книги из ГПНТБ / Денисов П.Г. Сооружение буровых учеб. пособие

Основной пульт предназначен для управления превенторами и задвижками с безопасного места за пределами буровой, а вспомо­ гательный пульт — для управления с рабочего места бурильщика.

Система электрического управления (УПЭ) осуществляет дистан­ ционное управление одним или двумя превенторами типа ППБ. Система управления для двух превенторов состоит из привода кар­ данных валов, магнитной станции управления электродвигателем и коробки дублирующего устройства у поста бурильщика (рис. 9, б).

На общей раме установлены электродвигатель 10, двухступен­ чатый цепной редуктор 9, два выводных вала 8 с надетыми на них цепными колесами 7, кулачковая муфта 6, два конечных выключа­ теля 5 с винтовым механизмом 4, карданные валы 3, при помощи которых привод присоединяется к боковым валам 2 привода плашек превенторов 1.

Цепной редуктор помещен в закрытый кожух с масляной ванной. На трансмиссионном валу 11 редуктора имеется штурвальное ко­ лесо 12 для ручного управления превенторами в случае отсутствия электроэнергии. При наличии электроэнергии электродвигатель в ко­ нечных положениях плашек превентора выключается автоматически.

БУРОВЫЕ ВЫШКИ

Назначение вышек и их эксплуатационные параметры

Буровые вышки предназначены для спуска, подъема и поддержа­ ния инструмента на весу при бурении скважин, размещения буриль­ ных труб при извлечении их из скважины, а также для спуска обсад­ ных колонн в скважину.

Вышки оборудуются подкронблочными балками, на которые устанавливается кронблок, кронблочной площадкой, угловыми пере­ ходными площадками и маршевыми лестницами, балконами для верхового рабочего или для размещения механизмов АСП, пальцами или магазинами для расстановки свечей. В верхней части имеются козлы, которые служат для подъема кронблока.

Вышки имеют следующие эксплуатационные параметры: грузо­ подъемность, высоту, размеры верхнего и нижнего оснований, высоту ворот, расстояние от пола до балкона верхового рабочего.

Грузоподъемность вышек в соответствии с отраслевой нормалью ОН 26-02-31-67 принимается максимальной, равной нагрузке на крюке.

Высота вышки по вертикали от опор ног до оси роликов крон­ блока определяется следующими параметрами (рис. 10):

Н ■■=h1-)-h2-)-14- hs -(- hb-f- he4" -g-,

где h x — расстояние по вертикали от опоры ног вышки до плоскости замка трубы, находящейся в элеваторе на роторе; h 2 — расстояние между замком трубы на роторе и нижним торцом свечи, поднятой для установки ее на подсвечник; I — длина свечи; h3 — зазор между

20

крюком и верхним торцом свечи; й4 — длина крюка; hb — длина талевого блока; h6 — безопасное расстояние по высоте между тале­ вым блоком и кронблоком (запас на подъем с учетом инерционного пробега талевого блока с пустым элеватором на максимальной скорости подъема); D — диаметр ролика кронблока.

По технико-экономическим соображениям в глубоком бурении применяются свечи длиной 25—26 м и 36—37 м. Соответственно длинам свеч вышки имеют высоту 41—42 м

условия работы буровой бригаде.

Высота ворот вышки рассчитывается на свободное перемещение инструмента с мост­ ков в буровую и из буровой на мостки.

Расстояние от пола буровой до балкона верхового рабочего или механизмов АСП зависит от длины применяемых бурильных свеч.

Такие вышки изготавливаются отдельными деталями из труб или профильного проката и соединяются между собой болтами. Каждая

равно 10x10 м. Внизу в передней (со стороны мостков) и задней гранях вышек имеются ворота высотой 10,5—12 м, состоящие из двух полураскосов. Конструкции вышек башенного типа пока­ заны на рис. 11.

Вышка ВМД-200 предназначена для двухствольного бурения с применением перемещающегося кронблока. Поэтому верхнее основание вышки имеет форму прямоугольника, а не квадрата.

21

Вышки высотой 41 м оборудуются одним балконом, а высотой 53 м — двумя балконами на внешних гранях вышки, которые служат укрытием для верхового рабочего во время спуско-подъемных операций. На балконе устанавливается люлька верхового и пальцы для бурильных свечей. Внизу до высоты 6—8 м вышки обшиваются досками, щитами или покрываются прорезиненной тканью.

Техническая характеристика вышек башенного типа приведена

втабл. 8.

