601

Расчетная часть-Расчет основания фундамента буровой установки БУ-2900-200-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

ID: 175613
Дата закачки: 08 Декабря 2016
Продавец: lesha.nakonechnyy.92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: Microsoft Word

Описание:
Расчетная часть-Расчет основания фундамента буровой установки БУ-2900-200-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Комментарии: 5 Фундамент для БУ 2900-200 в условиях обводненного грунта, суглинка

Технические предложения. Изобретение относится к области бурения скважин небольшой глубины, в частности для наземного кустового бурения в условиях обводненного грунта или суглинка БУ 2900/200 ЭПК БМ-1.
Известен способ сооружения фундамента БУ 2900/200 путем укладки деревянного бруса диаметром 200 мм. и длиной 2600 мм. в условиях влажного суглинка. Недостатком сооружения такого фундамента является то что в период межсезонья – обводнение грунта, и зимой в результате воздействия сил морозного фундамент может производить осадку и подвижки, ведущие к дорогостоящему ремонту и простою скважины.
Задача при создании модернизированного фундамента создание недорогого, удобного в монтаже и надежного фундамента.
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение прочностных характеристик фундамента в условиях обводненного грунта, при не значительном увеличении стоимости и времени монтажа, но со значительной экономией средств в результате минимизации поломок и простоя бурового оборудования, вследствие отсутствия осадки и подвижек фундамента. Фундамент сохраняет свою монтажеспособность и способность многократного использования по сравнению с аналогом. Так же данные результаты возможно получить при отсыпке ПГП (песчанно-гравийной смеси).
Технический результат достигается тем, что известный фундамент, включающий в себя деревянный настил, состоящий из отдельных брусьев, расположенных на поверхности грунта, диаметром 200 мм. и длиной 2600 мм., заменяется на фундамент состоящий из брусьев диаметром 200 мм. и длиной 3400 мм. В основании укладывается слой геотекстиля, значительно увеличивающий дренаж воды и снижающий воздействие сил морозного пучения, предотвращающий попадание продуктов бурения в грунт. В случае укладки ПГП, слой ПГС (песчанно-гравийной смеси) должен составлять до 200 мм. ПГС укладывают слоями с последующим уплотнением.
Основание содержит увеличенные продольные балки 1 в виде бревен, которые плотно прилегают к друг другу, образуя твердую плиту с шириной этих балок, с подстилающим слоем дорнита 2, укладываются на обводненный грунт 3, либо брусья аналога 4, уложенные на ПГП 5.


Рисунок 5.2 - Модернизированный фундамент. Увеличение площади древесного настила.



 Рисунок 5.2 - Модернизированный фундамент. Создание ПГП.



6 Расчет фундамента

6.1 Расчет фундамента вышки по предельному состоянию основания (деформации)

Данные для расчета:
Грунт в основании глинистый (суглинок, );
Коэффициент пористости ;
Консистенция (состояние) ;
Уровень грунтовых вод 5 м;
Глубина промерзания 1,8 м;
Длина фундамента L=71,8;
Ширина фундамента H=2,6;
В качестве фундамента используется деревянный брус диаметром 0,2 м;
Оснастка талевой системы 5х6;
Тип вышки – мачтовая, А-образная;
Высота вышки 41,6 м;
Ширина вышки 7,2 м;
Грузоподъемность вышки т.

Определим площадь подошвы фундамента, :

(6.1)



Нагрузка на фундамент распределенная, равнодействующая нагрузки в центре фундамента. Требования расчета по деформации сводятся к условию:

, (6.2)

где - среднее давление на подошву фундамента, МПа;
- нормативное давление (расчетное сопротивление), МПа.
По таблице 6.1 определяем . Для суглинков с , величина при B=0 составляет 0,2 МПа, а при В=1 составляет 0,1 МПа
Для грунта консистенции В=0,25 величина будет составлять 0,175 МПа (определяется интерполяцией между значениями величин между В=0 и В=1). Следовательно, нормативное давление на грунт из суглинков при и будет составлять 0,175 МПа.



