Натоварвания, действащи върху сондажната платформа

Натоварванията върху рамката на коронния блок на сондажната платформа (мачта), в зависимост от метода на закрепване на свободния край на въжето на подвижната система, се определят от изразите:

при монтаж на подвижна система с фиксиран край на въжето

(12.21) при такелаж без фиксиран клон, когато свободният край е фиксиран върху подвижен блок или кронблок

(12.22)

От сравнението на формули (12.21) и (12.22) може да се види, че при същото натоварване на куката, по-малко натоварване действа върху коронния блок (кули, мачти) с оборудване за приспособление без фиксиран край на въжето. В този случай обаче дерикът се натоварва по-малко симетрично, поради което при пробиване на дълбоки кладенци трябва да се използва платформа с фиксиран клон на въже.

Максимално допустимото краткотрайно претоварване на мачта се изчислява по формулата

Q m \u003d P ln (u t.s +2) λη s, N (12.23)

където λ=1,7÷2,2 - краткотрайно претоварване на електродвигателя (посочено в паспорта на електродвигателя), λ=1,1 за двигатели с вътрешно горене.

По време на работа кулата (мачтата) е подложена на вертикални и хоризонтални натоварвания. Вертикално натоварване P в основата на кулата (в kN)

P in \u003d Q cr + Q m + P x + P n, (12.24)

където Q m - натоварване от собственото тегло на кулата, kN; P x и P n - натоварвания от вертикалните компоненти на движещите се и неподвижни краища на въжето (в kN), чиято сума се изчислява просто по формулата

P x + P n \u003d Q cr / m w (12,25)

( m w е броят на въжените макари на движещия се блок).

Сила (в kN), насочена по оста на крака, наклонен под ъгъл γ към хоризонталата на кулата с четири крака

P 1 =Q 0 /4sin γ. (12.26)

Най-голямото натоварване (в kN) на всеки крак ще действа в долната част на кулата:

P n \u003d (Q 0 + Q m) / 4 sin γ, (12.27)

където Q m - натоварване от собственото тегло на кулата; γ=75÷80° - ъгълът между оста на крака на кулата и равнината на долната й основа.

Хоризонтално натоварване (в kN), действащо върху кулата,

R g \u003d R sv + R мокър (12.28)

където P sv - хоризонталният компонент на натоварването от теглото на свещите, kN; P wind - натоварване от налягането на вятъра върху кулата, kN.

Изброените натоварвания се определят по формулите

R sv ≈0.025gM sv (12.29) P vet =q n SK 0 =q 0 CS p K около (1+ζK p ) (12.30)

Тук q е ускорението на свободното падане, m/s2; M St - маса на свещи, kg; q n \u003d q 0 C - стандартно натоварване от вятър върху повърхността на кулата, kN; q 0 - стандартно налягане на вятъра (в Pa), взето в съответствие с данните на хидрометеорологичната служба в района, който се изследва (за височина над земята до 10 m, в зависимост от географското местоположение, е 265; 344; 442; 540; 686; 835 и 981 Pa; за височини над 10 m се прилагат корекционни коефициенти: 1,35 - за височина 20 m; 1,8 - за 40 m; 2,2 - за 100 m; 3,0 - за 350 m и повече; за планински райони се вземат корекционни коефициенти в съответствие с данните на хидрометеорологичната служба, но не по-малко от посочените стойности); C - аеродинамичен коефициент, избран според строителните норми (за тръбни кули C = 1, за кули от валцувани продукти C = 1,4); S=S p K около - площта на кулата, издухана от вятъра; S p - общата площ на проекцията на кулата върху равнина, перпендикулярна на посоката на вятъра и ограничена от външните контури на кулата; До около - коефициент, отчитащ запълването на издуханата площ на частта от кулата (за обвити части на кулата До около =1, за необвити До около =0,15÷0,2); ζ-динамичен коефициент, зависещ от периода T (в s) и характера на собствените трептения на кулата (определен от графиката на фиг. 12.6); K p - коефициентпулсациите на напора на скоростта на вятъра в зависимост от височината над земята (20, 40, 60 и 80 m) е: за конструкции 0,35; 0,32; 0,28 и 0,25, за кабели и проводници 0,25; 0,22; 0,20 и 0,18.

Ориз. 12.6. Графика за определяне на динамичния фактор

Точката на приложение на натоварването от вятъра (разстоянието от долната основа до центъра на тежестта на обшитата сондажна платформа) се определя по формулите (в m):

За кула с четири крака (12.31)

За статив (12.32)

където H е общата височина на кулата, m; b и b 1 - страните на долната и горната основа на кулата по осите на краката.

