3.3. Грузоподъемность талевой системы

Номинальная грузоподъемность талевой системы определяется максимальным весом бурильной или обсадной колонн, висящих на крюке.

Максимальная нагрузка от веса бурильной колонны определяется уравнением [13, 24]

, (3.5)

где G_Э — вес элеватора и верхней части бурильной колонны, находящейся над устьем скважины, Н;

 — коэффициент, учитывающий действие сил Архимеда на бурильную колонну;

q — средний вес 1 м длины бурильной колонны, Н/м;

L_max — максимальная длина бурильной колонны, находящейся в скважине, м;

Р — постоянный вес нижней части бурильной колонны, Н;

Т_max — сила сопротивления при движении бурильной колонны, Н;

;

Р_д — динамическая нагрузка на рабочий механизм, действующая в начале подъема, в период неустановившегося движения.

Если подъем производится после механического бурения, то

, (3.6)

где G_ВТ — вес ведущей трубы или части ее, Н;

G_в — вес вертлюга, (П8)

Коэффициент α определяем по формуле:

, (3.7)

где _ж — удельный вес промывочной жидкости, кН/м³;

_м — удельный вес материала бурильных труб, кН/м³.

Для нормальных неосложненных условий бурения применяют растворы с удельным весом γ_ж=11…13,5 кН/м³.

Величину постоянного веса Р определяем как разницу между весом компоновки нижней части бурильной колонны и весом однородной бурильной колонны соответствующей длины:

, (3.8)

где G_УБТ — вес утяжеленных бурильных труб;

С_ЗД — вес забойного двигателя;

G_д — вес породоразрушающего инструмента.

, (3.9)

где l_УБТ — длина утяжеленных бурильных труб, м (П6);

1_ЗД — длина забойного двигателя, м (П9);

l_д — длина породоразрушающего бурового инструмента с переводником, принимается 0,3…0,9 м.

Динамическая нагрузка определяется из формулы:

(3.10)

где а – замедление верхней части бурильной колонны при торможении, а=0,25—2 м/с² [13, табл. 9, с. 71];

g — ускорение силы тяжести, g=9,81 м/с²;

Q — вес колонны в воздухе, Н.

, (3.11)

где G_В – вес вертлюга, Н(П8).

Максимальный вес обсадной колонны [2]:

, (3.12)

где G_Э — вес элеватора для спуска обсадной колонны и части колонны над устьем скважины, Н (П7);

q_ОК — вес 1 м длины обсадной колонны, Н/м (П10);

L_ОК - длина обсадной колонны, м;

P_ОК — вес оборудования низа обсадной колонны (обратного клапана, башмака, стопкольца и т.д.) в предварительных условиях не учитывается;

f— коэффициент сопротивления движению колонны в скважине, учитывающий трение колонны о стенки скважины, обычно принимают f=1,1…1,2.

Наибольшее значение нагрузки Q_БК или Q_ОК принять ее за расчетную номинальную грузоподъемность талевой системы Q_ном.

Допустимая максимальная кратковременно действующая нагрузка на подъемную часть является максимальной грузоподъемностью талевой системы и определяется уравнением:

, (3.13)

где к — коэффициент запаса грузоподъемности, который в зависимости от условии бурения скважин следует принимать равным 1,3—1,5.

Эту грузоподъемность необходимо привести в соответствие с грузоподъемностью, предусмотренной размерным рядом [4],

Максимальная нагрузка на крюке установки для ремонта скважин определяется согласно [ , с.13] или по формуле:

, (3.14)

(3.15)

где q_НКТ – вес 1 погонного метра насосно-компрессорных труб, Н/м (П12);

q_{шт 1}, q_{шт 2}— вес 1 погонного метра штанг диаметра d_шт1 и d_шт2 соответственно, Н/м (П12);

a – доля штанг диаметра d_шт1, %.

L - глубина скважины, м;

P_ж – вес жидкости в скважине, Н;

k_стр – коэффициент, учитывающий кратковременное превышение нагрузки на крюке при страгивании подъемного оборудования, согласно [ , с.14] k_стр=1,1-1,2.

Вес жидкости определяется по формуле:

, (3.16)

где m_ж – масса жидкости в скважине, кг;

V_ж – объем жидкости в скважине, м³;

_ж – плотность жидкости в скважине, кг/м³.

Объем жидкости в скважине определяется по формуле:

, (3.17)

где V_НКТ – объем насосно-компрессорных труб в скважине, м³;

V_шт – объем штанг в скважине, м³.

, (3.18)

, (3.19)

, (3.19)