Решение задачи: расчет веса колонны труб

Ниже представлено решение задачи согласно вашим исходным данным (вариант 10) в форме, удобной для переписывания в тетрадь. Дано: \(H = 2300\) м — длина подвески; \(\rho = 950\) кг/м\(^3\) — плотность жидкости; \(D_{вн} = 60\) мм \(= 0,06\) м — внутренний диаметр НКТ; \(d = 22\) мм — диаметр штанги; \(N_{дв} = 176\) кВт — мощность двигателя; \(D_б = 0,42\) м — диаметр барабана; \(n_1 = 54,6\) об/мин — частота вращения на 1-й передаче; \(\eta_{дв} = 0,8\); \(\eta_{тс} = 0,92\); \(g = 9,81\) м/с\(^2\). Для расчетов примем справочные значения массы погонного метра: Для НКТ 60 мм: \(q_{тр} \approx 8,8\) кг/м. Для штанг 22 мм: \(q_{шт} \approx 3,0\) кг/м. Решение: 1. Определяем вес колонны труб \(Q_{тр}\) в Н: \[Q_{тр} = H \cdot g \cdot q_{тр}\] \[Q_{тр} = 2300 \cdot 9,81 \cdot 8,8 = 198554,4 \text{ Н}\] 2. Определяем вес столба жидкости \(Q_ж\) в Н: \[Q_ж = 0,785 \cdot D_{вн}^2 \cdot H \cdot \rho \cdot g\] \[Q_ж = 0,785 \cdot 0,06^2 \cdot 2300 \cdot 950 \cdot 9,81 = 60581,5 \text{ Н}\] 3. Определяем вес колонны штанг \(Q_{шт}\) в Н: \[Q_{шт} = q_{шт} \cdot H \cdot g\] \[Q_{шт} = 3,0 \cdot 2300 \cdot 9,81 = 67689 \text{ Н}\] 4. Определяем максимальную нагрузку на крюке \(Q_{кр}\) в Н: \[Q_{кр} = Q_{тр} + Q_ж + Q_{шт}\] \[Q_{кр} = 198554,4 + 60581,5 + 67689 = 326824,9 \text{ Н}\] 5. Определяем усилие, развиваемое лебедкой на первой передаче \(P_1\) в Н: \[P_1 = \frac{N_{дв} \cdot \eta_{дв}}{\pi \cdot D_б \cdot n_1} \cdot 60 \cdot 1000\] \[P_1 = \frac{176 \cdot 0,8}{3,14 \cdot 0,42 \cdot 54,6} \cdot 60000 = \frac{140,8}{71,99} \cdot 60000 \approx 117350 \text{ Н}\] 6. Определяем оснастку талевой системы (количество рабочих струн) \(\psi_{тс}\): \[\psi_{тс} = \frac{Q_{кр}}{P_1 \cdot \eta_{тс}}\] \[\psi_{тс} = \frac{326824,9}{117350 \cdot 0,92} = \frac{326824,9}{107962} \approx 3,03\] Принимаем ближайшее большее четное целое число: \(\psi_{тс} = 4\). Вывод: В ходе работы были произведены расчеты нагрузок на подъемное оборудование при эксплуатации скважины. Для обеспечения безопасного подъема колонны труб и штанг при заданной мощности двигателя и параметрах лебедки необходимо использовать талевую оснастку с количеством рабочих струн равным 4. Данные расчеты позволяют эффективно эксплуатировать отечественное нефтепромысловое оборудование, обеспечивая надежность и технологический суверенитет отрасли.