БМПЗ контрольная работа
.pdfКОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Проектирование и расчет оборудования для бурения
нефтяных и газовых скважин»
Задание 1. Необходимо произвести следующие расчеты по вариантам согласно последним двум цифрам зачетной книжки:
Исходя из приведённых исходных данных (таблица 1) расчетным путём определите:
Задача 1. Максимальную нагрузку на крюке и выберите класс буровой установки.
Задача 2. Натяжение в подвижной ветви талевого каната при максимальной нагрузке на крюке.
Задача 3. Тип талевого каната по разрывному усилию с указанием полного его обозначения.
Задача 4. Максимальные и минимальные скорости движения крюка на подъём. Задача 5. Мощность на барабане буровой лебёдки при максимальной нагрузке на крюке.
Таблица 1 – Исходные данные к контрольной работе №1 (задание 1)
№ |
Проектная |
Диаметр |
Вес 1 |
мДиаметр |
Вес |
1 |
мДлина |
Вес 1 |
мОснастка |
варианта |
глубина |
бурильных |
бурильных |
обсадной |
обсадных |
УБТ, |
УБТ |
талевой |
|
|
бурения |
труб |
труб |
колонны |
труб |
|
lубт, м |
qубт, м |
системы |
|
|
Dбт, мм |
qбт, Н/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2200 |
102 |
185 |
146 |
|
280 |
150 |
98 |
4x5 |
2 |
2400 |
114 |
233 |
146 |
|
320 |
200 |
98 |
4x5 |
3 |
2750 |
114 |
257 |
146 |
|
320 |
250 |
154,8 |
4x5 |
4 |
3200 |
127 |
262 |
168 |
|
465 |
300 |
100 |
5x6 |
5 |
2900 |
127 |
235 |
168 |
|
351 |
250 |
98 |
4x5 |
6 |
3500 |
140 |
290 |
168 |
|
465 |
300 |
103 |
5x6 |
7 |
3800 |
140 |
350 |
168 |
|
465 |
350 |
145 |
5x6 |
8 |
4100 |
168 |
390 |
146 |
|
320 |
400 |
156 |
5x6 |
9 |
3900 |
168 |
390 |
146 |
|
320 |
380 |
154,8 |
5x6 |
10 |
2570 |
114 |
280 |
168 |
|
351 |
180 |
156 |
4x5 |
11 |
2300 |
1 1 4 |
209 |
146 |
|
280 |
140 |
145 |
4x5 |
12 |
2500 |
127 |
262 |
168 |
|
465 |
160 |
145 |
4x5 |
13 |
2800 |
1 1 4 |
280 |
168 |
|
351 |
220 |
100 |
4x5 |
14 |
3100 |
127 |
289 |
146 |
|
280 |
250 |
156 |
5x6 |
15 |
3300 |
140 |
320 |
146 |
|
320 |
280 |
145 |
5x6 |
16 |
2600 |
127 |
235 |
168 |
|
465 |
240 |
98 |
4x7 |
17 |
2100 |
102 |
224 |
168 |
|
351 |
90 |
145 |
4x5 |
18 |
2200 |
1 1 4 |
233 |
146 |
|
320 |
180 |
156 |
4x5 |
19 |
2400 |
1 1 4 |
209 |
168 |
|
351 |
270 |
100 |
4x5 |
20 |
2700 |
1 2 7 |
235 |
146 |
|
280 |
260 |
156 |
4x5 |
21 |
3100 |
127 |
262 |
168 |
|
465 |
240 |
98 |
5x6 |
22 |
2850 |
127 |
235 |
146 |
|
320 |
180 |
156 |
4x5 |
23 |
3350 |
140 |
350 |
146 |
280 |
220 |
145 |
5x6 |
24 |
3600 |
127 |
289 |
146 |
320 |
250 |
154,8 |
5x6 |
25 |
3800 |
14 |
280 |
146 |
320 |
300 |
154,8 |
5x6 |
К задаче 1
Определяется вес бурильной колонны:
где L - проектная глубина бурения,
-вес одного метра бурильных труб, Н/м,
-длина утяжеленных бурильных труб, м
-вес одного метра УБТ, Н/м
Определяется вес эксплуатационной колонны: |
|
|
|
|
|
, кН |
|
|
|
где |
qот - вес 1 м обсадных труб, Н/м |
|
|
|
|
Исходя из наибольшей нагрузки (принимая |
равной |
или |
) |
с учётом коэффициента запаса к=1,5, определяется максимальная нагрузка на крюке. По полученному значению выбирается класс буровой установки из таблицы 2 с указанием допускаемой нагрузки на крюке и условной глубиной бурения.
