Расчетная часть-Расчет основания основного блока ОБ53 буровой установки-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет основания основного блока ОБ53 буровой установки: Основания вышек для бурения, Параметры оснований вышки, Нагрузки действующие на основание вышки, Расчет по нормальным напряжениям стоек основания-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

1. Расчет основания основного блока

1.1. Основания вышек для бурения

Основанием называется промежуточная металлическая конст¬рукция, собираемая из отдельных сварных секций — ферм и устанавливаемая на поверхности земли; над ней располагается буровая вышка. Фермы основания свариваются из профильного проката или из труб. Размеры каждой секции определяются транспортными возможностями.
На поверхности основания устанавливают ротор и другое оборудование, а в пространстве между устьем скважины и ро¬тором монтируется оборудование для герметизации устья.
Основание несет нагрузку от силы тяжести вышки и дей¬ствующих на нее усилий в процессе проводки скважины, веса установленного на полу бурового оборудования и свечей в ма¬газинах или от силы тяжести колонны, установленной на роторе.

1.2. Параметры оснований вышки


Основными параметрами основания являются наибольшая на¬грузка, отметка пола буровой, площадь подсвечников. Наиболь¬шая нагрузка на основание определяется максимально допу¬стимой нагрузкой на ротор, нагрузкой на подсвечник, которые создаются силой тяжести бурильной колонны при наибольшей глубине бурения.
Отметка пола буровой определяется двумя факторами: раз-мещением противовыбросового оборудования на устье сква¬жины и необходимостью обеспечения работы системы очистки раствора.
Высота пола буровой при установке противовыбросового оборудования определяется (рис 2) как сумма высот отдель¬ных устройств, входящих в комплект сборки, с учетом высоты установленного на подроторные балки ротора:

где h1 - высота сборки оборудования для герметизации устья; h2 - расстояние от пола до нижней части ротора; h3 - высота устья скважины от поверхности земли; - зазор между торцом верхнего превентора и ротором.
, , , Тогда:

Площадь подсвечников (рис 3)

где k = 1,15 — коэффициент запаса площади; FT — теоретическая площадь подсвечников, м2

(D — диаметр замка трубы, м; п — число свечей).
Труба ГОСТ 631-75, D = 201мм, n = 163 шт.


Основания силовых приводов трансмиссий и насосов пред¬ставляют собой пространственные металлические сварные конструкции из профильного проката с размерами, необходи¬мыми для установки оборудования. Они разбираются на от¬дельные секции, допускающие перевозку по железным или автомобильным дорогам. Соединенные секции этих оснований образуют единый блок.

Уровень пола


Рисунок 2 - Схема определения высоты пола буровой:
1 - фланец колонной головки; 2 - кресто¬вина; 3, 4, 5 - превенторы соответственно плашечные, универсальный, вращаю¬щийся; 6 - ротор

Рисунок 3 - Схема установки свечей: 1 - вышка; 2 - балкон, 3 - пальцы, 4 - пакет свечей; 5 - подсвечники; 6 - пол буровой.



На рисунке 4 приведены конструкции оснований вышечного, силового и насосного блоков буровой установки Уралмаш БУ-5000. Высота оснований силового блока составляет 2,0—2,3 м для удобства монтажа на нем оборудования, а насосного блока — 0,95 м. Каждая секция основания представ¬ляет собой жесткую пространственную сварную ферму из про¬фильного проката, нижняя часть которой выполнена в виде салазок для передвижения волоком по промыслу, а верхняя образует площадку, на которой установлено все оборудование. Пол застилается рифленым железом. Оборудование и проходы защищены перилами и каркасами. Основания соединяются с подвышечным блоком и между собой хомутами и стяжками.



Рисунок 4 - Металлические сооружения буровой установки БУ5000
1 - мостки со стеллажами; 2 - блок подсвечников, 3 - блок лебедки; 4 – основание силового блока; 5, 6 - основания насосного блока; 7 - вышечный блок; 5 - укрытие.

1.3 Нагрузки действующие на основание вышки

В процессе бурения скважин характер нагружения основания вышки меняется в зависимости от выполняемых операций.
Опасными для прочности основания могут быть три случая нагружения:
1. Полный комплект свечей бурильной колонны весом Gc находится на подсвечниках; крюк нагружен максимальной на¬грузкой Рк. Например, прихват в конце подъема бурильной колонны; натяжение при спуске обсадной колонны; ветровая нагрузка q0 на вышку до 250 Па (рис 5).
На основание одновременно действуют нагрузки на ногу вышки от ее веса GB, усилия на крюке Рк веса оборудования, настилов, укрытий, ограждений и других узлов, смонтировачных на полу буровой Gоб и веса пакета свечей Gc.
Общая вертикальная нагрузка на основание вышки

Рассчитаем массу полного комплекта свечей бурильной колонны, находящейся на подсвечниках. Расчетная глубина скважины 5000 м. Компоновку бурильной колонны составляют бурильные трубы, а также 3 свечи УБТС-203 (утяжеленные бурильные трубы сбалансированные).
Рассчитаем массу УБТ, масса 1 м трубы – 214 кг, длинна – 12 м.

