Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

ВЫШКИ И МАЧТЫ


СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПРС И КРС

 

Эта схема типична для старых нефтедобывающих районов, каждая скважина которых обустроена стационарной вышкой. При этом к скважине прибывает самоходная лебёдка, смонтированная на тракторе (подъёмник), а стационарная вышка оснащается устройством для проведения ремонта – талевой системой: кронблок, талевой блок, оттяжной ролик, канат.

В новых нефтяных районах стационарные вышки не монтируются, а ремонт производят передвижными ремонтными агрегатами, смонтированными на автомобильной или гусеничной базе.

 

1-тракторный подъемник; 2-канат; 3-оттяжной ролик; 4-труба; 5-элеватор; 6-штропа; 7-крюк; 8-талевый блок; 9-вышка; 10-кронблок; 11-мостки; 12-упор для трактора

Рисунок 84-Схема расположения оборудования при ПРС и КРС

Основными узлами агрегата являются (см. рисунок 85) : вышка 1, укреплённая оттяжками 2,3, талевый крюкоблок 4, кронблок 5, лебёдка 6, гидравлический домкрат 7 для установки вышки, винтовой домкрат 8 для снятия усилий с колёс, кабина для управления лебёдкой 9.

 

 

1-вышка; 2, 3-оттяжки; 4-талевый кронблок; 5-кронблок; 6-лебедка; 7-гидравлический домкрат; 8-винтовой домкрат; 9-лебедка

Рисунок 85-Самоходный ремонтный агрегат

 

Применение агрегатов в настоящее время получило преимущественное развитие.

Вышки являются грузоподъёмным сооружением скважины и предназначены для подъёма глубинного оборудования и устройств из скважины. Подразделяются на стационарные и передвижные.

 

 

Рисунок 86-Схема вышки

Изготовляются из сортового проката и труб. Наиболее часто применяют вышки высотой 24 и 22 м и грузоподъёмностью 750 и 500 кн.

Таблица 28 -Характеристика эксплуатационных вышек

№ п/п Шифр ВЭТ 22х50 ВЭТ 75х24 ВМ1-24
Грузоподъёмность, кн
Высота, м
Размер основания, м 6х6 8х8 8х8
Трубы для НОГ: тип диаметр, мм   НКТ   бур.   бур.

 



Следует иметь ввиду, что стационарные вышки используются всего лишь 2-3% времени в году (от всего календарного). Поэтому в последние годы для подземного ремонта широко используются передвижные агрегаты, оснащённые своими вышками.

 

Рисунок 87-Схема мачты

Конструктивные требования к вышкам и мачтам: а) удобство сборки и разборки основных элементов; б) транспортабельность; в) исключение самоотвинчивания деталей; г) антикоррозионное покрытие ответственных узлов; д) унификация деталей; е) наличие ограждений механизмов на высоте; ж) наличие маршевых лестниц; з) крепление от ветровых нагрузок; и) наличие ворот со всех сторон.

 

10.4. РАСЧЁТ ВЫШКИ

При проведении спуско – подъёмных операций на вышку действуют усилия, отличающиеся по величине, направлению и точкам приложения. Нагрузки можно разделить на две группы: а) вертикальные и б) горизонтальные.

Вертикальные нагрузки образуются от действия следующих сил: а) масса наибольшего груза на крюке Q1 (масса труб, штанг и жидкости в насосных трубах в случае заклинивания плунжера глубинного насоса); б) нагрузка от возможного прихвата труб – Q2 ; в) нагрузка от натяжения ходового Рх и мёртвого Рм концов каната; г) масса подвижного наземного оборудования Qп, которая слагается из массы талевого блока , крюка, штропов, элеватора и висящей на кранблоке части талевого каната; д) масса неподвижного наземного оборудования – кронблока Qн.

Таким образом, общая расчётная вертикальная нагрузка составляет

Q = Q1 + Q2 + Рх + Р1 + Qn + Qн , (69)

Масса наибольшего груза на крюке Q1 , равна:

Q1 = q×L , (70)

где q - масса 1 погонного метра труб, штанг и жидкости в кг;

L – длина колонны, м.

Q2 = к× Q1, (71)

где к – коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки от прихвата (принимается к = 0,25).

Рх = Рм = (Qк + Qп) / n , (72)

где Qк = Q1 + Q2 – нагрузка на крюке;

n – число струн подвижных роликов блока.

