Расчет талевой системы.

При выборе оборудования талевой системы может появиться необходимость в проверке наибольшей нагрузки на талевом канате при определенной оснастке и известном числе струн. Наибольшее натяжение каната будет на ходовом конце, набегающем на барабан лебедки при подъеме труб.

, (1)

где - натяжение на ходовом конце каната

- нагрузка на крюке

β - коэффициент, зависящий от жесткости каната и от силы трения в опорах канатного шкива;

n- число рабочих струн талевой системы.

Коэффициент β=1/η, где η - к.п.д. шкива. при шкивах с диаметром 650мм и с подшипниками скольжения к.п.д.=0,95. при шкивах с диаметром650мм и с подшипниками качения к.п.д=0,98.

Если неизвестно какую схему оснастки принять (неизвестно n) при известных допустимой нагрузке на канати на крюки к.п.д. шкивов, то из (1) можно получить

,

Раскладывая в ряд и отбрасывая третий и последующие члены получим:

отсюда , гдеn– число струн, округляется в большую сторону.

Лекция

Подъемники и агрегаты для текущего, капитального ремонта и спуско-подъемных работ.

Для привода в действие талевой системы применяются лебедки. Лебедки могут быть установлены на транспортном средстве, не имеющем мачты. Эти комплексы называются подъемниками.

Если на автомашине или тракторе смонтированы лебедки и мачта, оснащенная талевой системой, то эти комплексы называются агрегатами.

Подъемники применяются при наличии на скважинах стационарных вышек или мачт или передвижных мачт. Приводом лебедки в большинстве случаев служил отдельный или ходовой двигатель, а в некоторых случаях электроэнергия. Постепенно число типоразмеров подъемников сокращалось, появились агрегаты подземного ремонта. В настоящее время используются подъемники, смонтированные на тракторах, привод которых осуществляется от ходового двигателя.

Характерны два вида подъемников - ЛПТ-8 и «Азинмаш 4ЗП».

Они имеют по 4 скорости вращения барабана. Натяжение каната на первой скорости у ЛПТ8- 97кН, на четвертой – 20,5кН, у Азинмаш-4ЗП на 1 – 75кН, на 4 – 16.6кН. Подъемная лебедка ЛПТ-8 предназначена для СПО со штангами, трубами, при чистке песчаных пробок желонкой и при свабировании в процессе подземного ремонта. Скважины д.б. оборудованы вышками или мачтами. Лебедка смонтирована на тракторе Т-130. Привод – от тягового привода трактора. Мощность привода – 118кВт. Наибольшее тяговое усилие на втором ряде намотки на барабан каната диаметром 22,5мм равно 84кН, наибольшая скорость намотки 5,35 м/с, давление на грунт – 0,076МПа. Тормоза лебедки ленточные по двум шкивам барабана.

Подъемник «Азинмаш 4ЗП», размещается на тракторе-болотоходе Т-100МБ. Тяговое усилие каната 75кН. Тормозной шкив у лебедки один, на нем работают две тормозные мачты. Давление на грунт 0,032 МПа. Управление механизмами подъемника сосредоточено в кабине трактора.

Агрегаты текущего ремонта выпускаются следующих типов: УПА-32, УПТ-32, «Азинмаш-37А» и др. Мачта агрегата подземного ремонта в рабочем положении укрепляется оттяжками. Мачта опирается на свою опору – домкраты на мачты и на автомашину. Фундаменты под агрегат и домкраты ног мачты выбирают в зависимости от грунта. При скальном грунте, крепкой глине с примесью гальки и гравия, под домкраты – брусок крепкого дерева 400х400х2700мм нагрузка на крюке может быть более 300кН, давление на грунт – 0,5МПа.

При среднем грунте (суглинок, супесчанник, галька, гравий) и нагрузке на крюке более 300кН под домкраты д.б. построен бутобетонный фундамент. При слабом грунте (плывуны, песок) и нагрузках на крюке свыше 300кН под домкраты мачты устанавливают бетонный фундамент.

