3.1.2. Есептеу күштердің мәндері

Қармақтың бөлшектеріне

P_KP=Р_mах+G_шт+G_эл

Көтеру блоктың бөлшектеріне

Р_Т.Б=Р_тах+G_кр+G_шт+G_эл

Кронблогының бөлшектеріне

,

мұндағы P_KP; Р_Т.Б; Р_КБ – қармақтың, көтеру блогінің және кронблогінің бөлшектерін есептеу күштері; Р_тах – қармаққа жіберілген күш; G_шт; G_эл; G_кр; G_Т.Б штроптың, элеваторды, қармақты және көтеру блогінің ауырлық күші; G_Т – көтеру механизмінің қозғалтқыш бөліктерінің ауырлық күші, G_Т=(0,03…0,04)Р_тах; – көтеру жүйесінің еселігі (краткость).

Көтеру механизмінің жабдығының схемасы

6-і сурет

Көтеру механизмінің схемасы мен еселігін таңдау, қабылдау өте маңызды мәселе. Еселінгендіктен пайдаланатын арқанның диаметрі және ұзындығы тәуелді қабылданады, есептелінеді, әрі бұрғылау комплектісінің, шығырдың, оның жетегінің, барлық көтеру бөлігінің кинематикасы мен оған түсетін күштер анықталынады.

Қармақты көтеру жылдамдығы (м/с) мына формуламен анықталады

мұндағы n_ДВ – шығыр қозғалтқыш білігінің айналу жиілігі, айн/мин; D_CP – шығыр барабанына оралатын арқанның орташа диаметрі, м; – көтеру жүйесінің еселігі (кратность); – трансмиссияның беріліс саны (қатынасы) (қозғалтқыштан шығырға дейін).

Осы формуладан

Көтеру механизмінің бөлшектерін төзімділікке эквиваленттік күштерге есептейді

Р_экв=К_ЭР

мұндағы К_Э – эквиваленттік өміршеңдік коэффициенті; Р – есептеу күші.

Көтеру механизмінің бөлшектері үшін (подшипниктерінен басқалары) эквиваленттік коэффициенті К_Э=0,5.

Статикалық беріктіктің [S] және төзімділіктің [п] қор коэффициенттері төмендегі жіберілген мәндерден кем болмауы керек [п]=1,7; [S]=3,5

Шкифтердің айналу жиілігі қармақтың жылдамдығына және арқанның ілгек санына тәуелді

мұндағы п_i – i – тік шкифтің айналу жиілігі, айн/мин; i_i – қозғалмайтын шкифтен i– тік шкифке дейінгі жұмыс ілгектерінің саны; ν_КР – қармақ жылдамдығы, м/с; D_Ш – шкиф диаметрі, м.

Подшипниктерді ең көп күш түсетін жүріс шкифтерінің айналу жиілігі бойынша және оның күштеріне есептеуді және таңдайды. Подшипниктердің есептік өміршеңдігі айналмау шартты жиілігі 100 айн/мин жағдайында 3000 сағатқа деп қабылданады.

3.1.3. Көтеру арқандарын есептеу

Көтеру арқандарының беріктігі мен өміршеңдігі пайдаланғандағы әсер ететін күштерге, көтеру механизмінің еселігіне, оралатын шкифтер мен дағыраның диаметріне және арқанның конструкциясына тәуелді.

Арқанды ең көп статикалық күшке есептейді

P_a>S_X[k]

мұндағы Р_а – арқанның агрегаттық үзілу күші; S_X – көтеру механизміне түсетін күштерді ескеріп көтергенде арқанның жүріс ілгегінің тартылуы; [k] – жіберілген беріктік қоры.

Мұнай өнеркәсібіне қауіпсіздік ережесіне сәйкес көтеру арқандарынң жіберілген беріктік қоры [k] ≥ 3 деп қабылданады.

Көтеру механизміндегі арқанның жүріс ілгегіндегі күш

S=P/i_T.С=P/2n

мұндағы Р – көтеру блогының және қармаққа ілінген жүктің ауырлық күші; i_T.С – көтеру механизмінің еселігі (полипластың); п – көтеру блогының шкифтер саны .

Көтеру блогын көтергенде және түсіргенде арқаны ілгегіндей күштер шкифтің пайдасы әсер коэффициентін (ПӘК) ескеріп кедергілеріне байланысты өзгереді. Шкифтің ПӘК сырғанау подшипниктерінде η=0,95…0,96, ал домалау подшипниктерінде η=0,97…0,98.