Таблица 6.1 - Характеристики глинистых грунтов



Грунты Значения в кгс/см2 для состояния грунтов К-т
порис-
тости

Консистенция
 обычного плотного средней
плотности  В=0 В=1
Глинистые:

- супеси
- супеси, очень влажные
- супеси, насыщенные водой

- суглинки
- суглинки, очень влажные
- суглинки, насыщенные водой

- глины
- глины, очень влажные
- глины, насыщенные водой 

_

_

_

_

_

_

_

_

_ 

_

_

_

_

_

_

_

_

_ 

_

_

_

_

_

_

_

_

_ 

0,5

0,7

0,5

0,7

1,0

0,5

0,6

0,8

1,0 

3,0

2,5

3,0

2,5

2,0

6,0

5,0

3,0

2,5 

3,0

2,0

2,5

1,8

1,0

4,0

3,0

2,0

1,0


Поскольку глубина заложения фундамента на грунтах из суглинков с консистенцией меньше 0,5 (таблица 6.2) не зависит от глубины промерзания, из экономических соображений фундамент закладывается на грунт. Соответственно с этим по фактической глубине заложения вводится поправка для расчетного сопротивления:

(6.3)



где h – глубина заложения фундамента в см. При ширине фундамента более 5 м. для пылеватых песков и глинистых грунтов нормативное давление увеличивается в 1,2 раза.


Грунты Расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод Глубина заложения фундамента
Скальные и крупнообломочные, а также пески гравелистые, крупные и средней крупности

Пески мелкие и пылеватые, а так же супеси твердой консистенции, суглинки и глины с консистенцией менее 0,5

Пески мелкие и пылеватые, а так же супеси, суглинки и глины независимо от их консистенции

Супеси пластичной и текучей консистенции, а так же суглинки и глины текучепластичной и текучей консистенции Любое





Превышает расчетную глубину промерзания на 2 м и более




Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на 2 м

Любое Не зависит от глубины промерзания



Не зависит от глубины промерзания





Не менее расчетной глубины промерзания


Не менее расчетной глубины промерзания



Таблица 6.2 - Глубина заложения фундамент

6.2 Расчет нагрузок на вышку

На вышку действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. 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). Максимальный вес обсадной колонны принимается равным максимальной грузоподъемности буровой установки - максимальной нагрузке на крюке ( ), а максимальный вес бурильных труб принимается равным номинальной грузоподъемности буровой установки ( ). 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.
От веса обсадной колонны на вышку действует вертикальная нагрузка. При определении вертикальной нагрузки на вышку учитывается также вес смонтированного на ней оборудования (талевой системы, средств механизации и приспособлений).
Вертикальная нагрузка на вышку будет равна:

(6.4)

где - вертикальная составляющая усилия в подвижной ветви талевой системы, кН;
- вертикальная составляющая усилия в неподвижной ветви талевой системы, кН;
- вес смонтированного на вышке оборудования, т.

(6.5)

(6.6)

где - величина, обратная коэффициенту полезного действия одного канатного блока (шкива) талевой системы, равная 1,04;
n – число канатных шкивов талевого блока;
, - углы наклона к вертикали соответственно подвижной и неподвижной ветвей талевой системы, которые находятся в пределах 5-6 градусов. При таком значении углов в расчете примем:



Получим:





Вес смонтированного на вышке оборудования определяется по формуле:

(6.7)

где - вес талевого блока, т;
- вес кронблока, т;
- вес вышки, т;
- масса вертлюга, т.



Таким образом, вертикальная нагрузка на вышку составит:



Горизонтальная составляющая от максимального веса установленных за палец свечей определяется из уравнения моментов сил от веса труб и реакции на верхней опоре (пальце) относительно нижней опоры свечей, кН:

(6.8)

где - вес свечей, принимаемый равным номинальной грузоподъемности буровой установки, т;
- угол наклона свечей к горизонту, который обычно находится в пределах .



