Расчет вышки

Грузоподъемное оборудование

Лекция 11

Грузоподъемное оборудование предназначено для проведения спуско-подъемных операций и состоит из вышек (матч), талевых систем, лебедок и их привода, которым чаще всего является двигатель транспортного средства. Параметры грузоподъемного оборудования определяются массой спускаемого инструмента и, следовательно, глубиной спуска и конструкцией скважинного оборудования.

Вышки и мачты служат для подвески талевой системы, под­держания колонны труб или штанг в скважине, отвода поднятой свечи труб или штанг от оси устья и складирования их на период ремонта. Вышки, имеющие три и более несущих элемента (ноги), относятся к башенным, а одна или две - мачтовые. Для подземного ремонта в основном используются мачтовые вышки. На промыслах используют подъемные сооружения двух видов: стационарные и пе­редвижные, которые монтируют в транспортном положении на спе­циальных тележках.

К стационарным сооружениям относятся различного типа вышки и мачты (двуножки). Вышки изготавливают из сортового проката или из отработанных бурильных и насосно-компрессорных труб. Стационарные вышки или мачты используются всего 2-3% кален­дарного времени в году. В основном их применяют на труднодос­тупных участках месторождений, технические характеристики при­меняемых вышек башенного типа представлены в таблице. Иногда это могут быть буровые вышки.

Таблица

Технические характеристики применяемых стационарных вышек башенного типа

Показатели	ВМ-41М	ВМ-28	ВМI-24	ВЭТ75х24	ВЭТ22х50
ВМ-41
Номинальная грузо- подъемность на крюке, Тс/кН
150/450		75/735	75/735	50/490
высота, м
Размер основания, м	8х8	8х8	8хl0	8хl0	6х6

В настоящее время пользуются практически только передвиж­ными мачтами и передвижными агрегатами с мачтами или вышками ремонта скважин.

К основным параметрам, определяющим конструкцию мачты, относятся грузоподъемность Р и высота Н. Технические характеристики мачт представлены в таблице.

Технические характеристики мачт для ремонта скважин

	Стационарные	Передвижные
Показатели	МЭСН-	МЭСН-	МЭСН-	ПТМ-40	ПМ-40	ПМ·~
22Х25	17Х25	15Х15
Номинальная грузо- подъемность на крюке, тс/кН	25/245	17/167	15/147	40/390	40/390	20/196
Высота, м						14,
Число шкивов кронблока

Мачта позволяет складировать трубы вертикально, т.е. устанавливать трубы за палец, а в некоторых из них (МЭСН-22х25) можно устанавливать за палец свечи из двух труб.

На вышку действуют нагрузки: 1) вертикальные - вес груза на крюке Qк, вес талевой системы Q_Т, натяжение мертвого и ходового концов Рн и Рх, вес вышки G_B; 2) горизонтальные - горизонтальная составляющая от веса труб, установленных за палец, и ветровые Р_в. Расчет вышки производится по максимальной ветровой нагрузке (ураганный ветер), во время которого нагрузка с крюка должна быть снята. Разрешается работать при скорости ветра до 25 м/с, который дает до 30% дополнительной нагрузки на стержни вышки. Эти нагрузки распределим на 3 группы и увеличим их соответствующими коэффициентами запаса (п₁:~1,1; п₂ ~1,5; пз~l,3)

Q_l1= (Q_K + Р_Х + Р_н) n₂;

Qш = Р_В пз ≈ O,3(Q_K + Р_Х + Р_н) п₃

Общая расчетная нагрузка

Q_Р =Q_I +Q_II+Q_III

должна быть не больше допустимой максимальной кратковремен­ной нагрузки, которая обычно на 55-60% больше номинальной (приводится в паспорте).

Расчет оттяжек вышки производят с учетом горизонтальных нагрузок. Для этого по панелям, согласно методике [1], находят ветровые нагрузки, их равнодействующую и место ее приложения (рис. 6.1 [6]). Момент относительно точки А

G_B В/2- P_B h + Т l siПψ = О

где G_B - собственный вес вышки; В и в - стороны нижнего и верх­него оснований вышки; Т - натяжение в оттяжке; h - высота точки приложения равнодействующей ветровой нагрузки;

h ≈ (В+2b ) Н /3 (В+b);

где: Н - высота вышки);

Р_в - суммарная ветровая нагрузка на вышку;

1 - расстояние места заделки оттяжки от опоры А

ψ - угол между направлением оттяжки и горизонталью.

Из уравнения моментов относительно точки А следует, что оттяжка не нужна при

Обычно ставят по две оттяжки с каждой грани вышки. Угол их направления с горизонталью - в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (рис. 6.1 [1]), равен γ. Тогда натяжение в каждой оттяжке

Т₁ = Т/2sinγ

Т определяется из уравнения моментов относительно точки А и берется с запасом в 1,5-2 раза.

Напряжение в проволоках каната оттяжки должно быть

где δ - диаметр проволоки оттяжки; i - количество проволок, σ в - предел прочности на растяжение материала проволоки; п - запас прочности, равный 4 - 5.

В случае установки труб за палец добавляются следующие нагрузки:

1) горизонтальная составляющая от веса труб Р_т, установленных за палец под углом α ≥80⁰ к горизонту,

2) половина ветровой нагрузки от труб, установленных за палец, Р_В'.

Произведение (Р + P_B)h' (h' - высота установленных труб, равная высоте расположения пальца вышки) включается в уравнение расчетного усилия в оттяжке.

При установке двух ярусов оттяжек усилия в них принимают приблизительно одинаковыми для обоих ярусов.

Дата добавления: 2014-01-07