Расчет и конструирование талевой системы

Талевая система является одним из наиболее ответственных узлов современных буровых установок. Опасность аварий, вызванных обрывом каната, обуславливает повышенное внимание как к расчету параметров талевой системы, так и к состоянию каната в процессе эксплуатации. Перспективное увеличение глубин и объемов бурения и интенсификации процесса спуско-подъема делает условия работы каната более тяжелыми и соответственно увеличивает расход каната.

Талевые системы следует проектировать в такой последовательности:

· выбор размеров и типа талевого каната в зависимости от требуемой максимальной нагрузки и скоростей подъема бурильных колонн;

· выбор диаметров шкивов и кратности оснастки в системе (при этом следует учитывать величину усилия на барабане лебедки, число слоев и скорость навивки каната);

· выбор конструктивных схем механизмов и расчет их отдельных элементов.

3.2.1. Выбор талевого каната

Проектируя талевую систему, необходимо правильно оценивать условия работы каната и выбирать наилучшую из всего многообразия существующих конструкций.

Для талевых систем, предназначенных для бурения неглубоких скважин с небольшим числом спуско-подъемных операций, следует выбирать канаты более простых конструкций с прядями простой свивки и органическим сердечником. В талевых системах для бурения глубоких скважин с большим числом СПО нужно выбирать канаты с хорошей гибкостью и высокой разрывной прочностью и сопротивлением истиранию внешних проволок, хорошо сохраняющих форму поперечного сечения. Обрывы проволок в этих канатах менее вероятны. Этим условиям отвечают канаты с металлическим сердечником, у которых наружный слой прядей свит из проволок большого диаметра, а внутренние слои – из проволок меньшего.

Канаты более жестких конструкций и большей прочности применяют для спуска тяжелых обсадных колонн, когда требуется большая прочность каната, а гибкость и износ не играют большой роли.

В соответствии с существующими нормами безопасной эксплуатации, канаты на прочность рассчитывают по максимальной статической нагрузке (максимальной силе натяжения каната):

R_д ≥ F _{к мах} S_к, (1)

где R_д – агрегатное разрывное усилие каната (выбирается по ГОСТ 16853–89 и зависит от диаметра и предела прочности проволок каната); S_к – коэффициент запаса прочности каната.

Коэффициент запаса прочности нового каната талевых систем буровых установок регламентирован нормами безопасности. При статическом нагружении крюка S_к = 2, при СПО бурильных колонн S_к = 3.

В таблице 2 приведены характеристики талевых канатов.

Таблица 2

Дата добавления: 2015-09-06