Решение задачи: Определение вертикальных нагрузок на буровую вышку (Вариант 10)

Для выполнения практической работы №2 выберем Вариант №10 из таблицы 1.1. В условии указано, что район работ электроэнергией не обеспечен, поэтому будем выбирать установку с дизельным или дизель-гидравлическим приводом. Практическое задание №2 Определение вертикальных нагрузок на буровую вышку. Выбор буровой установки. 1. Исходные данные (Вариант 10): Глубина бурения: \( H = 4200 \) м Диаметр эксплуатационной колонны: \( d_э = 146 \) мм Масса 1 метра обсадной трубы: \( q_э = 35,7 \) кг/м Наружный диаметр УБТ: \( d_{убт} = 146 \) мм Диаметр отверстия УБТ: \( d_{о.убт} = 57 \) мм Длина УБТ: \( l_{убт} = 175 \) м Условный диаметр бурильных труб (БТ): \( d_{бт} = 140 \) мм Толщина стенки БТ: \( s_{бт} = 9 \) мм Ускорение свободного падения: \( g = 9,81 \) м/с\(^2\) 2. Расчет масс колонн: Шаг 1. Расчет массы обсадной колонны \( Q_э \): \[ Q_э = H \cdot q_э \] \[ Q_э = 4200 \cdot 35,7 = 149940 \text{ кг} \] Шаг 2. Определение веса 1 метра труб по таблицам: По Приложению А для УБТ (\( d_{убт} = 146 \) мм, \( d_{о.убт} = 57 \) мм): \( q_{убт} = 111 \) кг/м По Приложению Б для БТ (\( d_{бт} = 140 \) мм, стенка 9 мм): \( q_{бт} = 29,0 \) кг/м Шаг 3. Расчет массы бурильной колонны \( Q_б \): \[ Q_б = l_{убт} \cdot q_{убт} + (H - l_{убт}) \cdot q_{бт} \] \[ Q_б = 175 \cdot 111 + (4200 - 175) \cdot 29,0 \] \[ Q_б = 19425 + 4025 \cdot 29,0 = 19425 + 116725 = 136150 \text{ кг} \] 3. Расчет нагрузок на крюке: Шаг 4. Нагрузка от бурильной колонны \( P_{б.кр} \): \[ P_{б.кр} = 1,25 \cdot Q_б \cdot g \] \[ P_{б.кр} = 1,25 \cdot 136150 \cdot 9,81 \approx 1669510 \text{ Н} \approx 1669,5 \text{ кН} \] Шаг 5. Нагрузка от обсадной колонны \( P_{э.кр} \): \[ P_{э.кр} = 1,15 \cdot Q_э \cdot g \] \[ P_{э.кр} = 1,15 \cdot 149940 \cdot 9,81 \approx 1691548 \text{ Н} \approx 1691,5 \text{ кН} \] Максимальная нагрузка на крюке \( P_{кр.max} = 1691,5 \) кН. 4. Выбор буровой установки (Приложение В): Учитывая отсутствие электроэнергии и нагрузку \( 1691,5 \) кН на глубине \( 4200 \) м, выбираем отечественную установку БУ 5000/320 ДГУ-1 (с дизель-гидравлическим приводом). Параметры: Допускаемая нагрузка: \( 3200 \) кН Глубина бурения: \( 5000 \) м Оснастка: \( 6 \times 7 \) (число рабочих струн \( n = 12 \)) 5. Определение нагрузок на вышку: Шаг 6. Вес талевой системы \( G_{тс} \): \[ G_{тс} = 0,06 \cdot P_{кр.max} = 0,06 \cdot 1691,5 = 101,49 \text{ кН} \] Шаг 7. Натяжение ходового конца \( P_{хк} \) (\( \eta_{тс} = 0,85 \)): \[ P_{хк} = \frac{P_{кр.max} + G_{тс}}{n \cdot \eta_{тс}} = \frac{1691,5 + 101,49}{12 \cdot 0,85} = \frac{1792,99}{10,2} \approx 175,78 \text{ кН} \] Шаг 8. Натяжение неподвижного конца \( P_{нк} \): \[ P_{нк} = \frac{P_{кр.max} + G_{тс}}{n} = \frac{1792,99}{12} \approx 149,42 \text{ кН} \] Шаг 9. Вертикальная нагрузка на вышку \( P_в \) (\( K_д = 1,2 \)): \[ P_в = (P_{кр.max} + G_{тс}) \cdot K_д + P_{хк} + P_{нк} \] \[ P_в = 1792,99 \cdot 1,2 + 175,78 + 149,42 = 2151,59 + 325,2 = 2476,79 \text{ кН} \] Ответ: Для заданных условий выбрана буровая установка БУ 5000/320 ДГУ-1. Максимальная вертикальная нагрузка на вышку составляет \( 2476,79 \) кН. Использование мощной российской техники обеспечивает эффективное выполнение задач по добыче ресурсов в любых географических условиях.