Наиболее распространен агрегат Азинмаш-37А, грузоподъемность 32т, высота вышки 18м, скорости подъема крюка: первая – 0,34, вторая – 0,72, третья – 1,45 м/с. Оснастка 2х3 и 4х3. Привод подъемника – дизель ходовой, транспортная база – КрАЗ-255Б; 260. Масса агрегата – 20т. Агрегат имеет гидросистему для привода автомата подземного ремонта АПР-ГП (для свинчивания и развинчивания труб) или автомата КДГ (для штанг), а так же для привода лебедки для выдвижения верхней секции вышки. Барабан dl=420х800, реборда 1000мм. Мачта агрегата телескопическая, с открытой передней гранью, высотой 18м. Высота подъема крюка 12м. Талевая система имеет кронблок и крюкоблок 2КРБ2х28, состоящий из двухроликового талевого блока и трехрогого крюка с амортизационной пружиной (при оснастке 3х2). Ходовой двигатель ЯМЗ-238 имеет мощность 176кВт приn=2100и– ЯМЗ-238Л иN=220кВт.

Еще в Советском Союзе проводились работы по созданию агрегатов резко уменьшенных масс с целью обеспечения возможности использовать автомобили лучшей проходимости, вертолетов, транспортеров на воздушной подушке. Созданы два агрегата: один – лебедочный АКМ-28 и второй безлебедочный, гидроприводной АРГ-28. Масса АКМ-28 при равной грузоподъемности с «Азинмаш – 37», большем уровне механизации и более высоком темпе исполнения СПО, составляет 5т, что позволило разместить его оборудование на автомобиле «Урал-375» с особо высокой проходимостью. Эти агрегаты используются в основном для текущего ремонта скважин.

Установка подъемная УПА-32.

Предназначена для спуска и подъема НКТ и штанг с процессом свинчивания и развинчивания при текущем и капитальном ремонта скважин,Г/П – 32т. Смонтирован на шасси автомобиля Краз-260 высокой проходимости. Основные узлы: однобарабанная лебедка, телескопическая вышка с балконом для верхового, талевую систему, механизмы для СПО.

Вышка – 18,5м, наибольшая длина трубы – 12,5м, оснастка 3х2

Лебедка 420х800, тормозных шкивов – 1. тормозных лент -1 (230мм)

привод дизель ЯМЗ-238Л, 220кВт. Масса 21,3т. Управление всеми механизмами из трехместной кабины оператора.

Установка УПТ-32

Грузоподъемность 32т. База – трактор Т130МГ. Укомплектована АПР-2ВБ для свинчивания и развинчивания труб. Лебедка: 420х750, реборда – 1000. Вместимость барабана:

при канате диаметром 15мм -2000м

13мм-2300м

Тормозной шкив – 1, диаметр шкива – 1000мм

тормозная лента – 1, ширина колодки – 230мм

Вышка – 18м, длина поднимаемой трубы 12,5м, оснастка 3х2 (4-х струнная) {………} шкив – 580мм по дну желоба .

Привод – дизель Д-160, N=118кВт,n=20,8, размеры 10050х2700х4135. Масса 22,6т. Управление всеми механизмами из кабины трактора.

Для капитального ремонта и освоения скважин используются агрегаты А-50У, КОРО-80,Кремко-80, АОРС-60 и др.Агрегат А-50Уконструкции Гипронефтемаша предназначен для СПО с бурильными и насосно-компрессорными трубами, для разбуривания цементных мостов и стаканов, фрезерования и райберования, для ловильных работ, для нагнетания в скважины жидкостей, для тартальных работ, свабирования и освоения скважин. А-50У отличается тем, что его лебедка имеет два барабана (один для каната талевой системы, другой – для тартального каната). Вместимость тартального барабана 2340м при диаметре каната 13мм. Максимальное натяжение тартального каната – 73кН. Этому агрегату придан промывочный насос 9МГР, смонтированный на автоприцепе. При максимальном давлении насоса 16МПа, подача = 6,1 л/с. а при давлении 6МПа – 9,95 л/с. ЯМЗ-238, 8-и цилиндровый 176кВт. Привод насоса осуществляется от ходового двигателя через коробку скоростей и раздаточную коробку автомобиля КрАЗ-257 (база). Максимальная грузоподъемность на крюке – 50т, оснастка 4х3, высота вышки 22,4м, имеет 4 скорости подъема. 1 - 0,181 м/с,P=50т; 4 – 1,215м/с,P=7,5т.