Вотличие от остальных вышка ЗВБ-58-300 имеет пилонную

конструкцию. Каждый пилон состоит из И секций, выполненных из труб диаметром 920 мм. К каждой секции с обеих сторон при­ варены литые стальные фланцы для соединения секций болтами. В верхней части пилоны шарнирно соединяются с подкронблочной рамой. Для жесткости пилоны в верхней части по диагоналям соеди­ нены винтовыми стяжками, а в нижней и средней частях — гори­ зонтальными винтовыми тягами. Нижняя секция пилона конусная с проушиной, которой каждый пилон крепится со специальной стойкой, установленной на фундаменте.

Полезная высота вышки 58 м, она рассчитана на работу со свечами длиной 36 м и комплексом механизмов АСП-5. Такими вышками комплектуются буровые установки БУ-300Э и БУ-300ДЭ.

Мачтовые вышки (рис. 12) выполняются отдельными секциями, сваренными из труб или профильного проката. Каждая нога вышки в зависимости от высоты последней состоит из четырех или пяти секций, соединяемых между собой хомутами или при помощи флан­ цев.

Нижние секции имеют проушины, которыми вышка опирается на основание. Верхние секции соединяются с подкронблочной рамой, являющейся связующим звеном ног в верхней части.

Кроме этого, ноги в верхней части крепятся двумя поясами

идвумя парами накрест расположенных вынтовых стяжек.

Ввертикальном положении вышки удерживаются двумя подко­ сами, соединенными с башмаками, установленными на основании. Для центрирования вышки башмаки могут перемещаться по напра­ вляющим.

Секция вышки имеет треугольное или прямоугольное сечение. На соответствующей высоте от опор к вышкам крепится площадка с двумя люльками для верхового рабочего и для расстановки буриль­ ных свечей или площадка для механизма расстановки свечей АСП. По грани одной ноги размещаются маршевые лестницы, а выше площадки до кронблока — лестницы-стремянки.

Техническая характеристика мачтовых вышек приведена в табл. 9. Вышка ВМ40-185Бр входит в комплект установки БУ-80Бр, вышкой ВА-41-25 комплектуются установки Уралмаш-125БД и Уралмаш-125БЭ. Вместо площадки для верхового рабочего на выш­ ках ВА-41-125 и ВАС-53А монтируется балкон для механизма рас­ становки свечей АСП. Вышка ВАС-42П изготавливается из профиль­

ного проката, а остальные вышки — из труб.

24

sun

Рис. 12. Мачтовая вышка ВА-41-125.

Грузоподъемность на крю­

*Треугольник.

**Прямоугольник.

Мачтовые вышки по сравнению с башенными имеют следующие преимущества. При одинаковой с башенными вышками грузоподъем­ ности металлоемкость мачтовых вышек меньше и значительно сокра­ щено количество разъемных деталей. Например, вышка ВАС-42 состоит из 37 разъемных деталей, а вышка ВМ-41М из 268. Это упро­ щает и ускоряет сборку и разборку вышек. Открытое пространство между вышками позволяет удобнее вести буровые и вспомогательные работы.

Расчет нагрузок на вышки. На вышку действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Согласно руководящему техническому материалу Министерства химического и нефтяного машиностроения

СССР (РТМ 26-02-6—68), нагрузки на вышку определяются по рабочему состоянию. Рабочим состоянием вышки принимается случай, когда спускают обсадную колонну максимального веса при установленных за палец бурильных трубах (свечах). Макси­ мальный вес обсадной колонны принимается равным максимальной грузоподъемности буровой установки — максимальной нагрузке на

26

крюке ((?max)> а максимальный вес бурильных труб принимается равным номинальной грузоподъемности буровой установки ((?НОм)- Если буровой установкой будет буриться скважина меньшей глубины, чем рекомендуемая глубина бурения для данной установки, то максимальный вес обсадной колонны и бурильных труб определяется в соответствии с глубиной скважины (конкретный случай).

От веса обсадной колонны на вышку действует вертикальная нагрузка. При определении вертикальной нагрузки на вышку учи­ тывается также вес смонтированного на ней оборудования (талевой системы, средств механизации и приспособлений).

Вертикальная нагрузка на вышку будет равна:

Q r = Qm ах “t' С?п. п ~Г С?в. н ~

где QB п — вертикальная составляющая усилия в подвижной ветви талевой системы; QB н — вертикальная составляющая усилия в не­ подвижной ветви талевой системы; Go6 — вес смонтированного на вышке оборудования.

к вертикали соответственно подвижной и неподвижной ветвей тале­ вой системы, которые находятся в предалех 5—6°. При таком значе­ нии углов в расчете можно принимать

cos а = cos у = 1.

