Монтаж, эксплуатация и ремонт бурового и нефтепромыслового оборудования

метки: Монтаж, Буров, Оборудование, Установка, Труба, Бурильный, Нагрузка, Стенка

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Филиал ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г.Октябрьском

Кафедра нефтепромысловых машин и оборудования

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

«Монтаж, эксплуатация и ремонт бурового и нефтепромыслового оборудования»

Выполнил ст. гр. БМПЗ-17-11

Д.Т. Фатихов

Октябрьский 2019

Решение задачи №1

Рисунок 1. Схема буровой вышки

1. Определение компоновки бурильного инструмента

В состав бурильного инструмента входят: долото, колонна УБТ, колонна бурильных труб.

бурильный труба вышка транспортировка

Таблица 1. Параметры шарошечных долот

№	Номинальный диаметр долота, мм	Допустимая осевая нагрузка на долото, МН, при бурении РДОЛ ДОП	Суммарное сечение промывочных каналов, см2
		низкооборотном	высокооборотном
1	112	0,12	—	2,5
2	118	0,14	—	4,0
3	132	0,15	—	4,0
4	140	0,19	—	4,0
5	145	0,20	—	6,0
6	151	0,22	—	6,0
7	161	0,25	0,15	6,0
8	172	0,27	0,17	9,0
9	190	0,30	0,20	10,0
10	214	0,38	0,25	13,5
11	243	0,45	0,32	17,0

2. Расчет колонны УБТ

Решение сводится к определению диаметра и длины УБТ.

Диаметр УБТ определяют из условия обеспечения наибольшей жесткости сечения, а длину определяют исходя из нагрузки на долото.

а) Подбор диаметра УБТ

для ;

• где -диаметр долота, м;
• диаметр УБТ, м.

Выбор диаметр УБТ осуществляется по таблице 2.

Таблица 2 — Утяжеленные бурильные трубы

Условное обозначение трубы	Наружный диаметр, мм	Внутренний диаметр, мм	Обозначение резьбы
УБТ-95	95	32	З-76
УБТ-108	108	38	З-88
УБТС-120	120	64	З-101
УБТС-133	133	64	З-108
УБТ-146	146	75	З-121
УБТС-146	146	68	З-121
УБТ-159	159	80	З-133
УБТ-178	178	80	З-147
УБТС-178	178	80	З-147
УБТ-203	203	100	З-171
УБТС-203	203	80	З-161
УБТС-219	219	110	З-171
УБТС-229	229	90	З-171
УБТС-245	245	135	З-201
УБТС-254	254	100	З-201
УБТС-273	273	100	З-201
УБТС-299	299	100	З-201

б) Определение длины колонны УБТ

где L _УБТ — длина клоны УБТ, м;

• нагрузка на долото, Н;
• вес 1-го погонного метра колонны УБТ, Н/м.

где V _УБТ — объем 1-го погонного метра колонны УБТ, м³ ;

с _ТР — плотность материла трубы, с_ТР = 7850 кг/м³ ;

g — ускорение свободного падения, g=9,81 м/с ² ;

D _Н.УБТ — диаметр УБТ наружный, м;

d _В.УБТ — диаметр УБТ внутренний, м;

h _УБТ — длина 1-го погонного метра трубы, h_УБТ =1м.

в) Определение веса колонны УБТ

3. Расчет колонны бурильных труб

а) Подбор диаметра бурильной колонны

Диаметр бурильных труб подбираем по таблице 3.

Таблица 3 — Бурильные трубы (ГОСТ 631-75)

№	Условный диа-метр трубы, мм	Толщина стенки, мм	№	Условный диа-метр трубы, мм	Толщина стенки, мм
1-й тип — трубы с высаженными внутрь концами	2-й тип — трубы с высаженными наружу концами
1	60	7 ; 9	1	80	7 ; 9
2	73	7 ; 9 ; 11	2	73	7 ; 9 ; 11
3	89	7 ; 9 ; 11	3	89	7 ; 9 ; 11
4	102	7 ; 8 ; 9 ; 10	4	102	8 ; 9 ; 10
5	114	7 ; 8 ; 9 ; 10 ; 11	5	114	8 ; 9 ; 10 ; 11
6	127	7 ; 8 ; 9 ; 10	6	140	8 ; 9 ; 10 ; 11
7	140	8 ; 9 ; 10 ; 11
8	168	9 ; 10
3-й тип — трубы с высаженными внутрь концами и коническими стабилизирующими поясками	4-й тип — трубы с высаженными наружу концами и коническими стабилизирующими поясками
1	89	9 ; 11	1	73	9 ; 11
2	102	9 ; 10	2	89	9 ; 11
3	114	9 ; 10 ; 11	3	102	9 ; 10
4	127	9 ; 10	4	114	9 ; 10 ; 11
5	140	9 ; 10 ; 11

б) Определение длины первой (нижней) секции одноразмерной колонны

м

где -допустимая растягивающая нагрузка для труб первой (нижней) секции, Н;

(1.6)

где -предел текучести материала труб, Па;

• площадь сечения бурильной трубы, м ² ;

n _З — коэффициент запаса прочности,

n _З =1,3 для нормальных условий бурения;

n _З =1,35 для осложненных условий бурения

• коэффициент, учитывающий влияние трения, сил инерции и сопротивления движению растворов ();
• вес колонны УБТ, Н;
• плотность бурового раствора, =1200…1300 кг/м ³ ;

• плотность материала бурильных труб, ;
• площадь проходного канала труб, м ² ;

p ₀ — давление бурового раствора в бурильных трубах, Па (15…18 МПа);

• вес 1-го метра бурильных труб первой (нижней) секции, Н/м.