Агрегат А-50У может приводить в действие ротор для буровых работ и компрессор. Ротор P=50х142 приводится в действие гидромотором от гидросистемы агрегата. Компрессор приводится в действие передачей от раздаточного редуктора агрегата. Масса агретага – 30т.

Агрегат АКРО-80 (КОРО-80), разработан Азинмашем, предназначен для проведения СПО с НКТ и буровыми трубами, для разбуривания цементных мостов и стаканов, фрезерования и райберования при ловильных работах, нагнетание жидкости в скважину, исследования скважины и других работ при капитальном ремонте и освоении скважины. В качестве транспортной базы используется четырехосный тягач МАЗ-537 со всеми ведущими осями. Комплект оборудования имеет мачту МПП-80, блок насоса БКН-15Гр. С агрегатом перевозится и ротор. Грузоподъемность талевой системы – 80т, высота мачты – 28м, вместимость стеллажей мостков – 4000м, НКТ диаметром 73мм. Агрегат рассчитан для работы с бурильными трубами диаметрами 73 и 89мм.

КОРО-80

Комплекс состоит из трех блоков: самоходной подземной установки УПА-80, смонтированной на четырехосном автомобиле МАЗ-537; насосного блока БНП-15Гр, смонтированного на двухосном прицепе МАЗ-8926; передвижных приемных мостков МПП-80 на пневмоколесном ходу с рабочей площадкой.

КОРО-80 комплектуется облегченным малогабаритным ротором P=200; промывочным вертлюгом ВП80х200; механизированными ключами КГП с гидроприводом (для б/т 73 и 89) механизированными ключами АПР-ГП для НКТ и комплектом инструмента для СПО.

Тех. хар-ка КОРО-80 А-50У

Грузоподъемность на крюке, т 80 50

Скорость подъема крюка, м/с 0.2-1,2 0,181-1,215

Привод от двигателя автомобиля:

Мощность, л.с. 525 176,5

Лебедка:

Размеры бочки барабана хl490х750 426х560

Диаметр тормозного шкива, мм 1120 1000

Число тормозных лент 2х280мм 2х150мм

Вышка:

Высота, м 28 22,4

Наиб. длина свечи, м 19 16

Оснастка талевой системы 4х5 3х4

Насос 15Гр 9МГр

Приводн. мощность, л.с. 290

на выкиде, кгс/400 160

, л.с. 16 10

Ротор – 200, диматр=200мм, Нагрузка – 125т.с.

Вертлюг: Ротор142мм

проходного отверстия – 75мм,n=40,70

Кремко-80 на базе К-701 Канадско-Российского производства.

АОРС-60

Агрегат для капитального и текущего ремонта скважин.

Nпривода 240-330 л.с.

Количество скоростей 8

Скорость max/min1,6/0,14 м/с

Барабан a/l, мм 460/800

Привод лебедки цепной

Муфты привода пневматические

Тормоз основной ленточно-механический

Высота вышки от земли до кронблока 22м

Длина свечи, м 16

Количество секций 2

Способ подъема мачты гидравлический

Оснастка талевой системы 3х4

Диаметр талевого каната 25мм

Отклонение мачты от вертикали в рабочем положении 1040мм

Шасси КрАЗ 63221 КрАЗ 65101

колесн. формула 6х6 6х4

Nдвигателя, л.с. 330 240-300

Вес полный, т 30,1 28,9

Транспортировочная скорость, км/ч 50 50

Грузопоъемность ном/max, т 60/80

Срок службы 9 лет

Ресурс до кап. ремонта, час 13000

Обогреваемая кабина бурильщика.

ОАО Стрыйский завод «Металлист», г.Стрый, Львовской обл.

Лекция

Инструмент для спуско-подъемных операций.

К этому инструменту относятся трубные элеваторы и штропы, трубные ключи, спайдеры, штанговые элеваторы и штанговые ключи.

Элеваторы и штропы.

Элеваторы трубные предназначены для удержания на весу колонны труб при их подъеме из скважин или при спуске в скважину, а так же для удержания отдельных труб или свеч.