Упрощенно сумму нагрузок от вертикальных составляющих усилий подвижной и неподвижной ветвей талевой системы можно определить по формуле

Вес смонтированного на вышке оборудования определяется по справочным данным. В рабочем состоянии на вышку действуют следующие горизонтальные нагрузки: горизонтальная составляющая от веса установленных за палец бурильных свечей, ветровые нагрузки (от скоростного напора ветра) на вышку и на установленные за палец свечи.

Вертикальные составляющие, действующие на вышку от веса установленных за палец свечей и от ветровой нагрузки на них, в рас­ четах не учитываются из-за незначительной их величины.

Горизонтальная составляющая (@г ІІ0М) от максимального веса установленных за палец свечей определяется из уравнения моментов

27

сил от веса труб и реакции па верхней опоре (пальце) относительно нижней опоры свечей:

< ? г . ііо м “ 0 ,5 @ ном C t g О , ,

где <?ном — вес свечей, принимаемый равным номинальной грузо­ подъемности буровой установки; а' — угол наклона свечей к гори­ зонту, который обычно находится в пределах 86—88°.

При таком значении угла горизонтальную составляющую можно принимать: Qr ном = 0,025 <?„0-м.

Ветровая нагрузка, действующая на вышку в горизонтальном направлении, возникает в результате взаимодействия потока воздуха с элементами вышки наветренной и заветренной граней.

Для башенных вышек ветровая нагрузка (Ти) на наветренную грань определяется по формуле

Тн = д і^ 'ф ,

где q — нормативный скоростной напор или удельное давление ветра на единицу вертикальной проекции площади, перпендикуляр­ ной направлению ветра; F — проекция площади граней вышки на вертикальную плоскость (площади решеток вместе с пустотами); площадь одной грани вышки определяется как площадь трапеции; к — коэффициент парусности или заполнения решеток, равный отношению поверхности элементов граней к ее общей площади; для закрытой (обшитой) части вышки к = 1, а для открытой к = 0,2; ß ' — коэффициент обтекания (аэродинамический коэффициент), за­ висящий от формы обтекаемого тела; для вышек из труб принимается

от периода собственных колебаний вышки; при периоде собственных колебаний вышки, равном или менее 0,5 с, коэффициент не учиты­ вается, а при большем значении периода принимается равным 2.

Нормативный скоростной напор ветра зависит от территориаль­ ного района и высоты сооружения.

Согласно строительным нормам и правилам (СНиП II А-11—62), вся территория СССР по скоростному напору разделена на 7 районов. В зависимости от этого скоростной напор ветра на высоте до 10 м от поверхности земли принимается следующим:

С увеличением высоты скоростной напор возрастает и при высоте свыше 10 м корректируется следующими поправочными коэффи­ циентами: при высоте от 10 до 20 м к = 1,35; до 40 м к = 1,8 и до

100 м к = 2,2.

Давление ветра на заветренную грань башенных вышек ослаб­ ляется за счет наветренной грани. Поэтому ветровая нагрузка на

28

заветренную грань (Т3) принимается равной 0,8 нагрузки на наве­ тренную грань.

Общая ветровая нагрузка на вышку (Т0) от нагрузок на наве- -тренную и заветренную грани

Т0 = ТН-\Т 3 = І,8ТИ.

Для мачтовых вышек ветровые нагрузки рассчитываются в двух направлениях: перпендикулярно и параллельно плоскости ног. Прн действии ветра перпен­ дикулярно плоскости ног ветро­ вые нагрузки определяются на каждую ногу вышки, а при действии ветра в направлении, параллельном плоскости ног, нагрузка на заветренную ногу принимается равной 0,6 на­ грузки на наветренную ногу.

Ветровые нагрузки для мач­ товых вышек рассчитываются по той же формуле, что и для башенных вышек. Коэффициент парусности (к) для трехгран­ ного сечения ноги (вышки типа ВАС-42) с учетом влияния решеток подветренных граней принимается: при действии ветра параллельно плоскости ног к = 0,5, а при действии ветра перпендикулярно плоско­ сти ног к = 0,4.

Горизонтальная ветровая на­ грузка на свечи (РСв) опреде­

где q — скоростной напор на свечи; / — проекция площади свечей на вертикальную плоскость; ß' — коэффициент обтекания для пло­ ских поверхностей.

Ветровая нагрузка действует на палец вышки, который является верхней опорой свечей. Горизонтальная нагрузка на палец (Рг св) от ветровой нагрузки на свечи определяется из уравнения моментов сил от ветровой нагрузки и реакции на верхней опоре относительно нижней опоры свечей:

где h — высота установки пальца; h' — высота приложения равно­ действующей ветровой нагрузки на свечи.

29