где V ₁ — объем 1-го погонного метра колонны бурильных труб, м³ ;

с _ТР — плотность материла трубы, кг/м³ ;

g — ускорение свободного падения, g=9,81 м/с ² ;

D _БТ — диаметр УБТ наружный, м;

• s — толщина стенки бурильных труб, м;

h _БТ — длина 1-го погонного метра трубы, h_БТ =1м.

в) Определение веса колонны бурильных труб

G1=1842*178=328 kH

в) Определение длины второй (верхней) секции одноразмерной колонны (вычисляется при условии, когда , т.е. необходим добор длины бурильного инструмента) (если требуется)

360+1842>L скв

4. Определение веса бурильного инструмента

5. Определение коэффициента запаса прочности буровой вышки

1) Определение усилия, действующего в нижнем сечении на одну ногу вышки

где G _БИ — максимальная нагрузка, действующая на вышку в вертикальном направлении, Н (определяется в задаче № 1); n — количество ног (для вышки башенного типа n=4);

• угол наклона ноги вышки к вертикали.

Угол определяется из треугольника АКА ₁ (рисунок 2.1)

б=7

где А ₁ К=Н_В -высота вышки

2) Определение гибкости стержня ноги вышки по формуле:

где l _C -длина стержня ноги, м; r -радиус инерции, м

где J -экваториальный момент инерции сечения трубы (ноги вышки), м ⁴ ;

где D _H — наружный диаметр стержня ноги вышки, м;

D _B — внутренний диаметр стержня ноги вышки, м;

F -площадь поперечного сечения ноги вышки, м ²

При расчете выбираете ногу вышки следующих размеров:

Диаметр ноги D _H = 168 мм;

• Толщина стенки ноги s = 9 мм.

3) Определение коэффициента запаса прочности вышки, который должен быть не менее 2.

Существует два случая:

• а) Если >100, то коэффициент запаса прочности равен

где Р _КР — критическая нагрузка, действующая на стержень ноги вышки, Н. Эту нагрузку можно определить по формуле Эйлера.

где Е-модуль упругости материала труб, для стали Е=2,1•10 ¹¹ Па.

б) Если 100, то коэффициент запаса прочности равен

где _KP -критическое напряжение, МПа

Рисунок 2 — Вышка ВБ-53-300

Таблица 4. Исходные данные к задаче 1 (БМПЗ-17-12)

№ вар.	Шифр вышки	Глубина скваж., м
13	ВБ-53-300	1500

6. Определение тягового усилия для транспортировки вышки

Масса вышки М разлагается на две составляющие М ₁ и М₂ . Вертикальная составляющая сила М₁ направлена перпендикулярно к плоскости перемещения вышки и создает давление на грунт:

(2.1)

Горизонтальная составляющая сила М ₂ направлена в сторону, противоположную движению (в сторону уклона):

(2.2)

Необходимое тяговое усилие для транспортировки вышки складывается из силы М ₂ и силы трения Т, которая возникает от действия вертикальной составляющей силы М₁ :

S=21.94

S=5.14

Где Т — сила трения,

где f — коэффициент трения качения f ₁ или скольжения f₂ ,

f ₁ =0,06…0,1; f₂ =0,3 — по крупнозернистому песчанику, f₃ =0,42 — по поверхности грунта земли; f₄ =0,5 — по слабопесчанному грунту, f₅ =0,1 — по снегу, f₆ =0,02…0,04 — по льду.

К — коэффициент, учитывающий увеличение тягового усилия для выведения груза из состояния покоя (при трении скольжения), К=1,5 — на местности с уклоном, К=1,2 — на местности без уклона.

При случае непараллельности тягового каната с плоскостью движения вышки, то усилие в канате возрастает и равна

где -угол отклонения, =1,5 ⁰ .

Определение количества тракторов для передвижения вышки.

Тяговая сила трактора P [кВт]:

• где N — мощность двигателя трактора, кВт; (1кВт = 1,36 л.с.)
• КПД трактора, = 0,7…0,8;

• х — скорость движения трактора, м/с; х=1…3 м/с

Требуемое количество тракторов

, (2.7)

где К ₁ -коэффициент страгивания, К₁ =1,2…1,5; К₂ -коэффициент неравномерности тракторов, К₂ = 1,2…1,3.

Выбор тягового каната

Выбираем D каната 27.5 мм F=39.85

Где — разрывное усилие выбираемого каната, кН;

• расчетное разрывное усилие каната, кН;
• коэффициент запаса прочности каната при транспортировке, =4,5…5,5.

Представить графики зависимостей (по 5 точкам, диапазон 90%, 95%, 100%, 105%, 110% от исходных данных):

S=f(б), S=f(f _1…2 ), S=f(M), S=f(б₁ ), n=f(N).

Таблица 5 — Варианты (группа БМПЗ-17 -12)

№	М-масса вышки, т	Угол б, 0	N-мощность трактора, л.с.
13	35	7	300

Рисунок 3- Схема транспортировки вышки

Рисунок 4

Таблица 6