Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Ноября 2013 в 09:56, контрольная работа
Выбрать конструкцию талевой системы.
Определить усилия во всех ветвях талевой системы:
а) при подъёме бурового снаряда;
б) при спуске бурового снаряда в скважину;
в) в покое (снаряд оторван от забоя и подвешен на канате).
Определить нагрузку на вышку:
в статическом состоянии,
в начале подъёма бурового снаряда.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра: Бурения скважин
Домашняя работа № 2
Расчёт талевой системы
Выполнил: студент гр. 2430
Булатов А.В.
Принял: профессор
Рябчиков С.Я.
Томск 2006
Исходные данные
Длинна свечи
Высота вышки - 24 м
Средний зенитный угол - 100
Промывочная жидкость – глинистый раствор с удельным весом 1,15 г/см3
Грузоподъёмность лебёдки на 1-ой скорости -5500 кГс
Скорость навивки каната на барабан лебёдки - 0,67; 1,22; 2,09; 2,61; 3,03; 3,75; 4,66; 5,24 м/с
КПД передач (от вала двигателя до вала лебёдки) - 0,85
Вес подвижного груза (талевый блок, элеватор) - 250 кГс
α1 = 1,1; α2 = 1,4; t = 1,4 c;
Вес 1 м бурильных труб - 6,1 кГс;
Коэффициент сопротивления одного ролика - 1,04;
Задание:
а) при подъёме бурового снаряда;
б) при спуске бурового снаряда в скважину;
в) в покое (снаряд оторван от забоя и подвешен на канате).
Исходными данными для
определения конструкции талево
где Qкр.Σ – нагрузка на крюке при подъёме колонны бурильных труб из скважины, кГс; Q л – грузоподъёмность лебёдки, кГс; η – ориентировочное значение коэффициента полезного действия талевой системы.
Нагрузка на крюк определяется весом наиболее тяжёлой колонны бурильных или обсадных труб, весом подвижного (постоянного) груза, в состав которого входят вес талевого блока, элеватора, крюка и т.д. При определении Qкр.Σ – необходимо учитывать динамические силы, возникающие в начале подъёма снаряда, а также силы сопротивления движению колонны бурильных труб в скважине, обусловленные трением между трубами и стенками скважины, кривизной её ствола и возможностью прихвата бурового снаряда.
где α1 – коэффициент, учитывающий увеличение веса колонны бурильных труб; α2 – коэффициент дополнительного сопротивления; q – вес одного метра колонны бурильных труб, кГс; L – глубина скважины, м; γж γм – удельный вес жидкости и металла, кГс/см3; θср – средний зенитный угол скважины, м; f – коэффициент трения; G – вес подвижного груза, кГс; V – максимальная скорость подъёма элеватора, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; t – время разгона элеватора, с.
Принимаем m = 4. Т.е. 4 – х струнную талевую систему с неподвижным концом каната.
2. Определение усилий во всех ветвях талевой системы
а) При подъёме бурового снаряда
где Рл – усилие в лебёдочном конце каната, кГс; β – коэффициент сопротивления одного ролика.
Где Рi – усилие в i – ом канате, кГс; i – номер рабочей струны по порядку.
где Рн – усилие в неподвижном конце каната, кГс.
б) При спуске бурового снаряда в скважину
При спуске бурового снаряда в скважину усилие в лебёдочном конце меняется значением с усилием в неподвижном конце.
в) в покое (снаряд оторван от забоя и подвешен на канате)
где Qбс – вес буровой колонны, кГс; G – вес подвижного блока, кГс.
3. Определение нагрузки на вышку:
а). В статическом состоянии
б). В динамическом состоянии (при подъёме бурового снаряда)
4. Определение
коэффициента полезного
5. Определение
грузоподъёмности талевой
,
где N0 – номинальная мощность электродвигателя, кВт; Vi – скорость навивки каната на барабан лебёдки, м/с;
6. Расчёт талевого каната
Расчет и выбор талевого каната производится по статическому разрывному усилию каната Rк, определяемому по формуле:
где k – запас прочности талевого каната, k=2,5; Qл.мах – максимальное усилие, развиваемое лебёдкой на минимальной скорости навивки каната, кГс.
,
где λ – коэффициент перегрузки двигателя.
Определив Rк, выбираем диаметр каната по таблице.
Dк = 24 мм.
7. Определение числа свечей, поднимаемых на каждой скорости лебёдки
Для определения количества свечей, поднимаемых на каждой скорости лебедки станка c коробкой перемены передач, необходимо знать:
Скорость подъема элеватора на i-ой скорости навивки каната на барабан лебедки определяется по формуле:
где Vкр.i - скорость подъема крюка, м/с; Vi - скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с; m – число рабочих струн талевой системы.
Для заданных условий скорость подъёма элеватора определится как:
Анализ результатов расчёта свидетельствует о том, что подъём бурового снаряда из скважины можно производить на всех скоростях лебёдки бурового станка, т.к. скорость подъёма элеватора не превышает 2 м/с.
Условный вес одной свечи можно определить из выражения:
где Qкр.∑ - нагрузка на крюке при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс; l - длина свечи, м; L - длина колонны бурильных труб, м.
Грузоподъемность талевой системы на i-ой скорости, при работе на многострунной талевой системы, определяется по формуле:
Подъем колонны бурильных труб необходимо начинать с i-oй скорости вращения барабана лебедки, на которой грузоподъемность талевой системы Qi превышает нагрузку на крюке Qкр.∑, то есть должно выполняться следующее условие:
Qi+1 < Qкр∑ < Qi
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что подъём бурового снаряда (с весом 15052 кГс) из скважины можно начинать со 1-ой скорости лебёдки.
Выбрав необходимую скорость лебедки для начала подъема снаряда из скважины по грузоподъемности талевой системы (это будет 1-ая скорость), определяем количество свечей, поднимаемых на этой и последующих скоростях лебедки по формуле:
где zi – число свечей поднимаемых на i-ой скорости; Qi+1 – грузоподъёмность на следующей скорости, кГс.
Проверка:
Проверка показала, что расчёт выполнен правильно.
Список литературы:
1. С.Я.Рябчиков “Проектирование буровых машин и механизмов”.