Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ƒл€ захвата труб дл€ подъема

√ќ” ¬ѕќ

”ральский государственный горный университет


Ћ. ј. √аврилова

 

”—“–ќ…—“¬ј

ƒЋя «ј’¬ј“ј “–”Ѕ ƒЋя ѕќƒЏ≈ћј

(ЁЋ≈¬ј“ќ–џ)

 

 

”чебно-методическое пособие

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

У–асчет и конструирование машин и оборудовани€

нефт€ных и газовых промысловФ

дл€ студентов специальности

130602 (170200) - Ућашины и оборудование нефт€ных

и газовых промысловФ

 

 

≈катеринбург

2008


 

”стройства захвата труб дл€ подъема в бурении обычно называютс€ элеваторами, хот€ дл€ этих целей могут примен€тьс€ зажимные патроны, резьбовые ниппели, вертлюжные пробки, хомуты и другие устройства.

Ёлеваторы примен€ют дл€ подвешивани€ на талевой системе или столе ротора бурильных или обсадных труб при выполнении —ѕќ, а также дл€ укладки труб. ¬ установках с подвижным вращателем (верхний привод) элеваторы могут выполн€ть функции свинчивани€-развинчивани€ и манипулировани€ трубами.

“ип и конструкци€ труб определ€ет классификацию элеваторов по назначению. Ќапример, элеваторы дл€ бурильных труб, дл€ обсадных труб, Ќ “ и штанг. Ёлеваторы дл€ работы в установках с подвижным вращателем, дл€ работы в составе комплекса ј—ѕ и т. д.

—хемы трубных элеваторов приведены на рисунке 1.

¬ установившейс€ практике бурени€ элеваторы подраздел€ют на створчатые, корпусные и автоматические.

—творчатый элеватор состоит из двух шарнирно соединЄнных между собой створок с руко€тками. ¬ каждой створке имеетс€ проушина дл€ штропа с запирающим устройством против его самопроизвольного выпадени€. Ёлеватор закрываетс€ защЄлкой с замковым устройством. ѕри сведении руко€ток створки соедин€ютс€, и подпруженна€ защЄлка одной створки находит на зуб второй створки. „тобы открыть ненагруженный элеватор, надо отт€нуть защЄлку и развести руко€тки со створками. —творчатые элеваторы примен€ютс€ при небольшом весе бурильной колонны и работают, как правило, в паре с пневмоклинь€ми.

 орпусной элеватор состоит из массивного литого или кованного корпуса с проушинами дл€ штропов, дверцы и замка с пружиной. ћасса корпусных элеваторов 72 - 135 кг.  орпуса и дверцы изготовл€ютс€ из среднеуглеродистой низколегированной хромом и никелем конструкционной стали с ơт ≥ 450 ћѕа. ѕри ударе дверцы о корпус замок автоматически закрываетс€. ѕод нагрузкой элеватор не может самопроизвольно открытьс€, т.к. защЄлка прижимаетс€ посадочной поверхностью муфты трубы.

Ёлеваторы дл€ подвешивани€ бурильных и обсадных труб примен€ют при нагрузках 1250Ц3200 кЌ. Ёто корпусные элеваторы типа Ё  диаметрами 114Ц426 мм и типа  ћ диаметрами 89Ц377 мм. ƒл€ нагрузок 320 Ц1250 кЌ и диаметров труб 48Ц127 мм примен€ют двуштропные литые элеваторы типа Ё“јƒ.

 орпусной элеватор типа  ћ (рисунок 2) состоит из корпуса 1 и створки 5. ¬ левой части корпуса 1 элеватора укреплена защелка 2 с пружиной, удерживающа€ створку в закрытом положении. Ќа створке шарнирно укреплена руко€тка 3 с эксцентриком, при повороте которой одновременно открываютс€ защелка и створка элеватора. Ўарнирные самозапирающиес€ фиксаторы 4 в проушинах элеватора обеспечивают свободный ввод штропов в проушины и предотвращают самопроизвольное выпадение их в процессе работы. ƒл€ вывода штропов из проушин фиксаторы открывают вручную крючком.