Для мачтовых вышек ветровые нагрузки рассчитываются в двух направлениях: перпендикулярно и параллельно плоскости ног. При действии ветра перпендикулярно плоскости ног ветровые нагрузки определяются на каждую ногу вышки, а при  действии ветра в направлении, параллельном плоскости ног,  нагрузка на заветренную ногу принимается равной 0,6 нагрузки на наветренную ногу.
Рассчитаем ветровую нагрузку действующую на вышку, кН:

(6.9)

где - нормативный скоростной напор или удельное давление ветра на единицу вертикальной проекции площади, перпендикулярной направлению ветра;
- проекция площади граней вышки на вертикальную плоскость (площади решеток вместе с пустотами); площадь одной грани вышки определяется как площадь трапеции;
- коэффициент парусности или заполнения решеток, равный отношению поверхности элементов граней к ее общей площади; =0,4;
- коэффициент обтекания (аэродинамический коэффициент), зависят от формы обтекаемого тела; для вышек из труб принимается равным 1, а для уголковых вышек (плоских поверхностей) — 1,4;
- динамический коэффициент, учитывающий колебания гибких элементов вышки от пульсации воздушного потока и зависящий от периода собственных колебаний вышки; при периоде собственных колебаний вышки, равном или менее 0,5 с, коэффициент не учитывается, а при большем значении периода принимается равным 2.
Нормативный скоростной напор ветра зависит от территориального района и высоты сооружения.
Согласно строительным нормам и правилам (СНиП II А-11—62), вся территория России по скоростному напору разделена на 7 районов. В зависимости от этого скоростной напор ветра на высоте до 10 м от поверхности земли принимается следующим:

Районы…………………………………………… I II III IV V VI VII
Нормативный скоростной напор, …27 35 45 55 70 85 100

(6.10)

С увеличением высоты скоростной напор возрастает и при высоте свыше 10 м корректируется следующими поправочными коэффициентами: при высоте от 10 до 20 м = 1,35; до 40 м =1,8 и до 100 =2,2.
Давление ветра на заветренную грань башенных вышек ослабляется за счет наветренной грани. Поэтому ветровая нагрузка на заветренную грань (Тз) принимается равной 0,8 нагрузки на наветренную область, кН:

(6.11)



Общая ветровая нагрузка на вышку от нагрузок на наветренную и заветренную грани, кН:

(6.12)



Горизонтальная ветровая нагрузка на свечи равна, кН:

(6.13)

где - проекция площади свечей на вертикальную плоскость, м2;
- коэффициент обтекания для плоских 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, кН:

(6.14)

где - высота установки пальца, м;
- высота приложения равнодействующей ветровой нагрузки на свечи, м.



Схема действия сил на вышку показана на рисунке 6.1.



Рисунок 6.1 - Схема действия сил на вышку


Таким образом, общая горизонтальная нагрузка на вышку (Т) будет, кН:

(6.15)



6.3 Проверочный расчет фундамента по деформации

Производится проверочный расчет по условию

(6.16)

.

Получается 1,21<1,05, т.е. требования расчета не удовлетворяются. Т.о. в процессе эксплуатации буровой установки возможно проседание фундамента, в связи с тем что максимальная нагрузка на грунт превышена. Для удовлетворения требованиям расчета возникает необходимость увеличить площадь фундамента или установить фундамент на более плотную поверхность, которой может служить ПГС.

6.4 Расчет площади модернизированного фундамента

Т.к. первоначальный фундамент не удовлетворяет условиям расчета по деформации, проведем расчет модернизированного фундамента.
Определим площадь модернизированного фундамента, которая бы удовлетворяла требованиям расчета по предельному состоянию основания, м2:

(6.17)



где — коэффициент запаса прочности, =1,12.
Т.о. деревянный фундамент укладывается из бруса диаметром 200 мм. и длиной 3400 мм.
Исходя из данных полученных в п.6.4 проведем проверочный расчет модернизированного фундамента по предельному состоянию основания.