Если мёртвый конец крепится к талевому блоку, то

Рх = (Qк + Qп) / n + 1 , (73)

 

 

Рисунок 88-Схема талевой системы

Масса талевого блока, крюка, штропов и т.д. определяется по паспортным данным, массу самой вышки считают условно приложенной к её вершине.

Горизонтальные нагрузки, действующие на вышку складываются из: а) ветровой нагрузки; б) горизонтальной составляющей от массы труб, если трубы устанавливаются за палец; в) горизонтальной составляющей от натяжения ходового конца каната.

Ветровая нагрузка определяется по формуле:

Рв = q×F×b×K, (74)

где q – удельное давление ветра, н/м2, то есть давление силы ветра на единицу вертикальной площади, нормальной к направлению ветра;

F - площадь грани вышки, м2;

b - коэффициент парусности стержней одной грани вышки к её общей площади (b = 0,15 для трубчатых вышек, для вышек из профильного проката – 0,4);

К – коэффициент, учитывающий давление ветра на 1 или 2 грани одновременно (если вышка обшита полностью, то К = 1, если нет, К = 0,8).

F = (В +в)/2×Н

где В и в - соответственно длины нижнего и верхнего оснований, м;

Н – высота вышки, м.

 

Рисунок 89-Схема оснований вышки

Удельное давление или скоростной напор ветра (q) принимают равным 8,4 МПа (ураганный ветер), когда не производят спуско – подъёма, и равным 2,5 МПа в нормальном состоянии (при ветре 8 – 9 баллов работать нельзя).

Горизонтальная составляющая от массы труб (трубы устанавливаются под углом µ = 80 – 90 ° к горизонту) определяется из условия равенства моментов от массы труб и реакции верхней опоры В относительно точки А, то есть

Q1×х = Qr×h

Qr = Q1×(х/2)

Если l – длина свечи, то

Х = ½ l×cosµ, h =l×sinµ

Qr = Q1(l/2×cosµ)/(l×sinµ) = ½Q1×ctgµ

 

 

Рисунок 90-Схема к расчету горизонтальной составляющей от массы труб

 

Горизонтальная составляющая от натяжения ходового каната определяется по формуле:



Рr = Px×cosµ

где µ - угол между ходовым концом и горизонтом.

 

Рисунок 91-Схема к расчету каната

Расчёт вышки на вертикальную нагрузку.

Нагрузка через кронблок, в общем случае, направлена к вертикали под углом. Тогда вертикальная составляющая:

Qв = Q×cosµ

Вертикальные реакции от силы Qв в каждой ноге вышки равны (рисунок 92):

Р = (Q×cosµ)/4 (75)

 

 

Рисунок 93-Схемы к расчету вышки

В диагональных плоскостях пирамиды нагрузки по каждой ноге распределяется так:

Рн¢ Р/sing = Q×cosµ/4sing, (131) g

где g - угол между ногой и горизонтальной плоскостью.

В плоскости верхней рамы по диагонали ВС будет действовать сила

Р2 = Р× ctgg = (Q× cosµ)/4× ctgg

По каждому из стержней ВВ, В С, ВС будет действовать сила

Рс = Р2× cos45°

Собственная масса вышки – Qв, распределяется равномерно на 4 ноги и наибольшую нагрузку будут испытывать ноги в нижней части.

Усилие в каждой ноге от собственной массы составит:

Рн² = Qв/4×sing

Полная нагрузка на ногу вышки в нижней части:

Рн = Рн¢ + Рн² = Q× cosµ/4×sing + Qв/4×sing = Q× cosµ + Qв / 4×sing

Составляющая силы Рн по вертикали

Р¢ = Рн× sing = ¼( Q× cosµ + Qв)

Горизонтальная Р2¢ силы Рн , действующая по диагонали к плоскости нижней рамы, равна:

Р2¢ = Рн× cosg = ¼( Q× cosµ + Qв) ctgg

Расчёт ног вышки ведётся в следующей последовательности.

Ноги вышки испытывают следующие деформации: а) сжатие – от собственной массы и вертикальных нагрузок; б) изгиб – от ветровых и горизонтальных нагрузок; в) динамические нагрузки от вибраций, ударов и т.д.

Приближённо ноги рассчитывают на продольный изгиб, предполагая, что они обладают малой гибкостью.

