Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Бурение скважин

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Талевая система и привод лебедки буровых установок

Талевая система применяется для производства спуско-подъемных операций при бурении (рис. 3.12). Талевая система буровой установки включает кронблок 1, установленный на вышке или мачте, талевый блок 2, лебедку 3, свободный конец талевой системы, который может закрепляться на основании буровой установки 4, на кронблоке 5 или на талевом блоке 6 и талевый канат.

В геологоразведочном бурении используют талевые системы для бурения на прямом канате (рис. 3.12, а), с креплением свободного конца каната к основанию установки - талевая система с неподвижным концом каната (рис. 3.12, б, в) и с креплением свободного конца каната к талевому блоку или к кронблоку (рис. 3.12, г, б).

Способы крепления каната к кронблоку или талевому блоку, а также бурение на прямом канате создают невыгодную асимметричную нагрузку на вышку или мачту, поэтому их применяют только при небольшой высоте вышки (мачты) и соответственно при ограниченных нагрузках на вышку или мачту. Поэтому схемы талевой оснастки, показанные на рис. 3.12, а, г, д могут применяться только при небольшой глубине скважин.

Для бурения скважин на более значительные глубины рекомендуется применять оснастки талевой системы с неподвижным концом каната, которые обеспечивают равномерную нагрузку на вышку (рис. 3.12,6, в).

Схемы талевой системы

Рис. 3.12. Схемы талевой системы: 1 - кронблок; 2 - талевый блок; 3 - лебедка (подвижный конец талевой системы); 4 - неподвижный конец талевой системы, закрепленный к основанию установки; 5 - свободный конец талевой системы, закрепленный на кронблоке; 6 - свободный конец талевой системы, закрепленный на талевом блоке; Рл, Ри Рз, Р4, Ли Скр - усилия в ветвях талевой системы

о

Р'

Р:

6

-г4

кр

с,

При выборе оснастки талевой системы рассчитывают количество подвижных ветвей каната в оснастке [7]:

- = (3.10)

рл

где Скр - нагрузка на крюк при подъеме снаряда (рассчитывается по формуле (3.6), кН;

Рл ~ грузоподъемность лебедки (принимается из технической характеристика буровой установки), кН;

г)с - коэффициент полезного действия талевой системы (рассчитывается по формуле 3.5).

В практике геологоразведочного бурения чаще всего используют следующие схемы талевой оснастки: 0 х 1 (см. рис. 3.12, а - на прямом канате), 1 х 2 (рис. 3.12, б), 2x3 (рис. 3.12, в). Коэффициент полезного действия для них:

т 1 2 3 4

г|с 0,96-0,97; 0,95-0,93; 0,92-0,9; 0,9-0,88.

Из всех систем оснастки самой скоростной будет система на прямом канате. В то же время такая система отличается минимальной грузоподъемностью. По мере повышения количества струн оснастки ее грузоподъемность увеличивается, но снижается скорость перемещаемого груза на крюке. С целью сокращения времени на спуско-подъемные операции оснастку талевой системы с увеличенным числом ветвей используют с определенной глубины Ь (значения глубины) при т = 1:

Ь =_^Пс_

(3.11)

Яд^о-^Хсове, +./;^іп0ср)

Р м

где Кд - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления при подъеме труб из скважины, возникающие из-за кривизны скважины и труб; ас - коэффициент, учитывающий вес соединений труб; q - вес 1 метра труб, Н/м;

Ьс - длина колонны труб, м;

Р°’Рм _ относительная плотность очистного агента и материала труб (для

стальных труб р° = 7,85; для легкосплавных р° =2,8);

0ср - среднее значение зенитного угла на интервале длины поднимаемых труб,радиан;

/ф - коэффициент трения труб о стенки скважины (/ф = 0,3-0,5).

До этой глубины спуско-подъемные операции рекомендуется проводить на прямом канате. Мощность двигателя на подъем бурового снаряда рассчитывается по формуле (3.3).

Скорость подъема крюка с весом рассчитывается по формуле

(3.12)

где гб - скорость навивки каната на барабан (принимается по технической характеристике бурового станка, но на прямом канате - не более 2 м/с), м/с.

Для повышения износа и срока службы талевого каната на кронблоке устанавливают шкивы максимально большего радиуса, поскольку предел текучести материала, из которого изготовлен талевый канат, при его перегибе на шкиве определяется зависимостью

Ес1.

п

(3.13)

ш

где Е - модуль упругости материала, из которого изготовлен талевый канат, МПа;

<7К-диаметр талевого каната, м;

7)ш- диаметр шкива, м;

а, - предел текучести материала, из которого изготовлен талевый канат, МПа.

Таким образом, из формулы следует, что чем больше диаметр шкива и меньше диаметр каната, тем выше запас его прочности по условию текучести материала. Диаметр каната выбирают исходя из усилия растяжения, возникающего в канате, шкив целесообразно использовать максимально возможного диаметра, что и определяет размер шкивов современных буровых установок ведущих производителей бурового оборудования.