При пробиване на кладенци за нефт и газ върху дерик действат следните натоварвания:

константи от теглото на кулата и теглото на монтираното върху нея оборудване;
оперативен, вариращ по големина по време на процеса на сондиране.

Капацитетът на повдигане и здравината на кулата зависи от комбинацията от вертикални и хоризонтални сили.

Вертикалните сили на натиск се създават от натоварването на куката, теглото на кулата и нейното оборудване, напрежението на водещите и неподвижните клони на сондажната линия.

Хоризонталните натоварвания, които преобръщат дерика, са хоризонталните компоненти от силите във водещите и неподвижните клонове на сондажната линия, от теглото на свещите на сондажната колона, монтирани наклонено зад пръста, и от действието на вятъра.

Вертикално натоварване върху блоковата рамка под короната на кулата:

с фиксирана кука (12.33)

с подвижна кука (12.34)

където P k е допустимото натоварване на куката, Q t.s е теглото на движещата се система (кука, подвижна част, въже и коронен блок), N.

Хоризонталната компонента на силата, действаща върху коронния блок от напрежението на задвижващите и задвижваните струни на сондажната линия:

с фиксирана кука (12.35)

при движение на куката (12.36)

където β и γ са съответно ъглите между водещата и неподвижната струна на въжето и вертикалната ос на кулата.

Ако струните са фиксирани един срещу друг, тогава се взема знакът минус, ако от едната страна на кулата близо до лебедката, тогава се взема знакът плюс.

Хоризонталните сили върху коронния блок от компонента на опън на водещите и фиксираните струни на въжето не трябва да надвишават 15 k/N.

Хоризонтална сила от действието на гравитацията на свещи, монтирани зад пръста

(12,37)

където k е коефициент, който отчита съотношението на разстоянието от свещника до пръста към дължината на свещта; G St - теглото на свещите, монтирани зад пръста, N; α - ъгълът на наклона на свещите спрямо вертикалата, обикновено α=2÷4 0 .

Както беше отбелязано по-горе, хоризонталното натоварване от вятър, действащо върху дерика, зависи от природните и климатичните условия, при които работи сондажната платформа. Това натоварване се влияе от динамичното налягане на вятъра, наречено налягане на вятъра (скорост).

Според дългосрочни наблюдения q 0 варира от 270 до 1000 Pa. За изчисляване на сондажни платформи стойностите на q 0 се вземат независимо от мястото на работа: q 0 \u003d 700 Pa - за неработно състояние, q 0 \u003d 250 Pa - за работно състояние; q 0 \u003d 150 Pa - за състояние на монтаж и транспорт.

Резултатите от налягането на вятъра за всяка секция на кулата (мачтата) се определят по формулата

P i =q 0 c i βS i C a (12.38)

където c i е коефициентът на нарастване на налягането в зависимост от височината над земната повърхност: на височина i =1,0; 20m - c i = 1,25; 40м-1,55; 100м-2,1; β - динамичен коефициент, отчитащ собствения период на трептене на кулата (мачтата), за повечето кули и мачти при T 0,5s, β=2; C, - аеродинамичен коефициент, за тръбни платформи C a = 1; за профилна стомана С a = 1,4; S i - проекция на панела (секция) навертикална равнина, минаваща по оста на кулата

където F i е общата площ на панела; φ=0,15÷0,2 - коефициент на запълване на панела, за обшита кула φ=1.

При изчисляване на натоварването от вятър върху пакет от свещи, монтирани на свещник, пакетът се разделя на секции с височина не повече от 10 m. За всеки участък, който не е засенчен от обшивката, натоварването от вятър се определя по формулата

W c \u003d 1,4 P 0 n β ƒ i m, N, (12,40)

където 1,4 е аеродинамичният коефициент на опаковката на свещта; f i - площ на секцията на опаковката свещи, незасенчена от корпуса, m2.

Вятърното натоварване се прилага в геометричните центрове на отворените части на секциите на опаковката.

За да определите площта на секциите на купчина свещи, които не са потъмнели от обшивката, определете броя на свещите, необходими за пробиване на кладенец с крайна дълбочина

(12.41)

където l c е дължината на свещта, m.

Знаейки броя на свещите, ние определяме ширината на опаковката на свещта:

b c \u003d k d t n 1, m (12,42)

k - коефициент, отчитащ маржа за всяка тръба, k=1,15÷1,25; d t - диаметър на сондажната тръба, m; n 1 - броят на свещите в един ред.

Тогава площта на секцията на опаковката свещи, която не е засенчена от корпуса, е равна на:

ƒ 1 \u003d b c h 1, m2 (12,43)

където h 1 - височината на сечението на отворената част на опаковката от свещи, m