Контр раб. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. Контрольная работа по дисциплине Проектирование и расчет оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин

Название	Контрольная работа по дисциплине Проектирование и расчет оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин
Анкор	Контр раб
Дата	15.12.2021
Размер	257.96 Kb.
Формат файла
Имя файла	КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА.docx
Тип	Контрольная работа #304701

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Проектирование и расчет оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин»

Задание 1. Необходимо произвести следующие расчеты по вариантам согласно последним двум цифрам зачетной книжки:

Исходя из приведённых исходных данных (таблица 1) расчетным путём определите:

Задача 1. Максимальную нагрузку на крюке и выберите класс буровой установки.

Задача 2. Натяжение в подвижной ветви талевого каната при максимальной нагрузке на крюке.

Задача 3. Тип талевого каната по разрывному усилию с указанием полного его обозначения.

Задача 4. Максимальные и минимальные скорости движения крюка на подъём.

Задача 5. Мощность на барабане буровой лебёдки при максимальной нагрузке на крюке.

Таблица 1 – Исходные данные к контрольной работе №1 (задание 1)

№ варианта	Проектная глубина бурения	Диаметр бурильных труб Dбт, мм	Вес 1 м бурильных труб qбт, Н/м	Диаметр обсадной колонны	Вес 1 м обсадных труб	Длина УБТ, lубт, м	Оснастка талевой системы	Вес 1 м УБТ qубт, м
33	3100	127	262	168	465	240	1х2	59

Определяется вес бурильной колонны:

(1)

где L - проектная глубина бурения,

- вес одного метра бурильных труб, Н/м,

- длина утяжеленных бурильных труб, м

- вес одного метра УБТ, Н/м

Определяется вес эксплуатационной колонны:

, кН (2)

где q_от - вес 1 м обсадных труб, Н/м

Исходя из наибольшей нагрузки (принимая

равной

или

) с учётом коэффициента запаса к=1,5, определяется максимальная нагрузка на крюке. По полученному значению выбирается класс буровой установки из таблицы 2 с указанием допускаемой нагрузки на крюке и условной глубиной бурения.

Таблица 2 - Основные характеристики установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения

Парамет	Класс
ры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Диапазон глубин бурения, м,	600- 1250	1000- 1600	1250- 2000	1600- 2500	2600- 3200	2500- 4000	3200- 5000	4000- 6500	5000- 8000	6500- 10000	8000- 12500
Допускае мая нагрузка на крюке G_кp, МН	0,8	1,0	1,25	1,6	2,0	2,5	3,2	4,0	5,0	6,5	8,0

Задача 1. Максимальную нагрузку на крюке и выберите класс буровой установки.

решение

Qбк = 2860 * 262 + 240 * 560 = 883,72 кН

Qбк = 883,72 ÷ 0,6 = 1472,86 кН

, кН

Qэк = 3100 * 465 = 1441,5 кН

Qэк = 1441,5 ÷ 0,9 = 1601,67 кН

По полученному значению выбирается 5-ый класс буровой установки из таблицы 2 с указанием допускаемой нагрузки на крюке и условной глубиной бурения.

Задача 2. Натяжение в подвижной ветви талевого каната при максимальной нагрузке на крюке.

Задачи должны сопровождаться расчетной схемой талевой системы.

Q_k ,Максимальное натяжение каната определяется по формуле:

(3)

, кН

Здесь Q – номинальная нагрузка на крюке в т; n – число роликов талевой системы;

– коэффициент сопротивления шкива (

Запас прочности каната должен быть не менее 2,5. По нормам Американского нефтяного института запас прочности талевого каната принимается равным 5 для бурильных труб и 3 для обсадных труб. Для упрощения расчетов формула (3) заменяется следующей:

кН (4)

где m – коэффициент, зависящий от оснастки

В Гипронефтемаше величины m для различной талевой оснастки сведены в таблица 3.

Таблица 3 - Значения величин m

Оснастка талевой системы	Число рабочих струн	m
2х3	4	0,262
3х4	6	0,177
4х5	8	0,137
5х6	10	0,112
6х7	12	0,084

С помощью формул (3) и (4) и табл. выбор талевого каната производят следующим образом.

Решение

=1472,86 x 0,262 =385,88 м

Задачa 3

Определяется величина разрывного усилия:

(5)

где k - коэффициент запаса прочности k = 3... 6.

По таблице 4 выбирается диаметр талевого каната с указанием его типа, разрывного усилия и пределом прочности проволочек.

Таблица 4 - Характеристика талевых стальных канатов ЛК-РО

Диаметр каната, мм	Площадь сечения, мм²	Удельная масса, кг/м²	Разрывное усилие каната в целом в кН при временном сопротивлении проволоки, МПа		Диаметр проволок внешнего слоя
Диаметр каната, мм	Площадь сечения, мм²	Удельная масса, кг/м²	1766	1960	Диаметр проволок внешнего слоя
22	204	1,9	320	355	1
25	300,6	2,66	460	510	1,6
28	370,3	3,38	520	578	1,8
32	464,99	4,25	711	789	2
35	564,23	5,05	863	958	2,2
38	671,6	5,98	1027	1140	2,4
41.3	712	6.6	1120	1240	2,6
44.5	-	8.2	1200	1350	2,6

решение

R =385,88 x 3=1157.64

Диаметр каната 41.3 мм

Задача 4. Максимальные и минимальные скорости движения крюка на подъём.