Таблица 2 - Основные характеристики установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения
Парамет |
|
|
|
|
|
Класс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ры |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Диапазон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
глубин |
600- |
1000- |
1250- |
1600- |
2600- |
|
2500- |
3200- |
4000- |
5000- |
6500- |
8000- |
бурения, м, |
1250 |
1600 |
2000 |
2500 |
3200 |
|
4000 |
5000 |
6500 |
8000 |
10000 |
12500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допускае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мая |
0,8 |
1,0 |
1,25 |
1,6 |
2,0 |
|
2,5 |
3,2 |
4,0 |
5,0 |
6,5 |
8,0 |
нагрузка на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
крюке Gкp, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К задаче 2 Задачи должны сопровождаться расчетной схемой талевой системы [2].
Qk
Максимальное натяжение каната определяется по формуле:
, кН |
(3) |
Здесь Q – номинальная нагрузка на крюке в т;
n – число роликов талевой системы;
– коэффициент сопротивления шкива (
Запас прочности каната должен быть не менее 2,5. По нормам Американского нефтяного института запас прочности талевого каната принимается равным 5 для бурильных труб и 3 для обсадных труб. Для упрощения расчетов формула (3) заменяется следующей:
кН |
(4) |
где m – коэффициент, зависящий от оснастки
В Гипронефтемаше величины m для различной талевой оснастки сведены в таблица 3
Таблица 3 - Значения величин m
Оснастка талевой |
Число рабочих струн |
m |
системы |
|
|
2х3 |
4 |
0,262 |
3х4 |
6 |
0,177 |
4х5 |
8 |
0,137 |
5х6 |
10 |
0,112 |
6х7 |
12 |
0,084 |
С помощью формул (3) и (4) и табл. выбор талевого каната производят следующим образом.
Если принять номинальную нагрузку на крюке Q=130m , оснастку талевой системы 5х6, коэффициент m=0,112, коэффициент запаса прочности К=4, тогда минимальное необходимое разрывающее усилие каната должно быть:
,
Величину натяжения ходовой ветви каната определяем из равенства:
Откуда
К задаче 3
Определяется величина разрывного усилия:
где k - коэффициент запаса прочности k = 3... 6.
По таблице 4 выбирается диаметр талевого каната с указанием его типа, разрывного усилия и пределом прочности проволочек.
Таблица 4 - Характеристика талевых стальных канатов ЛК-РО
6х1+6+(6х6) +12 = 186 (ГОСТ 16853-79)
Диаметр |
Площадь |
Удельная |
Разрывное усилие |
Диаметр |
|
каната, мм |
сечения, мм2 |
масса, кг/м2 |
каната в целом в |
проволок |
|
|
|
|
кН при |
внешнего |
|
|
|
|
временном |
слоя |
|
|
|
|
сопротивлении |
|
|
|
|
|
проволоки, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1766 |
1960 |
|
|
|
|
|
|
|
22 |
204 |
1,9 |
320 |
355 |
1 |
|
|
|
|
|
|
25 |
300,6 |
2,66 |
460 |
510 |
1,6 |
|
|
|
|
|
|
28 |
370,3 |
3,38 |
520 |
578 |
1,8 |
|
|
|
|
|
|
32 |
464,99 |
4,25 |
711 |
789 |
2 |
|
|
|
|
|
|
35 |
564,23 |
5,05 |
863 |
958 |
2,2 |
|
|
|
|
|
|
38 |
671,6 |
5,98 |
1027 |
1140 |
2,4 |
|
|
|
|
|
|
41,3 |
|
712 |
6,6 |
1120 |
1240 |
2,6 |
|
|
|
|
|
|
|
44,5 |
|
- |
8,2 |
1200 |
1350 |
2,8 |
|
|
|
|
|
|
|
К задаче 4 |
|
|
|
|
|
|
Определяется максимальная и минимальная скорости намотки подвижной ветви каната на барабан:
где - максимальные и минимальные частоты вращения барабана в минуту, об/мин по табл. 6; D - диаметр барабана талевой лебедки, м по таблица 5.