Тогда масса 3 свечей:
т.
Рассчитаем массу Бурильных труб, масса 1 м – 26 кг, длина 12,5 м.
Для данной скважины необходимо n бурильных свечей.

Округлим полученное значение до 131 шт. Тогда:

Масса Бурильных труб равна:
т.
Общая масса бурильной колонны:
т.
Тогда вес бурильной колонны равен:

Номинальная грузоподъёмность БУ 5000 ДГУ – 225 тонн. Будем считать что в конце подъема бурильной колонны произошел прихват бурильного инструмента и крюк нагрузился на 200 тонн, тогда вес на крюке равен:

Вес вышки составляет:

Вес оборудования равен:

Общая вертикальная нагрузка на основание вышки:


Если неподвижный конец каната укреплен к тому же эле¬менту основания, что и шарнир ноги вышки, то он нагружает только шарниры и ногу вышки, не увеличивая осевой нагрузки на основание. Ведущая ветвь каната при натяжении как бы уменьшает действие силы тяжести лебедки на основание, но увеличивает нагрузку на ноги вышки. Если лебедка устанавли-вается на основание силового блока, то горизонтальная состав¬ляющая тягового усилия ведущей ветви создает опрокидыва¬ющий момент, что необходимо учитывать при определении устойчивости вышки.



Рисунок 5 – Схема нагрузок на основание вышки:
а - полный комплект свечей, установленный на подсвечнике, крюк нагружен макси¬мальным весом обсадной колонны; б - полный комплект свечей, установленный на под¬свечнике, ротор нагружен максимальным весом обсадной колонны; 1 - вышка; 2 - крюк; 3 - основание вышки; 4 - ротор; 5 - подсвечник
2. Полный комплект свечей бурильной колонны установлен на подсвечнике Gc, а на ротор установлена обсадная колонна максимального веса GK, на вышку действует ветровая нагрузка g0, а крюк не нагружен (рис 5б). На основание действует также вес вышки GB и оборудования Gоб.

Вес обсадной колонны GК= (1,7-2,2) Gc.

Общая вертикальная нагрузка на основание вышки:

Так как , дальнейший расчёт будет вестись по .
Основание транспортируется с комплектом смонтирован¬ного на нем оборудования с вышкой или без нее в зависимости от конструкции. Транспортировка осуществляется в наиболее неблагоприятных дорожных условиях, наклоны продольные и боковые, вызывающие смещение центра тяжести, ухабы и т. д.
Многократная погрузка, разгрузка и транспортировка ос¬нований не должна нарушать их прочность, жесткость и форму.

1.4 Расчет по нормальным напряжениям стоек основания.

Основание вышечного блока создаёт создаёт нагрузку на стойки (20 штук.) Определим площадь сечения одной стойки. В качестве стоек используются трубы ГОСТ 631 – 75, изготовленные из стали 3.


Определим суммарную площадь сечения всех труб:

Тогда нормальное напряжение будет равно:


Условие выполняется – вышечное основание нормальные нагрузки выдержит.
2. Патентно-информационный поиск

2.1 Основание ОБ53 Установки Уралмаш БУ-5000 ДГУ


Рисунок 7 – Основание ОБ53.
Основание ОБ53 предназначено для монтажа и транспортирования на нем оборудования буровых установок Уралмаш 3Д-76 и Уралмаш 4Э-76
1. Вышка буровая БУ 5000 ДГУ
2,3. Компрессор
4. Лебёдка
5. ПВО
6. Основание вышечного блока
7. Основание силового блока
8. Приёмные мостки
9. Ротор
10,11,12. Силовой агрегат

2.2 Основание буровой установки Уралмаш 300 ДЭ

Рисунок 8 – Основание БУ Уралмаш 300 ДЭ
Данное основание предназначено для монтажа на нем оборудование буровых установок Уралмаш 300 Э, Уралмаш 300 ДЭ.
1. Лебёдка
2. Ротор
3. Балки
4. Лестница
5. Стойки рабочей площадки
6. Рама

2.3 Основание буровой установки Уралмаш 4000 ДГУ


Рисунок 9 – Основание БУ Уралмаш 4000 ДГУ
Данное основание предназначено для монтажа на нем оборудование буровых установок Уралмаш 4000 ДГУ.
1. Мостки
2. Балки
3,4. Кронштейны
5. Поперечные балки
6. Стяжки
7,8. Рамы

2.4 Основание буровой установки Уралмаш 200 ДГ – IV


Рисунок 10 – Основание БУ Уралмаш 200 ДГ – IV
Данное основание предназначено для монтажа на нем оборудование буровых установок Уралмаш 200 ДГ – IV.
1. Мостки
2. Балки
3. Опорные фермы
4. Приваренные кронштейны
5. Стойки рабочей площадки
6. Кронштейны для подкоса
7. Стяжки вышечно - лебёдочного блока.
8. Рама
9. Фермы
10.  Рама

Список использованной литературы.
1. Каталог нефтяного оборудования, средств автоматизации, приборов и специальных материалов. Том II. Всероссийский научно – исследовательский институт организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности.
2. Буровые машины и механизмы. Лисецкий. Ильский.