
- •Часть 2
- •Тема 1. Выбор класса буровой установки
- •1. Классификация буровых установок.
- •2. Выбор класса установки.
- •5. Исходные данные к расчету.
- •Тема 2. Сооружения и металлические конструкции буровых установок (бу)
- •2. Устройство и основные параметры буровых вышек.
- •4. Индивидуальное задание 1 к расчету.
- •6. Нагрузки, действующие на вышку
- •11. Основания вышек для бурения на суше.
- •11.4. Нагрузки, действующие на основание вышки.
- •11.5. Нагрузки, действующие на фундамент или грунт
- •11.6. Устойчивость буровых сооружений.
- •12. Контрольные вопросы
- •Тема 3. Талевая система.
- •1. Назначение, схемы и устройство.
- •2. Стальные талевые канаты.
- •2.1. Типы и конструкции талевых канатов
- •2.2. Расчет канатов.
- •2.4. Задание к расчету.
- •3. Диаметр шкивов
- •4. Кронблоки и талевые блоки
- •4.1. Кронблоки
- •4.2. Талевые блоки.
- •5. Буровые крюки и крюкоблоки.
- •6. Приспособления для крепления и навивки каната.
- •6.1. Механизм крепления неподвижной струны талевого каната.
- •6.2. Приспособление для навивки каната на барабан
- •7. Контрольные вопросы.
- •Тема 4. Буровые лебедки
- •2 . Вводная часть. Конструкции лебедок и спуско-подъемных агрегатов.
- •2.1. Лебедка л б-750
- •2.2. Спуско-подъемный агрегат с лебедкой лбу-1100
- •2.3. Спуско-подъемный агрегат с лебедкой лбу-1700
- •2.4. Лебедки для буровых установок разведочного бурения
- •3. Расчет лебедки.
- •3.2. Расчеты размеров барабана лебедки и длины каната.
- •5. Контрольные вопросы.
- •Тема 5. Тормозные системы лебедок.
- •2. Расчет тормозов.
- •2.2. Расчет ленточного тормоза.
- •2.3. Тепловой расчет регулирующего тормоза
- •3. Контрольные вопросы.
- •Тема 6. Подача бурового насоса
- •2. Вводная часть.
- •Тема 7. Характеристики насосов.
- •Тема 8. Функции и схема циркуляционной системы
- •1. Цель работы:
- •2. Вводная часть.
- •3. Пример 1.
- •4. Пример 2
- •5. Контрольные вопросы
- •Н омограмма для определения потерь давления в бурильных трубах с замком
- •Тема 9. “Выбор двигателя и расчет силовых передач”.
- •2. Расчет требуемой мощности двигателя.
- •Коэффициенты полезного действия элементов кинематической цепи
- •5. Контрольные вопросы.
- •Тема 10. Расчет цепных передач.
- •1. Цель работы.
- •2. Основные силовые и кинематические характеристики.
- •3. Выбор основных параметров и расчет цепных передач на прочность.
- •4. Расчет межцентровых расстояний.
- •5. Контрольные вопросы
- •Тема 11. Поверочный расчет шинно-пневматических муфт типа шпм
- •5. Определение момента, который может передать шпм.
- •5.1. Исходите данные
- •6. Определение количества воздуха, необходимого для управления установкой.
- •7. Определение объема воздухосборника.
- •8. Выбор диаметра основного воздухопровода.
- •9. Контрольные вопросы.
- •Тема 12. Расчет роторов.
- •4. Примеры расчетов
- •5.4. Расчет главной опоры ротора
- •6. Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература.
11.6. Устойчивость буровых сооружений.
В
ышки
устанавливают на высокие основания и
прочно крепят
к ним, особенно вышки мачтового типа.
При действии ветровых
нагрузок вышка может быть опрокинута
только вместе с
основанием. Если вышка башенного типа
устанавливается на низкое
основание без прочного крепления ее
ног, то она должна быть
проверена на устойчивость, при этом
влияние оттяжек не учитывается.
Оттяжки устанавливают для обеспечения
устойчивости
во время бурь и сильных ветров.
Момент, опрокидывающий вышку на основание (точка В на рис. 6):
Мов = Ргh + Рг.вт(hв – H) + Рг.с.hп .
где Рг - горизонтальная составляющая от усилия натяжения ведущей и ведомой струн талевого каната, Н;
Рг.вт - равнодействующая от ветрового давления на вышку, Н;
Рг.с — горизонтальная составляющая от веса пакета свечей, Н; h - высота вышки, м;
hB – Н - расстояние от опорной поверхности вышки до точки приложения ветровой нагрузки, м;
hп — расстояние от опорной поверхности вышки до верхнего магазина пакета свечей, м.