¬ верхней части корпус имеет предохранительную расточку, исключающую возможность выхода трубы из элеватора, наход€щегос€ под нагрузкой при спуско-подъЄмных операци€х; опорные поверхности элеватора под муфту трубы обрабатывают токами высокой частоты до твЄрдости 45 Ц50 HRC.

¬ таблице 1 приведена техническа€ характеристика корпусных элеваторов типа  ћ.

–исунок 1 - —хемы трубных элеваторов:

 
 

а - балочный дл€ труб с муфтами; б - балочный дл€ безмуфтовых труб с наружной высадкой; в - балочный дл€ безмуфтовых труб гладких; г - втулочный

 

–исунок 2 -  орпусный элеватор типа KM:

1 - корпус; 2 - защелка; 3 - руко€тка; 4 - предохранитель штропа; 5 Ц створка


“аблица 1 - “ехническа€ характеристика корпусных элеваторов типа  ћ.

“ип   √рузоподъемность, кЌ, не более   ”словный диаметр захватываемых труб, мм   √абариты, мм, не более   ћасса, кг, не более    
 ћ 60-125             67,0    
KM 60H-125 KM 73-125       610´225´250   66,0 63,0    
KM 7.3Ќ/Ќѕ-125             62,0  
KM 89-125       81,5  
KM 89Ќ/Ќѕ-125     645´250´250 80,5  
KM 102-125             77,5    
KM 102H-125       75.5  
KM 114-140 KM 114H-140 KM 114Ќѕ-140 KM 127-140 KM 127Ќѕ-140       670´295´260   94.0 91,0 92,0 89,0 86,0  
KM 129Ћ-140             89,0      
KM 140-170             131,0  
KM 140H-170       755´325´290   127,0  
KM 146-170             128,0  
KM 146ѕ/Ќѕ-170             125,0  
KM 168-170         780´345´290   134,0  
KM 168ѕ/Ќѕ-170             129,0  
KM 178-170             129,0  
KM 89-200             120,5  
KM 89Ќ/Ќѕ-200  ћ 102-200       710´255´310   119,5 116,5  
KM 102H-200             113,5
KM 114H-250             151,0  
KM 114-250             155,0  
KM 114Ќѕ-250 KM 127-250     760´315´320   152,0 149,0  
KM 127Ќѕ-250             144,0  
KM 140-320             193,0  
KM 140H-320         188,0
KM 146-320             189,0  
KM 146ѕ/Ќѕ-320 KM 168-320       800´340´350   185,0 177,0  
KM 168ѕ/Ќѕ-320             171,0  
KM 178-320         171,0  
KM 194-320     850´390´350 261,0  
KM 219-320     850´390´350 237,0  
KM 245-320     900´435´350 295,0  
KM 273-320     900´435´350 265,0  
KM 299-320     1020´490´350 340,0  
KM 324-320     1020´490´350 310,0  
KM 340-320     1070´510´350 363,0  
KM 351-320     1070´510´350 352,0  
KM 377-320     1100´535´350 395,0

 орпусные элеваторы типа Ё  изготовл€ют дл€ следующих диаметров труб: 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 и 168 мм и дл€ предельных нагрузок: 1100, 1400, 1700, 2000, 2500 и 3200 кЌ, по √ќ—“ 25362 Ц82 (—“ —Ё¬ 3187 Ц81).

Ёлеваторы дл€ подвешивани€ колонны бурильных или обсадных труб на столе ротора имеют особенности. Ћитой полуавтоматический элеватор ЁјЋ конструктивно относитс€ к двустворчатому (бескорпусному) и состоит из двух створок, замкового устройства, осей шарнира и пружины. «амковое устройство размещено на левой створке элеватора и состоит из защЄлки, оси, пружин, замка и оси.