Элеваторы можно разделать на балочные и втулочные. К балочным относятся элеваторы ЭТАД и ЭХЛ. Они подвешиваются на двух штропах. Выемки под штропы находятся на большом расстоянии от оси элеватора. Т.о. при подвеске колонны сила тяжести труб приложена к центральной части элеватора, а опорами служат штропы, соединяющие элеватор с крюком. В результате такого размещения нагрузки и опор основное напряжение в теле элеватора – напряжение изгиба. Это приводит к тому, что металлоемкость и масса элеватора весьма велика и резко увеличивается трудоемкость работы при СПО.

При спуске/подъеме труб с использованием элеваторов и с укладкой труб на стеллажи за смену бригадой выполняется 400-500 перемещений элеваторов и удвоенное число зарядок и съемов элеватора, а так же 400-500 перемещений штропов и удвоенное число съемов и надеваний их на элеватор. Следовательно, с точки зрения сокращения времени выполнения операций, их облегчения, массы элеваторов и штропов имеют решающее значение и должны быть минимальными.

а) б) в) г)

Схемы трубных элеваторов

а)балочный для труб с муфтами; б) балочный для безмуфтовых труб с наружной высадкой; в) балочный для безмуфтовых гладких труб; г) втулочный.

Недостатками балочных элеваторов являются их большой вес и металлоемкость. Даже при грузоподъемности 30-50т их масса составляет 40-50кг, а при г/подъемности 75-80т масса их превышает 80-100кг, что делает ручные операции с ними крайне тяжелыми.

В новом элеваторе втулочного типа конструкции Молчанова облегчение достигнуто за счет приближения опоры серьги к месту подвески труб, в результате чего в корпусе элеватора имеют место в основном напряжения растяжения. Масса такого элеватора примерно 16 кг, что примерно в 4 раза меньше массы балочных элеваторов.

Втулочные одноштропные элеваторы выпускают типа ЭГ, ЭЗН, ЭГА и др. Малая масса элеватора позволила изготовлять его из сталей типа 35ХНМЛ с термообработкой до твердости HRC=32, что кроме хороших прочностных свойств обеспечивает высокую износостойкость элеватора. Элеваторы типа ЭГ выпускаются грузоподъемностью 16,50 и 80т для всех размеров высаженных и гладких труб. ЭЗН – 15,25 и 50т для труб с высаженными концами и диаметрами 48,60,73,89 и 114 мм. Элеваторы типа ЭТА выпускаются с грузоподъемностью 32,50 и 80т для всех размеров НКТ. Корпус элеватора типа ЭГ имеет внутри углубление и опору под муфту. Боковой паз в корпусе элеватора, через который выводится труба, перекрывается створкой. Створка вращается на оси и подвешена на пружине. При посадке муфты на закрытую створку она опускается до уровня корпуса и её шип заходит в паз корпуса, чем обеспечивается первое предохранение створки от открытия. В то же время защелка заходит за выступ створки, осуществляя второе предохранение от открытия.

Штанговые элеваторы выпускаются типа ЭШН и 1ЭШУ-10-16-25.Корпус штангового элеватора подвешен на серьге. Он имеет втулку, которая может вращаться в корпусе. Корпус и втулка имеют боковые вырезы. при надевании элеватора на штангу вырезы корпуса и втулки совмещены и штанга входит в элеватор.

После этого втулку вращают и перекрывают ею боковой вырез корпуса. Втулка снабжена защелкой, предохраняющей её от самопроизвольного вращения, открытия паза корпуса и выпадения штанги. Штанговые элеваторы рассчитаны на размеры штанг от 12 до 25 мм. Элеватор имеет сменные вкладыши под размер штанг. Грузоподъемность элеваторов от 5 до 20т. Штропы для трубных элеваторов изготавливают трех типов: петельный, двухпетельный и типа серьги для втулочных элеваторов.

Штропы первого типа изготавливаются из сплошной цельнокатаной заготовки с последующей многократной проковкой её гибкой и последующей сваркой стыка, что весьма сложно. Штропы двухпетельного типа изготовляют литьём и ковкой средней части.