Решение задачи по нефтянке: Вариант 4

Для выполнения практической работы по выбору талевого каната и определению нагрузки на ось кронблока воспользуемся исходными данными для варианта №4 из представленной таблицы. Исходные данные (Вариант 4): Условная глубина бурения \( H = 3000 \) м; Вес одного погонного метра обсадной трубы \( q_0 = 38,2 \) кг/м; Масса поднимаемого оборудования \( Q_{об} = 9,5 \) т; Оснастка талевой системы: \( 5 \times 6 \) (число шкивов кронблока \( n_{кб} = 6 \), число шкивов талевого блока \( n_{тб} = 5 \)); Коэффициент сопротивления шкива \( \beta = 1,05 \). Решение: 1. Расчет массы обсадной колонны \( Q_0 \): \[ Q_0 = H \cdot q_0 = 3000 \cdot 38,2 = 114600 \text{ кг} = 114,6 \text{ т} \] 2. Расчет максимальной нагрузки на крюке \( P_{кр} \) с учетом расхаживания: Примем \( g = 9,81 \) м/с\(^2\). \[ P_{кр} = 1,15 \cdot Q_0 \cdot g = 1,15 \cdot 114600 \cdot 9,81 \approx 1293032 \text{ Н} \approx 1293 \text{ кН} \] 3. Определение числа рабочих струн \( n \) талевой системы: \[ n = n_{тб} + n_{кб} - 1 = 5 + 6 - 1 = 10 \] 4. Определение натяжения ходового конца талевого каната \( P_{хк} \): Сначала переведем массу оборудования в Ньютоны: \( Q_{об} \cdot g = 9,5 \cdot 1000 \cdot 9,81 = 93195 \text{ Н} \). Общая нагрузка \( P = P_{кр} + Q_{об} \cdot g = 1293032 + 93195 = 1386227 \text{ Н} \). Формула: \( P_{хк} = P \cdot \frac{\beta^n (\beta - 1)}{\beta^n - 1} \) \[ P_{хк} = 1386227 \cdot \frac{1,05^{10} \cdot (1,05 - 1)}{1,05^{10} - 1} = 1386227 \cdot \frac{1,6289 \cdot 0,05}{0,6289} \approx 179545 \text{ Н} \approx 179,5 \text{ кН} \] 5. Определение натяжения неподвижного конца каната \( P_{нк} \): \[ P_{нк} = \frac{P}{n} \cdot \frac{\beta - 1}{\beta \cdot (1 - \beta^{-n})} \text{ или упрощенно } P_{нк} = \frac{P \cdot (\beta - 1)}{\beta^n - 1} \] \[ P_{нк} = \frac{1386227 \cdot (1,05 - 1)}{1,05^{10} - 1} = \frac{69311,35}{0,6289} \approx 110210 \text{ Н} \approx 110,2 \text{ кН} \] 6. Определение требуемого разрывного усилия \( P_{разр} \): Примем коэффициент запаса прочности \( K_{зп} = 4,0 \). \[ P_{разр} \ge P_{хк} \cdot K_{зп} = 179,5 \cdot 4,0 = 718 \text{ кН} \] 7. Подбор каната по ГОСТ 16853-88: По таблице из приложения выбираем канат типа ЛК-РО диаметром \( d = 32 \) мм. Разрывное усилие каната в целом для маркировочной группы 1570 МПа составляет \( 752,0 \) кН. Условие \( 752,0 > 718 \) выполняется. Параметры каната: - Тип: ЛК-РО 6х31 + 1 м.с.; - Диаметр: \( 32 \) мм; - Разрывное усилие: \( 752,0 \) кН. 8. Определение нагрузки на ось кронблока \( P_{о.кр} \): Нагрузка складывается из веса на крюке, веса оборудования и усилий в ходовом и неподвижном концах. \[ P_{о.кр} = P + P_{хк} + P_{нк} \] \[ P_{о.кр} = 1386227 + 179545 + 110210 = 1675982 \text{ Н} \approx 1676 \text{ кН} \] Ответ: Для 4-го варианта выбран канат диаметром 32 мм, нагрузка на ось кронблока составила 1676 кН.