Көтеру арқандарын есептегенде шкифтің кедергі коэффициентін β=1/η пайдаланған ыңғайлы, онда шығу S_сб және шығу S_НБ ілгектерінің тартылуы

S_сб=S_нбβ

Арқанның кез келген ілгегіндегі көтергендегі тартылу

S₂=S₁β;

S_З=S₂β=S₁β²;

S_2n=S_2n-1β=S₁β^2n-1

Арқанның жұмыс ілгектерінде әсер ететін қосынды күш көтеру механизмінің қозғалатын блогы мен ілінген құбырлар бағасының ауырлық күштер қосындысы Р тең деп аламыз

S₁ + S₂ +S₃ +…+S_n=Р немесе

S₁(1+β+β²+…+β^2n-1)=P

Жақшадағы мән геометриялық прогрессия болып табылады, оның қосындысын тапқаннан кейін

одан, бірінші жұмыс ілгекте тартылыс болады

Жүріс ілгегіндегі тартылыс

немесе

Қозғалмайтын ілгектегі тартылыс

Түсіргендегі қозғалмайтын ілгекті ең көп тартылыс

.

Ал ең азы – жүріс ілгегінде болады

Көтеру механизмінің ПӘК η_Т.С (пайдалы жұмыстың) А_п=Ph жұмсалған жұмысқа А₃=S_Хhi_т.с қатынасынан анықталады, i_T.С=2n екенін ескеріп

,

мұндағы h –жүктің Р көтеру биіктігі, онда

Тарту коэффициенті

Арнаулы кестеден көтеру жүйесінің ПӘК – ін η_Т.С және ілгектің тарту коэффициентін а_i механизмінің әртүрлі еселігіне байланысты табуға болады.

Бұрғылау қондырғысының көтеру механизміне керек арқанның ұзындығы

l_к=Н(i_Т.С+2)+с(i_Т.С+1)+с₀

мұндағы Н – бұрғылау мұнарасының биіктігі, м; i_Т.С – көтеру механизмінің еселігі; с=πD_Ш/2 диаметрлі шкифке агрегатын арқанның ұзындығы, м; i_Т.С+1 – көтеру блогы мен кронблоктағы шкифтер саны; с_о=50…100 көтеру блогының бұрғылау қондырғысының еденіне түскенінде шығыр дағырасындағы қалған арқан арасындағының ұзындығы, м.

Көтеру арқанының ресурсы мен істелінген жұмыс көлемі килоньютон– километрмен өлшенеді. Әр свечаны түсіру процесінде бұрғылау бағанасын және көтеру механизмнің қозғалатын бөлігін түсіруге және де жүктелмеген көтеру механизмін свечаның ұзындығына көтеруге жұмыс орындалады. Бұрғылау құбырларының бағанасын және свечадан бұратын түсіруге, әрбір түсірілетін свечада жұмсалатын арқан жұмысы:

1– і свечаға qll + 2G_Tl = ql² + 2G_Tl;

2– і свечаға 2ql + 2G_Tl = 2ql² + 2G_Tl;

…………………………………….

п – і свечаға пql+2G_Tl = nql²+2G_Tl

п свечаларды түсіргендегі орындалатын жұмыстардың қосындысы

lп=L және қабылдап

мұндағы q – 1м бұрғылау құбырының келтірілген ауырлық күші; G_T – көтеру жүйесінің қозғалатын бөлігінің ауырлық күші; n – түсірілетін свечалардың саны; q_СВ – бір свечаның ауырлық күші; L – бұрғылау бағансының ұзындығы.

Свечалардың n санын көтеруге жұмсалған жұмыс А_п – да осылай табылады, яғни А_п=А_сп. Ұңғыманы бұрғылағандағы түсіру– көтеру операцияларына жұмсалған жалпы жұмыс А әр рейсте орындалған жұмыстар қосындысына тең

мұндағы b – ұңғыманы бұрғылау уақытындағы рейтер саны;

Бір рейстегі арқан жұмысы шамамен

A_L=А_П+А_СП ≈ qL²=P_бкL

мұндағы A_L – L ұзындықты бұрғылау бағанасын түсіру және түсіруге кеткен жұмыс; Р_бк=qL – бұрғылау бағанасының ауырлық күші (салмағы).

Көтеру арқандарының өміршеңдігінің көрсеткіші – кН– км– мен (толық) көрсетілген орташа техникалық ресурс болып табылады. Тәжірибе көрсеткендей, көтеру арқандарының техникалық ресурсы (қоры) оның істеліну сапасына және пайдалану жағдайына тәуелді. Кәсіптік зерттеулердің мәліметтері бойынша алынған техникалық ресурстық орташа мәндері кестеде келтірілген.

5-і кесте

Көтеру арқандарының техникалық ресурсы (қоры)

Арқан диаметрі, мм	Арқан ұзындығы, м	Арқанның орындалуы	Бұрғылау ауданы	техникалық ресурсы кН*км
				арқан	1 м
28	1200	6×31+1 о.с.	Волгоград	40300	33,6
				49000	40,5
32	1500	6×31+1 о.с.	»	44260
				57000	38,0
35	1200	6×31+1 м.с.	Краснодар	32800	27,0
35	1500	6×31+1 м.с.	»	41120	27,1
				47900	31,6