Мобильная буровая установка ИДЕЛЬ-140. 412 30.03 КП МБС ИДЕЛЬ-140. Мобильная буровая система идель140

• Название: Мобильная буровая система идель140
• Анкор: Мобильная буровая установка ИДЕЛЬ-140
• Дата: 04.02.2022
• Размер: 1.63 Mb.
• Имя файла: 412 30.03 КП МБС ИДЕЛЬ-140.docx
• Тип: Курсовой проект; #351237
• страница: 8 из 17

Рисунок 4.1 – Профиль бокового ствола
4.2 Расчет бурильной колонны МБС ИДЕЛЬ-140

При проводке скважины бурильная колонна подвергается действию постоянных и знакопеременных напряжений растяжения и сжатия, изгиба и кручения, а также внутреннего и наружного давления промывочной жидкости.

Для обеспечения безаварийной работы бурильной колонны проводим расчет колонны бурильных труб на прочность при растяжении и на внутреннее давление.

Расчет колонны бурильных труб проводим для бурения под эксплуатационную колонну [4].

4.2.1 Расчет длины колонны УБТ, СБТ, АБТ

Руководствуясь практикой бурения на данной площади, выбираем следующие диаметры бурильных труб и долота: D_д=215,9 мм, D_УБТ= 178 мм, D_СБТ=127х9 мм, D_ЛБТ=147х11 мм.

Так как бурение ведется в основном забойными двигателями, то расчет бурильной колонны будем проводить при этом способе бурения.

Длина УБТ при бурении забойными двигателями

, (4.8)

где G_д = 180 кН – выбираем на основании анализа промысловых данных;

=1- ;

Вычислим вес одного погонного метра УБТ с проточкой под элеватор  178 мм:

= 145,4*9,81=1426,4 Н/м;

Так как скважину принимаем условно-вертикальную то принимаем =0;

Находим вес забойного двигателя 3ТСШ – 195:

=4790*9,81=46990 Н;

= , (4.9)

Вес одного погонного метра СБТ  127 мм:

q = 32,2*9,81=315,88 Н/м;

=2,1*10¹¹*7,44*10^-6 = 1,56 МПа/м ⁴;

46,07 м, (4.10)

122,11 кН;

28,77 м.

Согласно практике бурения на данной площади, принимаем длину УБТ l_УБТ=25 м, так как не отмечался износ и слом бурильных труб, замковых соединений.

При использовании АБТ желательно, чтобы они были в растянутом состоянии. Для этого вес УБТ, СБТ и ЗД должен быть больше нагрузки на долото

, (4.11)

Длина СБТ находится

(4.12)

Вычисляем вес УБТ:

1426,4*25 = 35660 Н;

545 м.

Длина одной трубы 12 м, возьмем 46 труб (23 свечей) общей длиной 552 м.

4.2.2 Расчет на прочность при подъеме с промывкой

Для расчета растягивающих усилий в колонне труб при подъеме с промывкой применяется уравнение Сушона Л.Я.:

(4.13)

В формуле ''-'' на участке набора зенитного угла и ''+'' - на прямолинейном участке и на участке спада зенитного угла.

Для точки 1 (УБТ): Т_Н=0;

30204 Н.

Для точки 2 (СБТ):

177891,8 Н.

Для точки 3 (АБТ):

348586,1 Н.

Наиболее опасными участками являются сечения в точке 3. Рассчитаем в этих точках растягивающие и изгибающие напряжения

(4.14)

где - избыточное внутреннее давление (равно разнице максимального давления, которое может развить насос, и гидростатического столба жидкости в затрубном пространстве);

и - площадь канала внутри ЛБТ и площадь тела трубы соответственно.

12*10^-3м;

4,7*10^-3м;

109,91 МПа;

Руководствуясь практикой бурения на данной площади, выбираем АБТ из сплава Д16Т.

Определим результирующие напряжение по следующей формуле:

(4.15)

где _рез - результирующее напряжение, МПа;

_р - растягивающее напряжение, МПа;

_и - изгибающие напряжение, МПа;

Изгибающие напряжение в нашем случае равно нулю так как скважина вертикальная.