6.4.1 Расчет модернизированного фундамента по предельному состоянию основания

Для того чтобы фундамент удовлетворял требованиям расчета, необходимо выполнение условия:

(6.18)





Таким образом, модернизированный фундамент удовлетворяет требованиям расчета по предельному состоянию основания.

6.5 Расчет первоначального фундамента по предельному состоянию основания с использованием песчано-гравийной подушки

Для уменьшения нагрузки фундамента на грунт отсыпается песчано-гравийная подушка, с насыпной плотностью =2,5 кг/см2. ПГС имеет следующие характеристики в соответствии с ГОСТ 23735-79:
коэффициент фильтрации 25 м/сут;
марка гравия по прочности 1000;
марка по морозостойкости F-150;
модуль упругости песка 2,8;
доля гравия в ПГС 40-43%;
доля пылевидных и глинистых частиц 4,8%;
доля зерен слабых пород 5%.

Таблица 6.3 - Наибольшее допускаемое давление на основание из насыпных грунтов

Характер насыпей и вид грунтов Предельная величина давления на грунт в кг/см2
Планово возведенные насыпи из грунтов:
песчаных;
глинистых 

2,5
2
Отвалы (без уплотнения площади основания):
из песчаных грунтов, шлаков и т.д.;
из глинистых грунтов, отходов строительного производства, золы и т.д. 

1,8
1,2
Свалка грунтов, отходов производства и бытовых отбросов без уплотнения площади оснований 1,0
То же, но с уплотнением оснований 1,5

Преимущества ПГС:
сокращает величину нормальных сил морозного пучения и полностью исключает касательные силы морозного пучения;
погашает часть деформаций от действия сил морозного пучения;
создает благоприятные условия для миграции воды.
При применении в основании нетканых синтетических материалов (геотекстиля) толщину ПГС уменьшают на 50-70 мм. Толщина слоя ПГС составляет примерно 250-300 мм. Слой снятия поверхностного слоя грунта 150 мм.
Проверим, будет ли выполнятся условие расчета:

(6.19)





Т.о. предотвратить подвижки и проседание фундамента можно путем создания песчано-гравийной подушки толщиной 300 мм., либо 250 мм., при укладке в основании геотекстиля.

6.5.1 Применение комплекса утилизации жидких и твердых отходов бурения и КРС

Буровой шлам, прошедший отделение от отработанного бурового раствора на виброситах, может иметь такое высокое содержание углеводородов, металлов и т.п., что окажется непригодным для дальнейшего использования. Размещение на полигонах для неопасных отходов также невозможно, т.к. опасные компоненты легко вымываются или выщелачиваются при хранении. Такие отходы можно стабилизировать или отвердить.
КУЖиТОБиКРС позволяет перерабатывать буровой шлам в экологически безвредный консолидированный прочный готовый продукт - строительный материал, который может быть использован при отсыпке под фундамент, насыпная плотность которого, при правильной консистенции отверждающих добавок (цемент, зола, известь, оксид кальция) составляет =2,29 кг/см2[14].
Произведем проверочный расчет фундамента по предельному состоянию деформации основания, при использовании в качестве ПГП строительный материал, полученный при помощи КУЖиТОБиКРС.

(6.20)




Условие удовлетворяется. Т.о. при использовании КУЖиТОБиКРС отпадает потребность в привозной ПГС, перерабатывается отработанный буровой раствор, происходит более полное отделение нефти.
Использование данного комплекса целесообразно при кустовом или разведочном бурении, но в последнем случае разведочная скважина не должна находиться на большом расстоянии от комплекса.




Размер файла: 423,5 Кбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.