Расчетная часть-Расчет буровой установки БУ-80БрД на глубину бурения 1800м-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет буровой установки БУ-80БрД на глубину бурения 1800м: Выбор класса буровой установки, Определение параметров буровой вышки, Определение полезной высоты вышки, Определение высоты расположения балконов, Определение полной высоты вышки, Определение ёмкости подсвечника, Определение размеров основания, Определение вертикальных нагрузок на вышку, подбор площади сечения стержня ноги вышки, Расчёт по предельному состоянию-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор класса буровой установки

Схема конструкции скважин представленат на рисунке 3.
Глубина скважины L = 1800 м. Конструкция скважины: кондуктор диаметром Дк= 0,295 м., с толщиной стенки δк = 0,008 м., спускается на глубину lк=300 м., эксплуатационная колонна Дэ= 0,215 м., с толщиной стенки δк = 0,009 м., резьба удлинённая, спускается до забоя.
Для бурения скважин до проектной глубины применяется бурильная колонна длиной 1800 м., составленая из бурильных труб диаметром Дбт= 0,127 м., с толщиной стенки δк = 0,009 м., и длиной 1600 м., включающая 200 м., утяжелённых бурильных труб диаметром 0,178 м., сбалансированного типа.
Расчёт массы обсадных и бурильных колонн.
Qкол – масса колонны, кН
Qкол=l1∙q1+ l2∙q2+...+ ln∙qn ,
l1,l2,l3,l4 – длина колонны,секций колон или УБТ, м
q1,q2,q3,q4 – масса 1п.м. колонны, секций колонн или УБТ, кН
Qк – масса кондуктора, кН
Qк=lк∙qк , (1)
qк – масса 1 п.м. кондуктора, qк= 0,603 кН.
lк– длина кондуктора, lк=300 м.
Qк=300∙0,603 = 180,9 кН.
Qэ – масса эксплуатационной колонны, кН
Qэ=lэ∙qэ , (2)
qэ – масса 1 п.м. эксплуатационной колонны, qк= 0,523 кН.
lэ– длина эксплуатационной колонны, lк=1800 м.

      МОНГ.017112.085 ПЗ
     
Изм Лист No докум. Подп. Дата 
Разраб. Нелаев А.В   
2 расчётная часть Лит. Лист Листов
Пров. Бобылёва Т.В.    У    
     УГТУ МОН-1-06 
Н.контр.      
Утв.      

Qбт – масса бурильной колонны, кН
Qк=1800∙0,523 = 981,4 кН.
Qбт=lбт∙qбт + lубт∙qубт, (3)
qбт – масса 1 п.м. бурильной колонны, qк= 0,306 кН.
qубт – масса 1 п.м. УБТ, qк= 1,560 кН.
lбт– длина бурильной колонны, lк=1600 м.
lубт– длина УБТ, lк=200 м.
Qбт=1600∙0,306+200∙1,560 = 801,6 кН.
Qкр.max – максимальная нагрузка на крюке, кН
Qкр.max=Кп∙Qэ ,
Кп – коэффицент прихвата, Кп=1,3.
Qкр.max=1,3∙981,4=1275,82 кН.
Данная грузоподьёмность соответствует четвёртому классу буровых установок, максимальную нагрузку на крюке принимаем Qкр.max=1500 кН.
Выбираем буровую установку БУ-80БрД, характеристики которой представлены в таблице 1.

2.2 Определение параметров буровой вышки.

Схема расчёта буровой вышки приведена на рисунке 4.
Вертикальная нагрузка на вышку, т.е. максимальная грузоподъёмность вышки Qв, определяющая возможность использования вышки для бурения скважин, кН
, (4)
где Qв – вертикальная нагрузка на вышку, кН
Qкр.н – наибольшая нагрузка на крюке, Qкр.н=1500 кН.
qтс – нагрузка от талевой системы, кН
, (5)
.
Рхк – наибольшее натяжение ходового конца каната при подъеме, кН


     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  

, (6)
Рнк – наибольшее натяжение неподвижного конца каната, кН
, (7)
Кд – коэффициент динамичности, Кд=1,25.
Gк – нагрузка от массы кронблока, кН, .
Gк – нагрузка от массы каната, кН, .
η – к.п.д. талевой системы, η=0,825.




2.2.2 Определение полезной высоты вышки

Полезная высота вышки Нп, м
, (8)
где hб – запас высоты на переподъем, безопасное расстояние между верхним торцом талевого блока и нижней плоскостью кронблока, hб=4 м.
Dш – диаметр шкива талевой системы, м
Dш=37∙dk , (9)
dk – диаметр талевого каната, м. Диаметр талевого каната определяется исходя из разрывного усилия Рр, кН, dk=0,032 м.
Рр=Рхк∙S, (10)
S – коэфициент запаса прочности, S =3,0.
Рр=240∙3=720 кН,
Dш=37∙0,032=1,184 м.
hкр – высота крюка, штропов, hкр=3 м.
lсв – длина свечи, lсв=36м.


     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  

hт – расстояние по вертикали от пола буровой до торца замка подвешенной свечи, hт=1,3м.


2.2.3 Определение полной высоты вышки

Полная высота вышки Н, м
(11) где hо – расстояние от пола буровой до опорного башмака вышки, hо=1м.
hкоз – расстояние между нижней полостью кронблока и верхом козел вышки, hкоз=5 м.

2.2.4 Определение высоты расположения балконов

Высота расположения нижней полости балкона для верхнего рабочего, Нр,м
(12)
где α – угол наклона свечи к оси вышки, α=2о.
hпод – высота подсвечника над уровнем пола буровой, hподсв=2м.
hпл – отметка пола площадки верхнего рабочего от верха свечи установленной за палец, hпл=1,8 м.
.

