Розрахунок на міцність елементів талевої системи

Визначення та аналіз діючих навантажень на складові частини талевої системи. Кінематичні та розрахункові схеми.

Експлуатаційні вимоги до проектованого елемента.

Комплексу БУ

Лекція 5. Проектування елементів спуско-підіймального

Метод розрахунку елементів талевої системи на міцність відрізняється від аналогічного розрахунку деталей вантажопідйомних машин загального призначення режимом навантаження. В бурових установках навантаження на гак створюється бурильною або обсадною колонами, зануреними в буровий розчин, а не зосередженими вантажами, що висять в повітрі. Густина бурового розчину змінюється в широкому діапазоні від густини газу і аерованої рідини, густина технічної води (1150 кг/м³) і до густини обважненого бурового розчину (2400 кг/м³). Крім того, в процесі підйому виникають сили тертя колони об стінки свердловини, що збільшують навантаження на гаку. При спуску ж - навпаки - сили тертя зменшують навантаження на гак.

При поганому стані стінок свердловини і невідпрацьованій технології буріння внаслідок осідання вибуреної породи на вибій, обвалів стінок свердловини, утворення сальників на долоті можливі затягування бурильної колони при підйомі або її прихоплення, для ліквідації яких необхідно прикладати значні зусилля, що перевищують вагу самої колони.

У процесі спуску бурильних і обсадних колон навантаження на талеву систему можуть бути більші, ніж при підйомі. Це пояснюється тим, що при різкому гальмуванні при спусканні з великою швидкістю бурильних колон виникають великі динамічні навантаження, а вага обсадних колон, що спускаються, значно перевищує вагу бурильних колон. Міцність несучих елементів підйомного механізму повинна бути більша міцності бурильних і обсадних труб з тією метою, щоб руйнування останніх могло відбутися раніше елементів підйомного комплексу. Крім того, несучі елементи підйомного комплексу не повинні руйнуватися в результаті дії циклічних навантажень, що мають місце при спорудженні свердловини.

Максимальне статичне навантаження, яке діє в елементах підйомного комплексу (гака, талевого блоку, кронблока, вишки) вказується в їх паспортах і приймається за основу при розрахунку деталей цих елементів на статичну міцність. Перевищення значень діючих навантажень максимальних допустимих статичних навантажень не допускається, оскільки до ймовірності безвідмовної роботи елементів підйомного механізму пред'являються підвищені вимоги, близькі до 0,999.

Максимальне розрахункове навантаження в елементах талевого механізму приймається:

, (5.1)

де - несуча здатність і -того елементу;

S - коефіцієнт запасу міцності.

Відповідно до ГОСТ 16293-89 для вітчизняних бурових установок регламентований коефіцієнт запасу міцності для талевого каната приймають при спуско-підйомних операціях з бурильними трубами не менше 3, а при ліквідації аварії і спуску важких обсадних колон не менше 2, оскільки ці навантаження розглядаються як статичні і діючі порівняно рідко.

При розрахунку елементів підйомного комплексу на статичну міцність по межі текучість приймає коефіцієнт запасу =2...2,25. Якщо ж за характеристику матеріалу приймають тимчасовий опір (межа міцності), то коефіцієнт запасу приймають в межах 2,5...3 або визначають за формулою:

, (5.2)

При розрахунках на витривалість деталей, що працюють на згин, розтягування - стиснення, кручення, за розрахункові приймають еквівалентні напруження, а коефіцієнт запасу для них n =1,4...1,5. При розрахунках на витривалість за контактними напруженнями цей коефіцієнт приймають n_к =1,2... 1,5. Для бурових установок з допустимим навантаженням на гаку до 1,3 МН рекомендується приймати великі значення з цих коефіцієнтів, а при навантаженнях більше 4,0 МН - менші значення, оскільки ймовірність виникнення високих перевантажень для бурильних і обсадних колон значно менша через відсутність їх високої міцності.

Дата добавления: 2013-12-14