где [n_р], n_р - допустимый и фактический коэффициенты запаса прочности, [n_р] = 1,45;

_т - предел текучести материала труб, _т = 300 МПа;

Проверим сечение на прочность:



В точке 3 условия прочности для АБТ147х11 из сплава Д16Т выполняются.


4.3 Расчет буровой лебедки МБС ИДЕЛ-140
4.3.1. Расчет крутящего момента на валу электродвигателя
Крутящий момент на валу электродвигателя

стр.113 , где

- номинальная мощность электродвигателя.

- угловая скорость электродвигателя

стр.113, где

- частота оборотов электродвигателя


4.3.2. Проверка зубчатой муфты
Данные муфты:

Муфта типа М3 №1.

Втулка зубчатая, полумуфта зубчатая, обойма зубчатая выполнены из стали 45.

Z – число зубьев = 40

m – модуль зацепления = 3

b – длина зуба = 14 мм.
1. Проверка муфты по наибольшему крутящему моменту, передаваемому муфтой.
, где

- коэффициент ответственности передачи.

-1,8 т.к. поломка муфты может вызвать человеческие жертвы [1]Табл.22. стр.162.

- коэффициент условий работы муфты.

-1,5 т.к. режим работы механизма с ударными неравномерно и реверсивными нагрузками. [1] Табл.23 стр.163.

- наибольший крутящий момент передаваемой муфтой, для муфты типа М3 №1.

= 710 Н м [1]Табл.19 стр.159.





По условию наибольшего крутящего момента муфта проходит.
2.Проверка муфты по напряжениям смятия рабочих поверхностях зубьев.

[5] стр.182, где




12.73 МПа <

Муфта выдерживает проверку на смятие зубьев.
4.3.3. Расчет КПД редуктора, муфты
1. КПД зубчатой муфты.
КПД зубчатой муфты по [5]стр.182.



2. КПД редуктора.

Общий КПД редуктора будет составлять множество КПД отдельных частей редуктора.

Редуктор понижающий, трехступенчатый, передачи зубчатые прямозубые, передаточное число редуктора i=124.63

Количество валов – 4 (вал входной, вал выходной, два промежуточных вала), валы посажены на подшипники качения, следовательно, подшипников четыре пары.

, где

- КПД пары прямозубых цилиндрических колес.

- количество передач.

- КПД пары подшипников качения.

- количество подшипников.

= 0.97 [7] стр.315

= 0.99[5] стр.285


4.3.4. Расчёт передаваемых крутящих моментов на входном и выходном вале
1. Передаваемый крутящий момент на выходном вале.

, где

- крутящий момент приводного двигателя

- КПД зубчатой муфты.


4.2. Передаваемый крутящий момент на выходном вале.

, где

i- передаточное число редуктора


4.3.5. Проверочный расчет концов входного и выходного валов на кручение
Вал входной он же вал-шестерня выполнен из стали 40х, диаметр конца выходного вала в месте галтельного перехода.



Наибольшее напряжение от кручения вала передаваемым крутящим моментом.

стр.411, где

- передаваемый крутящий момент валов.

- полярный момент сопротивления валов.

стр.411, где

d- диаметр вала.









Согласно[8]стр.19 допустимое напряжение кручения при переменной нагрузке и малых изгибающих моментах или при постоянной нагрузке и средних изгибающих моментах, а так же для коротких валов.





4.28 МПа < 37 МПа 30.04 МПа < 37 МПа

Следовательно, как входной вал, так и выходной вал выдерживают проверку на кручение.
4.3.6. Проверочный расчет шпоночных соединений на смятие
1. Проверка на смятие.

Напряжение смятия на боковых гранях шпонки.

стр. 825, где

- крутящий момент, передаваемый валом.

- диаметр вала.

- рабочая длина шпона.

К – выступ шпонки от шпоночного паза.

К = 0.4h [7]стр.525, где

h – толщина шпона.

z- количество шпонок.

Подставим значения К и в формулу получим:



Условия прочности на смятие:

[8] стр.825, где

- допустимое напряжение смятия шпонки.

= 150 МПа [8] стр.826

Проверка шпонки входного вала.

Размеры шпонки:







Проверка шпонки выходного вала.

Размеры шпонки







14<150 129.35<150

Следовательно, шпонки обоих валов выдерживают проверку на смятие.