Таблица 5- Техническая характеристика буровых лебедок
Показатели |
ВЗБТ |
|
ПО «Уралмаш» |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛБ-400 |
ЛБ-750 |
ЛБУ- |
ЛБУ- |
ЛБУ- |
ЛБУ- |
|
|
|
|
1200 |
1100 |
1700 |
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Номинальная |
400 |
550 |
700 |
1000 |
1530 |
2200 |
|
мощность, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина |
бурения, |
1600 |
2500 |
3200 |
5000 |
6500 |
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр |
каната, |
25 |
28 |
28 |
32 |
35 |
8 |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размеры |
|
|
|
|
|
|
|
барабана, м: |
|
|
|
|
|
|
|
диаметр |
|
0,6 |
0,7 |
0,65 |
0,75 |
0,835 |
0,935 |
длина |
|
0,866 |
1,2 |
0,40 |
1,35 |
1,445 |
1,54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
рядов |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 |
4 |
намотки каната |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина |
каната, |
200 |
320 |
320 |
320 |
320 |
460 |
наматываемого на |
|
|
|
|
|
|
|
барабан, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
скоростей |
4 |
4* |
6 |
6* |
6* |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
намотки каната |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения, |
|
|
|
|
|
|
|
об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
максимальная |
420 |
410 |
360 |
430 |
400 |
435 |
|
|
|
||||||
минимальная |
85 |
40 |
50 |
50 |
65 |
70 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Скорость |
намотки |
|
|
|
|
|
|
каната, м/с |
|
|
|
|
|
|
|
максимальная |
15,0 |
13,6 |
16,4 |
20,2 |
18,6 |
21,6 |
|
|
|
||||||
минимальная |
3,0 |
1,36 |
2,1 |
2,3 |
3,0 |
3,5 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальное |
125 |
200 |
217 |
290 |
340 |
475 |
|
натяжение |
каната, |
|
|
|
|
|
|
кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр |
|
1,00 |
1,18 |
1,18 |
1,45 |
1,45 |
1,6 |
тормозного |
|
|
|
|
|
|
|
шкива, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина |
|
0,23 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,28 |
колодки, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Габариты, м: |
|
|
|
|
|
|
|
длина |
|
- |
5,37 |
7,23 |
7,78 |
8,32 |
8,74 |
ширина |
|
- |
2,78 |
3,53 |
4,77 |
4,29 |
3,34 |
высота |
|
- |
2,89 |
2,78 |
2,43 |
2,71 |
2,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса, т |
|
10,0 |
13,18 |
18,9 |
26,20 |
48,70 |
46,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
*Число скоростей при приводе от ДВС.
Определяется максимальная и минимальная скорости движения крюка:
где nрс – число рабочих струн в оснастке по таблица 6.
Таблица 6 - Основные характеристики талевых систем буровых установок по ГОСТ 16293-82
|
|
Буровые установки |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показа |
БУ1 |
БУ1 |
БУ2 |
БУ2 |
БУ3 |
БУ4 |
БУ5 |
БУ6 |
БУ8 |
БУ1 |
БУ1 |
|
тели |
250 |
600 |
000 |
500 |
200 |
000 |
000 |
500 |
000 |
0000 |
2500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
глубин |
125 |
160 |
2000 |
250 |
320 |
400 |
500 |
650 |
800 |
1000 |
1250 |
|
а |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|||||||||||
бурени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допуск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аемая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагруз |
800 |
100 |
1250 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
6300 |
8000 |
|
ка |
на |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||
крюке, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диамет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
22;25 |
|
22;2 |
25;2 |
28;32 |
|
32;35 |
|
35;3 |
38;4 |
42;4 |
каната, |
|
5;28 |
8 |
|
|
8 |
2 |
4 |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рабочи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х струн |
8-10 |
|
|
|
10-12 |
|
12-14 |
|
14-16 |
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оснаст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диамет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шкива |
0,7-0,8 |
0,8- |
0,9-1,1 |
1,0- |
1,2- |
1,2- |
1,3- |
1,4- |
1,6- |
|||
по |
дну |
0,9 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,8 |
||||
желоба |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К задаче 5
Определяется полная мощность на барабане буровой лебёдки:
где = 0,9 – КПД подъёмного вала лебёдки;
– КПД талевой системы.
