуска находится в диапазоне 2,5 – 4 м/с.

Максимальная скорость подъема ограничивается требованиями техники безопасности при управлении процессом подъема и предельной скоростью ходовой струны, при которой обеспечивается нормальная навивка каната на барабан лебедки.

Максимальная скорость крюка определяется соотношением

___

ν_{кр max} =(0,53 ÷0,8) √ l _c . (1.6)

Максимальная механическая скорость подъема крюка ограничивается наибольшей скоростью намотки каната на барабан _x.

Определяется по кратности оснастки:

для талевых механизмов с кратностью оснастки i_тс  10 ν_{кр max}= 2 м/с;

для талевых механизмов с кратностью оснастки i_тс > 10 ν_{кр max}= 20 м/с.

Минимальная скорость подъема – резервная, она используется: для технологических целей; при расхаживании колонн бурильных и обсадных труб; при ликвидации осложнений и аварий, связанных с затяжкой и прихватом бурильных труб; при подъеме колонны труб через закрытые превенторы; при подъеме труб в случае отказа одного из двигателей привода лебедки. Величина минимальной скорости подъема принимается в установленных практикой бурения пределах ν_{к min} = 0,1  0,2 м/с.

Кроме того, из условия постоянства мощности при СПО подъемный комплекс должен обеспечить подъем бурильной колонны наибольшего веса G _{к max} (Н) на минимальной механической скорости ν_{к min} (м/с):

N _пс = G _{к max} * ν_{к min} (1.7)

При определении максимальных нагрузок для расчета элементов подъемного комплекса на прочность следует располагать данными о динамических нагрузках и времени их действия. Действительная скорость крюка определяется по процессу движения талевой системы при СПО.

В связи с изменением веса бурильной колонны, при подъеме для обеспечения минимума затрат времени, подъемная система должна обладать способностью изменять скорости подъема и спуска в соответствии с нагрузкой.

Во время подъема и спуска колонн на длину свечи скорость движения всех элементов подъемной установки непостоянна вследствие неравномерности вращения двигателя, изменения радиуса навивки каната на барабан, непостоянства КПД механизма и сопротивления движению колонны в скважине. Для обеспечения постоянства скорости движения ведущей струны каната частота вращения барабана лебедки должна меняться по мере изменения диаметра навивки каната. При постоянной частоте вращения барабана лебедки скорость навивки каната переменна.

Частоты вращения шкивов (об/мин):

60·ν_в 60·(ν_в - ν_к)

n₁ = , n₂ = ,

·D_ш ·D_ш

60·ν₂ 60·(ν_в - 2ν_к) 60·ν_n-1 60·(ν_в – (m-1)· ν_к)

n₃ =  =  ,  n_m =  =  ,

·D_ш ·D_ш ·D_ш ·D_ш

n₁ > n₂ > n₃ >  > n_m = 0, (1.8)

где D_ш - диаметр шкива, м; ν_в, ν₁, ν₂, ν₃,  ν_n-1 - скорости движения ведущей ветви каната и набегающих ветвей талевого блока при подъеме, м/с; n₁, n₂, n₃  n_m – частоты вращения шкивов, об/мин; ν_к - скорость крюка, м/с; m - число шкивов кронблока.

Из этих соотношений видно, что наибольшая скорость движения каната в талевой системе всегда у ведущей струны, и с наибольшей частотой вращается шкив, огибаемый этой струной. После определения частоты вращения шкивов, зная время СПО, можно найти суммарное число оборотов (циклов) подшипников шкивов, необходимое при их выборе и расчете.

При проектировании подъемной системы важно правильно выбрать сочетание механических скоростей подъема и спуска с помощью привода лебедки и ее тормозной системы.

Процесс СПО всегда происходит на определенной дистанции, ограниченной длиной свечи (с учетом переподъема для освобождения клиньев трубодержателя).

К аждый цикл подъема или спуска может состоять из двух или трех периодов: периода разгона T_разг, в течении которого крюк увеличивает скорость движения; периода установившейся скорости движения T_устан и периода замедления движения T_тор до полной остановки (торможение). В некоторых случаях период установившегося движения может быть небольшим или отсутствовать. При этом затраты времени получаются меньшими, но одновременно увеличивается опасность работы из-за возможности удара талевого блока о кронблок. Поэтому на практике, в основном, подъем колонны совершается по трехпериодной тахограмме (рис. 1.7). Пунктиром показан условный график, получаемый в результате замены действительного графика введением коэффициента режима работы. Этот коэффициент не учитывает длину труб и свечи в целом, поэтому результат существенно отличается от реального.

Для расчетов часто вводят коэффициент режима работы, учитывающий изменение скорости в процессе подъема. Этот коэффициент называется степенью неполноты тахограммы  и зависит от закона движения в периоды разгона, торможения, скорости подъема, пути крюка и числа навивки каната на барабан.