§ 5. Нагрузки, действующие на основание вышки

В процессе бурения скважин характер нагружения основания вышки меняется в зависимости от выполняемых операций.

Опасными для прочности основания могут быть три случая нагружения:

1. Полный комплект свечей бурильной колонны весом G_c находится на подсвечниках; крюк нагружен максимальной на­грузкой Р_к. Например, прихват в конце подъема бурильной колонны; натяжение при спуске обсадной колонны; ветровая нагрузка q_Q на вышку до 250 Па (рис. 11.12,а).

На основание одновременно действуют нагрузки на ногу вышки от ее веса д_ъ, усилия на крюке Р_к> веса оборудования, настилов, укрытий, ограждений и других узлов, смонтировачных на полу буровой G₀б и веса пакета свечей G_c.

Общая вертикальная нагрузка на основание вышки

Qoi ⁼ ^^>K~f^B + G_c + G_o6. (11*9)

Если неподвижный конец каната укреплен к тому же эле­менту основания, что и шарнир ноги вышки, то он нагружает

Рис. 11.12. Схема нагрузок на основание вышки:

а — полный комплект свечей, установленный на подсвечнике, крюк нагружен макси­мальным весом обсадной колонны; б — полный комплект свечей, установленный на под­свечнике, ротор нагружен максимальным весом обсадной колонны; / — вышка; 2 — крюк; 3 — основание вышки; 4 — ротор; 5 — подсвечник

только шарниры и ногу вышки, не увеличивая осевой нагрузки на основание. Ведущая ветвь каната при натяжении как бы уменьшает действие силы тяжести лебедки на основание, но увеличивает нагрузку на ноги вышки. Если лебедка устанавли­вается на основание силового блока, то горизонтальная состав­ляющая тягового усилия ведущей ветви создает опрокидыва­ющий момент, что необходимо учитывать при определении устойчивости вышки.

2. Полный комплект свечей бурильной колонны установлен на подсвечнике G_c, а на ротор установлена обсадная колонна максимального веса G_K, на вышку действует ветровая нагрузка <7о, а крюк не нагружен (рис. 11.12,б). На основание действует также вес вышки G_B и оборудования С?₀б.‘

Q02 = G_c + G_K + G_B + G_o6. (11.10)

Вес обсадной колонны G_K= (1,7-5-2,2) G_c.

3. Основание транспортируется с комплектом смонтирован­ного на нем оборудования с вышкой или без нее в зависимости от конструкции. Транспортировка осуществляется в наиболее неблагоприятных дорожных условиях, наклоны продольные и боковые, вызывающие смещение центра тяжести, ухабы и т. д.

Многократная погрузка, разгрузка и транспортировка ос­нований не должна нарушать их прочность, жесткость и форму.

Нагрузки, действующие на фундамент или грунт

Размеры опорной поверхности S₀ основания зависят от харак­тера грунтов или типа фундамента, на который оно устанав­ливается:

S₀ = Q<i>/<у_г, (11.11)

-где Q<j> = Qo + Goc — наибольшая нагрузка на фундамент, Н; Qo — нагрузка на основание, выбирается наибольший из Q₀i и Q02, G₀c — вес основания, Н; ст_г — допускаемое напряжение сжатия грунта или промежуточного фундамента, Па.

Допустимые напряжения сжатия сг_г (в МПа) для некоторых материалов приведены ниже.

Бетон 0,7—3,5 Грунт скальный . . 1,5—2,0

Сосна вдоль волокон 3,0—3,5 Гравий и песок компакт-

Сосна поперек волокон 0,5—2,5 ный 0,5—0,6

Кирпич 0,8—5,0 Твердая глина . . . 0,2—0,4

Мягкая глина .... 0,1—0,2

Когда сопротивление грунта низкое, насыпают слой бал­ласта из гравия или делают выкладку из деревянных брусьев, или укладывают слой бетона толщиной 0,3—0,5 м, на который потом устанавливают металлическое основание. В болотистых местах насыпают слой балласта в виде острова, выкладывают рельсы на шпалах, по которым перемещают установку для бу­рения куста скважин. Выбор того или иного решения зависит от грунтовых условий, имеющийся материалов, длительности пребывания буровой установки на точке бурения. Лучшим яв­ляется вариант, отвечающий условиям прочности и в то же время наиболее экономичный из выполнимых в данных ус­ловиях.