2.2.5 Определение ёмкости подсвечника

Ёмкость подсвечника для установки свечей – характеризуется полезной площадью магазина и подсвечника:
, (13)
где К – коэффициент увеличения площади подсвечника, К=1,15.



     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  

, (14)
L – проектная глубина бурения, м
.
Fсв – площадь, занимаемая одной свечей, м2
, (15)
.

2.2.6 Определение размеров основания

Размеры нижнего и верхнего оснований вышки, м
Для вышек мачтового типа размеры нижнего основания (между опорами) a принимают от 5,5 до 9.2 метров, в зависимости от нагрузки на крюке, для своей вышки принимаем, а=7 м.
Размер верхнего основания b должен быть таким, чтобы можно было разместить кронблок и свободно пропускать его при смене
, (16)
где bр – расстояние между ногами вышки на уровне рабочей площадки, м
  , (17)
где bтб – половина габаритного размера талевого блока, bтб=1,5 м.
Со – размер, обеспечивающий ширину прохода талевого блока в свету, Со=0,7 м.
С1 – габаритный зазор между площадкой и талевым блоком, С1=0,2 м.
,
.




     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  

2.3 Определение вертикальных нагрузок на вышку, подбор площади сечения стержня ноги вышки.

Суммарная вертикальная реакция опоры на ногу R, кН
, (18)
где RQкр.н– вертикальной реакции опоры на ногу вышки от воздействия вертикальных нагрузок при подъеме бурильной колонны, кН
Rвет – вертикальной реакции опоры на ногу вышки от ветровой нагрузки, кН
Rасп – вертикальной реакции опоры на ногу вышки от подвески оборудования АСП, кН
Вертикальная реакция опоры на ногу вышки от воздействия вертикальных нагрузок, возникающих при подъеме бурильной колонны RQкр.н, кН
, (19)
где Qв – вертикальная нагрузка на вышку при подъеме колонны,
Qв=2603,5 кН.
Gв – нагрузка от собственной массы вышки, Gв=360 кН.
К1 – количество ног вышки, К1=2 для мачтовых вышек.
α – угол наклона ноги вышки к горизонтали, α=84о .
.
Вертикальная реакция опоры на ногу вышки от подвески оборудования АСП RАСП, кН
     , (20)
где GАСП – нагрузка от механизма расстановки свеч, захвата, подъема распределяется на две ноги, поэтому делится на два, GАСП=100кН.
     .
    

     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  

Вертикальная реакция опоры на ногу от ветровой нагрузки Rвет, кН
     , (21)
где q – скоростной напор ветра, н/м2
Fi – площадь проекции соответствующей панели вышки на поверхность, перпендикулярную к направлению ветра, м2
Нi – расстояние от опоры ноги до центра тяжести рассматриваемой панели, м
  ΣFiHi=F1H1+F2H2+F3H3+F4H4+F5H5 , (22)
Площадка кронблока F1H1
, (23)
где а1 – сторона площадки, для мачтовых вышек а1=3м.
h1 – высота обшитой части площадки, h1=1,45м.
     ,
    ,    (24)
   .
Верхний балкон F2H2
Для мачтовых вышек а2 и h2 равны нулю, т.к. верхнего балконанет.
Нижний балкон F3H3
    , (25)
где а3 – сторона площадки нижнего балкона, а3=8 м.
h3 – высота обшивки нижнего балкона, h3=2 м.
     ,
   , (26)
    .
Площадь проекции панели на поверхность параллельную к напрвлению ветра F4, м2
  

     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  

,      (27)
где а4 – ширина незащищённой части свечей а4=3м.
h4 – высота незащищённой части свечей, h4=25м.
      .
   ,    (28)
   .
Площадь проекции ног вышки ра поверхность, перпендикулярную к направлению ветра F5, м2
   ,      (29)
где а5 – ширина ноги а5=0,245м.
h5 – высота ноги, h5=46,5м.
К1 – число ног, К1=2.
   .
   , (30)
    .
Подставим полученные значения в формулу (19)
ΣFiHi=4,35·47,2+0+16·37,84+75·21+23,25·22,785=2915,5м2,
,
.

2.4 Расчёт по предельному состоянию

Площадь сечения элемента ноги можно определить из расчета по допускаемым напряжениям и из расчета по предельному состоянию.
  

     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  

Расчет по допускаемым напряжениям
   , (31)
где φ – коэфицент продольного изгиба, φ=0,81 для стали Ст 20;
σт – нормативный предел текучести материала, σт =460 Мпа;
m – коэфицент условия работы элемента, m=0,9;
к – коэффицент однородности материала, к=0,9
F – площадь элеиента сечения ноги вышки, м2
.
По полученному значению F, подобрать трубы Dн
.
Выбираем стандартное значение Dн = 0,089 м.
Расчет по предельному состоянию
   , (32)
где Fуст – несущая способность элемента ноги по устойчивости, кН
  ∙ φ, (33)
    , (34)
  ,
.



     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата  


2.5 Расчет нагрузок на вышку с помощью ЭВМ

Программа и результаты расчёта приведены соответственно в приложениях А и Б. Исходные данные для определения параметров вышки приведены в таблице 3, выводимые параметры в таблице 4. Расчёт ведётся по методике [6].
При расчете видно, что при увеличении нагрузки на крюке увеличиваются нагрузки на все узлы конструкции.

     МОНГ. 017112.085 ПЗ Лист

     
Изм Лист No докум. Подп. Дата