Аналіз умов роботи силового агрегату. Огляд існуючих методів випробування заглибних якорів.
Розтяжки вишок баштового типу розміщуються в площинах діагоналей вежі, а щоглових – в площинах діагоналей квадрата центром якого є вісь свердловини, а дві сторони перпендикулярні до осі прийомного моста.
Число розтяжок на вежах може бути різним і залежить в основному від швидкості вітру в даному регіоні і від підвежної основи. В основному 53-метрові вежі кріплять розтяжками в три яруси, а 41-метрові – в два яруси. Кут, що складає розтяжка з горизонтом рівний 45о.
В якості якорів використовують зариті в землю колоди або труби, що встановлені в пробурені шурфи, труби з шипами і заглибні спеціальні гвинтові якорі.
Для якорів з колод або брусів копають котлован на глибину 1,8 – 2 м. На укладені труби накидають петлю з канату і виводять назовні під кутом 45о. Якір засипають ґрунтом і трамбують. Якорі такої конструкції трудомісткі у виготовленні. У зв’язку з цим найбільш широке використання знайшли якорі з труб з шипами. Для таких якорів спеціальними машинами бурять шурфи глибиною 2 м. В шурфі встановлюють трубу з таким розрахунком, щоб шипи розміщувались в площині розтяжки. Для вводу шипів в грунт труби притискають до стіни шурфа трактором, після чого шурф засипають ґрунтом і трамбують. В верхній частині труби кріплять кільце для приєднання гвинтової стяжки. До гвинтової стяжки канат кріплять петлею, кінці каната фіксують не менше ніж трьома затискачами.
Перед кріпленням розтяжки гвинти стяжок вигвинчують в крайнє положення. Кожна стяжка складається з двох гвинтів з кільцями і рамки з правою та лівою різьбою. Натяг розтяжки досягається шляхом обертання рамки на гвинтах.
Особливе значення для безпеки робіт мають анкерні розтяжки для так званих розчальних вишок щоглового типу, якими переважно комплектуються мобільні установки для буріння, ремонту і обслуговування свердлових та агрегати для ремонту свердловин. Це викликано тим, що щогли мають досить нестійке положення відносно прикладеного до них навантаження (нахил від вертикалі 4о). Отже, щоб уникнути перекидання такої щогли її просто необхідно укріплювати за допомогою розтяжок.
Одним із методів випробування заглибних якорів є метод з використанням А-подібної стійки. Випробування проводиться наступним чином: А-подібну стійку встановлюють вертикально на відстані від якоря рівній висоті стійки; до кільця якоря приєднують канат, перекидають його через вершину стійки. Навантаження на якір створюють за допомогою гусеничної або колісної техніки. Суттєвими недоліками цієї методики є трудомісткість виконання операцій, практично неможливо виміряти і утримувати випробувальне зусилля, а також дуже важко утримувати канат в розтягнутому стані протягом часу випробування.
Іншим методом випробування заглибних якорів на утримуючу здатність є метод з використанням силової рами з гідро циліндром. Суть методу: раму встановлюють над анкером таким чином, щоб вектор робочого зусилля анкера співпав з віссю вітки тягового каната розміщеної між анкерами та напрямним шківом. Недоліком цього методу є значна маса рами, яка вимагає при її переміщенні використання потужної тягової техніки, та дуже мала транспортабельність рами, що створює незручності при переміщенні від бази до свердловини, а також від якоря до якоря.
Пропонується новий метод випробування заглиблених якорів: з використанням силового агрегату з П - подібною дугою.
Принцип роботи агрегату: силовий механізм встановлюють над анкером таким чином, щоб осі гідро циліндра та стійок П - подібної дуги співпали з напрямом дії робочого зусилля якоря. Вмикають насос, насос створює тиск в гідросистемі: гідро циліндр створює навантаження на якор.
Переваги даної конструкції силового агрегату:
Невелика матеріаломісткість;
Висока надійність;
Зручність в експлуатації;
Універсальність;
Висока ремонтопридатність;
Недоліки:
Незадовільна транспортабельність.
Висока надійність конструкції агрегату забезпечується нормальним розміщенням навантаження по відношенню до деталей механізму.
Зручність та простора регулювання кута випробування, а також визначення навантаження на якір зумовлює зручність експлуатації.
Універсальність – можливість проводити випробування практично під будь-яким кутом.
Незадовільна транспортабельність зумовлена тим, що силовий механізм в транспортному положенні незначно зменшує свої габарити в порівнянні з робочим положенням.
Розрахунки силового агрегату приведені в розділі 4.
4. Розрахункова частина
4.1. Розрахунок діаметра колони НКТ
Внутрішній діаметр колони НКТ розрахуємо за формулою:
;
де Q =120 м3/добу = 0,0014м3/с – дебіт свердловини;
V = 0,5м/с – рекомендована швидкість руху нафти по колоні НКТ
;
По даним розрахунків вибираємо гладкі труби НКТ Ш 73 х 5,5
4.2. Розрахунок колони НКТ на міцність
В даному розрахунку необхідно перевірити колону НКТ на міцність. Для розрахунку візьмемо розрахунковий переріз який знаходиться в точці приєднання колони НКТ до трубної головки
Розраховуємо вагу колони НКТ
Gт’ =
де g = 9,16 кг/м – вага одного метра враховуючи і муфту (при довжині труби 8 м)
l = 1900м – довжина колони НКТ
Gт’ =
Вага колони НКТ це не що інше як навантаження яке діє на різьбове з’єднання у місці приєднання колони до трубної головки. Проте до цього навантаження необхідно додати ще й зусилля зриву пакера. Для розрахунків керуючись попереднім досвідом, приймемо це зусилля рівним 20кН. Отже навантаження на різьбове з’єднання становитиме:
Gт =
Отримавши навантаження на колону вибираємо групу міцності з якої будуть виготовлені труби. По таблицям вибираємо групу міцності Д, для якої зрушуюче зусилля в різьбовому з’єднанні становить Рзр=278кН
Перевіримо коефіцієнт запасу міцності колони:
n = Pзр / Gт =
Як бачимо запас міцності достатній.
4.3 Розрахунок вантажопідйомності підйомного агрегату.
Підйомний агрегат підберемо по вазі колони НКТ. Виходячи із технічних характеристик підйомних агрегатів вибираємо підйомний агрегат АЗиНМАШ-37А, технічна характеристика якого наведена в розділі 3.
Визначимо коефіцієнт недовантаження агрегату.
n = GA / Gт;
де GA = 320кН