Критическая сила определяется по формуле Эйлера:

Ркр = p2×Е×J/m×l2,

где Е – модуль упругости материала, МПа (сталь 0,2×106);

m – коэффициент запаса прочности (для стали m = 4 ¸ 5);

l – длина участка ноги между поясами, м;

J - наименьший экваториальный момент инерции, м4. для круглого сечения

J = pd4/64 » 0.05 d4

Расчёт вышки на горизонтальную нагрузку производится известным способом, путём построения диаграммы Кремоны.

Расчёт оттяжек.

Оттяжки ставят для предотвращения опрокидывания вышки при сильных ветрах. Для устойчивости вышки необходимо условие:

Qв×в/2 > Rh

где Rh – опрокидывающий момент;

В – длина основания по одной грани, м;

Qв – масса вышки, кг;

R – результирующая сила осевого давления на грань вышки, которую можно принять равной F×q (F – площадь грани (В + в)/2×Н , q – удельное давление ветра, МПа), н;

h – расстояние от точки приложения силы R, которая будет находиться от нижнего основания на расстоянии, равном 1/3 Н (В + 2в)/(В + в) , то есть в центре тяжести грани;

где Н – высота вышки, м;

В – длина нижнего основания, м;

в – длина верхней рамы, м.

 

Рисунок 93-Схема сил в оттяжках

Обозначим: Т – усилия в двух оттяжных канатах, н;

h = 1,5 ¸ 2 - коэффициент устойчивости;

µ - угол наклона оттяжек к горизонту, градус;

l – расстояние от ребра до оттяжки, м;

l1 – плечо силы, м;

g - угол наклона оттяжных канатов к горизонту в плоскости оттяжек, градус.

Сумма моментов относительно точки АА1 равна:

Qв×В/2 + Тlsinµ= Rhh (так как l1 = l×sinµ (76)

Откуда

Т = (Rhh - Qв×В/2) / l×sinµ (77)

Если оттяжек две, то в каждой из них усилие равно:

Т1 = Т / 2×sinµ (78)

10.5.РАСЧЁТ МАЧТ

 

 

Рисунок 94-Схема к расчету мачт

Расчёт мачты сводится к определению натяжения оттяжек и проверке прочности самой мачты на продольный изгиб.

Если Qк – масса груза на крюке, кг;

Рх – натяжение ходового конца каната, н;

Т – натяжение оттяжки, н;

ОО1 – нога мачты;

К1и К2 - оттяжки (К2 при спуско – подъёме не работает, а ставится для предохранения системы от расшатывания и не рассчитывается);

µ и b - углы наклона мачты и оттяжки, град., то усилия, действующие на мачту, можно определить как равнодействующую G , направленную под углом g к горизонту.

Сжимающее усилие в ноге мачты определится вектором Рн, а усилие в оттяжке – Т.

Для двуногой мачты усилия в ногах:

Рм¢ = Рм / 2sinµ1 (79)

где Рм¢ - усилие, приходящее на каждую ногу, н;

µ1- угол наклона ног мачты к горизонту в плоскости фермы мачт, град.

Усилия в оттяжках (если их две):

Т1 = Т / 2×sinb1 , (80)

где b1 – угол наклона оттяжек к горизонту в плоскости оттяжек.

Изгибающий момент от ветрового усилия в мачте определится при рассмотрении мачты как балки на двух опорах.

М = q×h/8 (81)

где q – ветровая нагрузка на 1 м2 вертикальной проекции мачты, н;

h – вертикальная проекция мачты, м.

Величина натяжения в ногах мачты:

s = Рм¢/ Fм×j + М/W £ [s], (82)

где Рм – усилие в ноге мачты, н;

Fм – площадь поперечного сечения, м2;

j - коэффициент продольного изгиба (вводится в формулу при расчётах гибких стержней для некоторого запаса);

W – момент сопротивления сечения ноги (для кольца W = 0,1 (Д4 – d4)/Д), м4

Величина напряжения в оттяжных канатах.

Канаты рассчитывают на растяжение по величине силы, приходящейся на одну оттяжку.

s = 4Т1/pd2Z , (83)

где d - диаметр проволоки каната, см;

Z - число проволок в канате.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
НАЗНАЧЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРС И КРС | УСТРОЙСТВО САМОХОДНЫХ АГРЕГАТОВ

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1334; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.019 сек.