Определяется максимальная и минимальная скорости намотки подвижной ветви каната на барабан:

(6)

(7)

где

- максимальные и минимальные частоты вращения барабана в минуту, об/мин по табл. 6; D - диаметр барабана талевой лебедки, м по таблица 5.

Таблица 5- Техническая характеристика буровых лебедок

Показатели	ВЗБТ		ПО «Уралмаш»
Показатели	ЛБ-400	ЛБ-750	ЛБУ- 1200	ЛБУ- 1100	ЛБУ- 1700	ЛБУ- 3000
Номинальная мощность, кВт	400	550	700	1000	1530	2200
Глубина бурения, м	1600	2500	3200	5000	6500
Диаметр каната, мм	25	28	28	32	35	8
Размеры
барабана, м:
диаметр	0,6	0,7	0,65	0,75	0,835	0,935
длина	0,866	1,2	0,40	1,35	1,445	1,54
Число рядов намотки каната	3	3	4	4	4	4
Длина каната, наматываемого на барабан, м	200	320	320	320	320	460
Число скоростей намотки каната	4	4*	6	6*	6*	2
Частота вращения, об/мин
максимальная	420	410	360	430	400	435
минимальная	85	40	50	50	65	70

Продолжение таблицы 5

Скорость намотки каната, м/с
максимальная	15,0	13,6	16,4	20,2	18,6	21,6
минимальная	3,0	1,36	2,1	2,3	3,0	3,5
Максимальное натяжение каната, кН	125	200	217	290	340	475
Диаметр тормозного шкива, м	1,00	1,18	1,18	1,45	1,45	1,6
Ширина колодки, м	0,23	0,25	0,25	0,25	0,25	0,28
Габариты, м:
длина	-	5,37	7,23	7,78	8,32	8,74
ширина	-	2,78	3,53	4,77	4,29	3,34
высота	-	2,89	2,78	2,43	2,71	2,56
Масса, т	10,0	13,18	18,9	26,20	48,70	46,20

Определяется максимальная и минимальная скорости движения крюка:

(8)

(9)

где n_рс – число рабочих струн в оснастке по таблица 6.

Таблица 6 - Основные характеристики талевых систем буровых установок по ГОСТ 16293-82

	Буровые установки
Показа тели	БУ1 250	БУ1 600	БУ2 000	БУ2 500	БУ3 200	БУ4 000		БУ5 000		БУ6 500		БУ8 000		БУ1 0000		БУ1 2500
Условн ая глубин а бурени я, м	125 0	160 0	2000	250 0	320 0	400 0		500 0		650 0		800 0		1000 0		1250 0
Допуск аемая нагруз ка на крюке, кН	800	100 0	1250	160 0	200 0	250 0		320 0		400 0		500 0		6300		8000
Диамет р каната, мм	22;25		22;2 5;28	25;2 8	28;32			32;35				35;3 8		38;4 2		42;4 4
Число рабочи х струн в оснаст ке	8-10				10-12			12-14				14-16
Диамет р шкива по дну желоба , м	0,7-0,8		0,8- 0,9	0,9-1,1			1,0- 1,2		1,2- 1,3		1,2- 1,4		1,3- 1,5		1,4- 1,6		1,6- 1,8

=3,14 x 0,75 x 430 =1012 M/M = 17 M/C

=3,14 x 0,75 x 50 =117,7 M/M =1,9 M/C

= 17/4 = 4,25 M/C

=1,9/4 =0,475 M/C

Задача 5. Мощность на барабане буровой лебёдки при максимальной нагрузке на крюке.

Определяется полная мощность на барабане буровой лебёдки:

(10)

где

= 0,9 – КПД подъёмного вала лебёдки;

– КПД талевой системы.

По формуле 11 найдем КПД талевой системы.

(11)

где

– суммарный вес подвешенной колонны труб и подвижной части талевого механизма;

n – число шкивов талевого блока;

β = 1 / η – коэффициент сопротивления шкива;

Для шкива на подшипниках качения коэффициент полезного действия η = 0,975, тогда

β = 1 / 0,975 = 1,03

=1,03⁴- 1 / 2x1,03⁴ (1,03-1) x 2 =0,93 КПД

N_Пол = 385,88 x 1,9 / 0,93 x 0,9= 875,95

Вывoд

В данной работе определили максимальную нагрузку на крюке и выбирали класс буровой установки, натяжение в подвижной ветви талевого каната при максимальной нагрузке на крюке, тип талевого каната о разрывному усилию с указанием обозначения, его максимальные полного и Минимальные скорости Движения крюка на подъеме и мощность на барабане буровой лебедки при максимальной нагрузке на крюке.