Момент устойчивости вышки на основании
Мув = Gвℓ
где GB - сила тяжести ненагруженной вышки, Н;
ℓ - расстояние от оси О—О скважины до точки В крепления подкоса, м.
Для обеспечения устойчивости необходимо, чтобы
Мув = Моk.
Основное условие устойчивости
k = Мув / Мо .
где k = 1,15 – 1,2 запас устойчивости; Мув – восстанавливающий момент, создаваемый силами системы относительно линии опрокидывания; Мо – опрокидывающий момент, создаваемый внешними силами системы относительно той же линии опрокидывания.
Момент опрокидывания сооружение основание – мачта относительно точки А при установке лебедки ниже пола буровой и креплении неподвижной струны каната
Мо = Рг(Н+h) + Рг.втhв .
Момент устойчивости сооружения основание – мачта
Мус = (Gв + Gо)b.
где: Gо – вес основания, Н;
b – расстояние от оси скважины О-О до точки А, м.
При ураганных скоростях ветра, превышающих нормы, для увеличения восстанавливающего момента и устойчивости сооружения необходимо не только нагрузить талевую систему, но и ротор, поставив часть колонны на элеватор.
Опрокидывающий момент вычисляется как сумма моментов всех сил, опрокидывающих систему:
Мо = Р1x1 + Р2х2 + ….Рnxn .
Здесь: Р1, Р2, …, Рn – внешние силы; х1, х2, …, хn – соответственно, их плечи.
Аналогично вычисляется восстанавливающий момент.
При расчете устойчивости вышки принимают одну оттяжку, так как добиться одинакового натяжения оттяжек трудно, а излишнее предварительное натяжение может вызвать дополнительные горизонтальные силы. Поэтому в рабочем положении без ветра оттяжки должны иметь слабину и одинаковую стрелу провеса.
Натяжение оттяжки сооружения вышка — основание
N = Мос / С = Мос / (a + b)sin ,
где: а - расстояние от оси скважины до точки крепления оттяжки;
- угол между оттяжкой и поверхностью земли.
В зависимости от действующей силы в оттяжке выбирают ее диаметр с учетом коэффициента запаса прочности каната, обычно равного 2—3, если оттяжки устанавливают параллельно или в два яруса, то этот коэффициент снижают до 1,5—2. Если оттяжки укреплены под углом к нормальной плоскости, то расчет уточняется с учетом этого угла.
11.7 Пример 5. Определить запас устойчивости вышки для условий примера 4, если вес вышки с оснасткой GB=350 кН, а расстояние от ее оси до точки опрокидывания ℓ = 10,76 м.
Момент опрокидывания вышки:
Мов = Рг.вт1* ℓ1 + Рг.вт2* ℓ2 + Рг.вт3* ℓ3 + Рг.вт4* ℓ4 ,
где: ℓ1 = 5; ℓ2 = 17; ℓ3 = 26; ℓ4 =36 м - расстояния от основания вышки до точек приложения равнодействующих сил ветрового давления на панели вышки.
Тогда: Мов = 168*5+33*17+40*26+20*36=3161 кН.
Момент устойчивости вышки:
Мув = GB* ℓ = 350*10,76 = 3766 кН.
Запас устойчивости:
K = Мув / Мов = 3766 / 3161 = 1,19, что достаточно.
11.8. Задание к расчету. Определить запас устойчивости вышки для условий примера 4, если вес вышки с оснасткой (см. табл. далее), а расстояние от ее оси до точки опрокидывания (см. табл. далее):
N вар.* |
Вес вышки с оснасткой, GB, кН |
Расстояние от ее оси до точки опрокидывания, ℓ, м. |
N вар.* |
Вес вышки с оснасткой GB, кН |
Расстояние от ее оси до точки опрокидывания, ℓ, м. |
1 |
200 |
9,0 |
13 |
200 |
11,0 |
2 |
210 |
9,0 |
14 |
210 |
11,0 |
3 |
220 |
9,0 |
15 |
220 |
11,0 |
4 |
230 |
9,0 |
16 |
230 |
11,0 |
5 |
240 |
9,0 |
17 |
240 |
11,0 |
6 |
250 |
9,0 |
18 |
250 |
11,0 |
7 |
260 |
9,0 |
19 |
260 |
11,0 |
8 |
270 |
9,0 |
20 |
270 |
11,0 |
9 |
280 |
9,0 |
21 |
280 |
11,0 |
10 |
290 |
9,0 |
22 |
290 |
11,0 |
11 |
300 |
9,0 |
23 |
300 |
11,0 |
12 |
310 |
9,0 |
24 |
310 |
11,0 |
*Примечание. Номер варианта соответствует номеру в списке журнала группы. |