С целью сокращения времени на спуско-подъемные операции подъем бурового снаряда должен производиться с полным использованием мощности двигателя станка и располагаемого диапазона частот вращения барабана

лебедки. Для определения рационального режима подъема бурового снаряда следует рассчитать длину бурового снаряда, который может быть поднят при различных частотах вращения барабана лебедки. Эту длину можно определять из зависимости

ЄщУкІ

(3.14)

П

СВ

где N — номинальная мощность двигателя, Вт;

С/кр - нагрузка на крюке, Н;

Ь - длина бурового снаряда, м;

р - коэффициент полезного действия талевой системы;

V*,- - скорость подъема крюка с грузом на определенной ступени регулирования скорости подъема (например, скорости коробки передач), м/с.

При дизельном приводе отбираемая мощность при спуско-подъемных операциях не должна превышать 0,7-0,8 от мощности двигателя N. В результате может быть рассчитана длина бурового снаряда (количество труб или свечей), поднимаемого на каждой скорости работы лебедки при условии полного использования возможностей буровой лебедки и мощности двигателя станка.

Длина бурового снаряда и количество свечей, которые могут быть подняты на первой скорости работы лебедки, равны

А = _ /-2 > «с = ~ •

Длина бурового снаряда и количество свечей, которые могут быть подняты на второй скорости работы лебедки, будут равны

І2 — 7^2

Длина бурового снаряда и количество свечей, которые могут быть подняты на третьей скорости работы лебедки, равны:

/3=1з-14; «с3, = ^-,ит.д.

*ев

При выполнении расчетов следует иметь в виду, что для геологоразведочных буровых установок максимальные скорости подъема бурового снаряда регламентированы: при длине свечи /св = 4,7 м максимальная скорость подъема составляет 1,6 м/с; при длине свечи /св > 4,7 м максимальная скорость подъема составляет 2 м/с.

Пример. Бурение вертикальной скважины производится на глубину 800 м станком СКБ-5. Бурильные трубы СБТН-54, длина свечи - 14 м, промывочная жидкость -техническая вода.

Нужно рассчитать оснастку талевой системы с определением глубины перехода с одной оснастки на другую, а также рассчитать для конечной глубины бурения количество свечей, поднимаемых на разных скоростях лебедки.

Исходные данные: Ря = 35 кН; = 6, 48 кг/м, кпр = 1,2.

Рассчитаем нагрузку на крюк при подъеме колонны бурильных труб из скважины:

С = 1,2 х 9,81 х 800 х 6,48

кр

  • 1-
  • 1000
  • 7850

= 53,28 кН, то есть <7кр > Рл.

Таким образом, подъем колонны бурильных труб при значительной глубине скважины должен производиться с оснасткой талевой системы. Рассчитаем глубину, до которой подъем колонны можно осуществлять на прямом канате. По формуле (3.11) получим

= 504м.

  • 35000x0,96
  • 1 1,2x9,81x6,48x0,873

Определим необходимую оснастку талевой системы, которую следует использовать с

глубины 500 м. Находим по формуле (3.10) количество подвижных ветвей:

53280 ,,, Л

т =-= 1,64 * 2,

35000x0,93

то есть должна применяться оснастка талевой системы 1 х 2.

С целью ускорения спуска-подъема колонны рассчитаем рациональный режим

подъема бурильной колонны из скважины для конечной глубины бурения. Для этого

рассчитаем по формуле (3.14) длину бурового снаряда, который может быть поднят на

разных скоростях работы лебедки. Предварительно определим цо, который составит 66,59

Н/м. На первой скорости работы лебедки

  • 66,59x0,405
  • 0,81 пипс / г 30000x0,9x0,93 М1 у,., =-= 0,405 м/с; = —7ТТ::—— = 931 м;

на второй скорости лебедки

1,73

П-2 =

, 30000x0,9x0,93 ...

= 0,865 м; І-, = —--—-= 435 м;

66,59x0,865

на третьей скорости работы лебедки

2,71 10СС г 30000x0,9x0,93

у., =-= 1,355 м Ц =-= 278 м

<3 2 66,59x1,355

на четвертой скорости работы лебедки

3,61

= 1,805 м; Ь, =

30000x0,9x0,93

= 209 м.

2 66,59x1,805

Количество свечей, поднимаемых на разных скоростях работы лебедки:

1 = 800 - 435 = 365 м или 365/14 = 26 свечей;

/2 = 435 -278= 157 мили 157/14 = 11 свечей;

/з = 278 - 209 = 69 м или 69/14 = 5 свечей; и = 209 м или 209/14 = 15 свечей.

Всего из скважины требуется поднять 57 свечей бурильных труб.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>