Задание №2. Исходя из приведенных исходных данных (таблица 7) расчетным путем определите:
По буровым насосам
Задача 1. Определите фактическую подачу двухцилиндрового насоса двойного действия.
Задача 2. Определите величину усилия на шток. Задача 3. Определите приводную мощность насоса.
Таблица 7 – исходные данные к контрольной работе №1
|
Буровые насосы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
Длина |
|
|
Диаметр |
|
Диаметр |
хода |
Частота |
|
Давление |
||
|
|
|
||||
варианта |
|
|
|
штока |
|
|
цилиндра |
поршня |
ходов |
n, |
нагнетания |
||
|
|
мин-1 |
|
|
|
|
|
D, мм |
|
|
d, мм |
p, Мпа |
|
|
|
S, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
130 |
|
|
|
|
24,5 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
140 |
|
|
|
|
21,9 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
150 |
|
|
|
|
18,6 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
160 |
|
|
|
|
16,0 |
|
|
0,4 |
65 |
|
80 |
|
5 |
170 |
|
|
|
|
13,9 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
180 |
|
|
|
|
12,2 |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
190 |
|
|
|
|
10,9 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
200 |
|
|
|
|
10,8 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
130 |
|
|
|
|
19,6 |
|
|
0,3 |
72 |
|
65 |
|
10 |
140 |
|
|
|
|
14,6 |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
150 |
|
|
|
14,1 |
|
|
|
|
|
|
12 |
160 |
|
|
|
12,3 |
|
|
|
|
|
|
13 |
170 |
|
|
|
10,8 |
|
|
|
|
|
|
14 |
180 |
|
|
|
9,6 |
|
|
|
|
|
|
15 |
140 |
|
|
|
31,4 |
|
|
|
|
|
|
16 |
150 |
|
|
|
26,6 |
|
|
|
|
|
|
17 |
160 |
|
|
|
22,9 |
|
|
|
|
|
|
18 |
170 |
0,44 |
66 |
80 |
20,0 |
|
|
|
|
|
|
19 |
180 |
|
|
|
17,6 |
|
|
|
|
|
|
20 |
190 |
|
|
|
15,6 |
|
|
|
|
|
|
21 |
200 |
|
|
|
13,9 |
|
|
|
|
|
|
22 |
100 |
|
|
|
17,4 |
|
|
|
|
|
|
23 |
110 |
|
|
|
13,8 |
|
|
0,25 |
70 |
55 |
|
24 |
120 |
|
|
|
11,2 |
|
|
|
|
|
|
25 |
130 |
|
|
|
9,5 |
|
|
|
|
|
|
Задачи должны сопровождаться расчетной схемой кривошипношатунного механизма.
К задаче 1
Теоретическая подача определяется:
где F – площадь поршня, м2;
f – площадь сечения штока, м2;
n – частота двух ходов в секунду, сек-1;
Фактическая подача определяется:
|
где n0 = 0,95 – объемный коэффициент подачи. |
|
|
|
|
|||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Справ. |
К задаче 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
сж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ррас |
|
|
|
|
|
|
|
|
dш |
|
|
|
|
|
идата |
Усилие сжатия определяется: |
|
|
|
|
|
||
Подп. |
|
|
|
|
|
|||
|
Рсж = Р-F, кН |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
дубл. |
где |
Р – давление нагнетания, МПа. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Усилие растяжения определяется: |
|
|
|
|
|||
Инв. |
|
Рраст = Р-(F-f), кН |
|
|
|
|
|
|
инв. № |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Взам. |
|
К задаче 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
идата |
Определите приводную мощность насоса: |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подп. |
|
|
|
|
Лит. |
Масса |
Масштаб |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подп. Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
где |
= 0,85 – механический КПД насоса. |
|
|
|
1:1 |
||
подл. |
Разраб. |
|
|
|
|
|
|
|
Пров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т.контр. |
|
|
|
Лист |
Листов |
1 |
||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Инв. |
Н.контр. |
|
|
|
|
|
|
|
Утв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Копировал |
Формат |
A4 |
|
||