лаба 13. Отчет по лабораторной работе 13 по дисциплине Бурение скважин на шельфе
![]()
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт «Недропользования» Кафедра «Нефтегазовое дело» Лабораторная работа 13. Устойчивость мачтовых буровых вышек Отчет по лабораторной работе № 13 по дисциплине «Бурение скважин на шельфе» Вариант №4 Выполнил: студент группы НДб-18-2 Пилданов А.Б. Проверил: преподаватель ________ В.И.Зайцев Иркутск – 2022 Лабораторная работа 13. Устойчивость мачтовых буровых вышек Цель работы: рассчитать устойчивость буровых сооружений с мачтовой вышкой и выбор диаметра оттяжки. Краткие теоретические сведения. На вышку действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Сочетание нагрузок, действующих на вышку, бывает различным: вертикальные, горизонтальные, вертикальные и горизонтальные. Все нагрузки подразделяют на постоянные и временные. Постоянные нагрузки на вышку состоят из ее массы и массы оборудования, смонтированного на ней. Временные нагрузки подразделяются на длительные (эксплуатационные) и краткосрочные. Временные длительные нагрузки состоят из эксплуатационной нагрузки на крюке, вертикальной и горизонтальной составляющих усилий в подвижной и неподвижной ветвях талевого каната и горизонтальной составляющей нагрузки от массы свечей, установленных наклонно в магазин или за палец. Краткосрочная нагрузка состоит из горизонтальных ветровых усилий, действующих на элементы вышки и свечи. Для расчета вышки под действием максимальных горизонтальных сил обычно принимают следующий режим работы: нерабочее состояние вышки при установленном за палец комплекте бурильных свечей, когда нагрузка на крюке равна нулю, а на вышку и на бурильные свечи действуют горизонтальные ветровые нагрузки. Учитывается также и горизонтальная составляющая от массы установленных свечей и от натяга ходового и неходового талевого каната. Угол наклона свечей к горизонтали обычно находится в пределах 86-88 °. При таком значении угла горизонтальную составляющую можно принимать: Gгс.=0,025 Gкс (1) где Gкс-масса комплекта свечей, т. Для мачтовых вышек ветровые нагрузки рассчитываются в двух направлениях: перпендикулярно и параллельно к плоскости мачт. При действии ветра перпендикулярно к плоскости мачт ветровые нагрузки определяют на каждую мачту вышки, а при действии ветра в плоскости мачт нагрузка на заветренную мачту принимается равной 0,6 нагрузки на наветренную мачту. Ветровые нагрузки для мачтовых вышек рассчитываются по той же формуле, что и для башенных вышек. Коэффициент парусности К для трехгранного сечения мачты вышки с учетом влияния решеток подветренных граней принимается: при действии ветра параллельно плоскости мачт К=0,5, а перпендикулярно - К=0,4. У ![]() hцт= ![]() где h- высота вышки, м; А- размер нижнего основания вышки по осям ног; В- размер верхнего основания по осям ног. В условие расчета принимается максимальное значение горизонтальных сил и направление их в одну сторону (случай невыгодных возможных величин и сочетаний нагрузок). При этом условии возникает максимальный момент опрокидывания вышки. Нагрузки Ркрг, Рвтг и Рсг при действии в одну сторону создадут момент опрокидывания Мов относительно опоры ног в точке А (рис. 1). С другой стороны массой вышки ![]() ![]() Устойчивость вышки обеспечивается в том случае, когда момент устойчивости будет больше момента опрокидывания. Если момент опрокидывания будет больше, то в работу вступают оттяжки. Момент, опрокидывающий вышку на основании (точка В на рис. 1): ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Горизонтальная составляющая сила натяжения талевого каната: ![]() где ![]() ![]() ![]() Если ветви закреплены противоположно друг другу, то берется знак(-), если с одной стороны вышки у лебедки, то (+). Горизонтальная сила от силы тяжести свечей, установленных за пальцем, определяется по формуле ![]() где ![]() ![]() Момент устойчивости вышки на основании: ![]() где ![]() Для обеспечения устойчивости: ![]() В современных буровых установках мачтовые вышки прочно крепят к основаниям. В этом случае под действием ветровых и других нагрузках вышка может быть опрокинута только вместе с основанием. Момент опрокидывания сооружение основание- мачтовая вышка относительно точки А при установке лебедки ниже пола буровой: ![]() Момент устойчивости сооружения мачта- основание: ![]() где ![]() ![]() Для обеспечения устойчивости сооружения: ![]() Основное условие устойчивости: ![]() где k- запас устойчивости; ![]() ![]() Для расчета прочности обычно принимают одну оттяжку, так как добиться одинакового натяжения оттяжек трудно, а излишнее предварительное натяжение может вызвать дополнительные горизонтальные силы и напряжения в них. Поэтому в рабочем положении без ветра оттяжки должны иметь слабину и одинаковую стрелу подвеса. Натяжение оттяжки сооружения вышка- основание: ![]() где ![]() ![]() В зависимости от величины действующей силы в оттяжке выбирают ее диаметр с учетом коэффициента запаса прочности каната (обычно 2-3). Если оттяжки устанавливают параллельно или в два яруса, то этот коэффициент снижают до 1,5-2. Если оттяжки укреплены под углом к нормальной плоскости, то расчет уточняется с учетом этого угла. Исходные данные:
Решение: Момент, опрокидывающий вышку на основании: ![]() При определении ![]() Тогда , ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Горизонтальная составляющая силы веса свечей: ![]() где ![]() Тогда Мов=1,7·47+180·(22-5)+52,6·26,5=4533,8 кНм. Момент устойчивости вышки на основании: ![]() Вертикальная составляющая действия веса свечей на палец вышки не учитывается из-за незначительной величины. Соотношение моментов устойчивости и опрокидывания вышки: ![]() где ![]() В расчете K=Мув/Мов= ![]() ![]() При сильном ветре, буре вышка может опрокинуться с основания. Поэтому на практике мачтовые вышки прочно крепят к основанию и вышка может опрокинуться только вместе с основанием. Момент опрокидывания сооружения основание-вышка относительно точки А при расположении лебедки ниже пола буровой. ![]() ![]() Момент устойчивости сооружения основание-вышка: ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() Для обеспечения устойчивости сооружения: ![]() ![]() В расчете K=Мув/Мов= ![]() ![]() При шквальном сильном ветре, буре ветровая нагрузка многократно усилится и в работу вступает растяжки. Определим натяжение растяжки (каната): ![]() Расстояние ![]() ![]() ![]() Обычно вместо одной растяжки ставят по две с каждой стороны вышки перпендикулярно оси опрокидывания и под тем же углом ![]() На каждый канат действует сила: ![]() Разрывное усилие каната должно быть не менее: ![]() где ![]() ![]() Для растяжки принимаем канат диаметром 15 мм с ![]() Тип каната ЛК-Р6×19+1ос (15Г ![]() |