ѕрава€ створка на передней части имеет бурт полукруглой формы, который в момент закрыти€ элеватора входит в паз корпуса и тыльной частью упираетс€ в защЄлку. Ѕлагодар€ двум пружинам 5 и 13 защЄлка всЄ врем€ находитс€ в прижатом к корпусу положении. ќсь 9, соедин€юща€ обе створки, наклонена к вертикальной оси элеватора под углом 10∞, что исключает самопроизвольное открытие элеватора под нагрузкой.

Ќазначение наклонной оси ещЄ и в том, что после открыти€ элеватора под действием пружины он, поворачива€сь на штропах, отталкиваетс€ от трубы, т.е. не нужно дополнительного усили€ рабочего. „тобы штропы не выходили из проушин, имеютс€ предохранители 7, закреплЄнные пальцем 6. Ётот тип элеватора используетс€ при спуско-подъЄмных операци€х с клиновым захватом. ѕосадка элеватора на ротор не допускаетс€.

“ехническа€ характеристика элеваторов ЁјЋ приведена в таблице 2.

“аблица 2 - “ехническа€ характеристика элеватора ЁјЋ-1.

ѕараметры ЁјЋ-1-114 ЁјЋ-1-141 ЁјЋ-1-168
ƒопускаема€ нагрузка, ћЌ 0,75 1,25 1,25
ƒиаметр расточки, мм      
–азмеры, мм: длина      
ширина      
высота      
ћасса, кг 76,5 88,7 98,2

ѕри спуске в скважину обсадных труб используют литые элеваторы ЁЌ и кованные элеваторы Ёќ и Ё ќ, которые относ€тс€ к типу корпусных элеваторов с одной створкой (дверкой).

Ўтропы представл€ют собой промежуточное звено между крюком и элеватором, на котором подвешиваетс€ колонна бурильных или обсадных труб. ¬ насто€щее врем€ примен€ютс€ одно- и двухветвевые штропы. ќдноветвевые штропы на 15 Ц20 % легче двухветвевых. Ўтропы Ц это выт€нутые на одной оси стальные петли овальной конфигурации, один конец которых изогнут дл€ более удобного расположени€ в рогах подъЄмного крюка. »ногда в нижней части имеютс€ ручки.

“ехническа€ характеристика штропов приведена в таблице 3.

“аблица 3 - “ехническа€ характеристика штропов.

Ўифр ЎЅЌ-300 ЎЅЌ-200 ЎЅЌ-125 ЎЅ”*-125
ƒопускаема€ нагрузка, ћЌ     1,25 1,25
ƒлина L, м     1,89 1,20
ƒиаметр D, мм        
ћасса пары, кг        

* Ђ”ї - укороченные штропы.

јвтоматический элеватор Ёј-320 предназначен дл€ автоматического захвата и освобождени€ колонны бурильных труб при выполнении спуско-подъЄмных операций с помощью комплекса ј—ѕ. Ёлеватор может захватывать стальные бурильные трубы диаметрами 89, 114, 127 и 140 мм и легкосплавные трубы диаметрами 114, 129 и 147 мм. ћасса элеватора 2475 кг. ¬ставить рис.3.2

Ёлеватор дл€ подвижного вращател€ установки ”–Ѕ-2ј-2 предназначен дл€ спуска и подъема, а также свинчивани€ и развинчивани€ и укладки труб.

Ёлеватор состоит из следующих основных деталей: шпиндел€ 11, корпуса 5, сменного штуцера 4, обоймы 3 и затвора 12.

Ёлеватор крепитс€ на шпинделе вращател€ с помощью двух полуколец 9, штуцера 4 и болтов 6.

¬ нижней части корпуса 5 при помощи осей 2 закреплена обойма 3, в пазу которой установлен затвор 12. ¬еличина хода затвора в обойме ограничиваетс€ упорами 15.

ƒл€ захвата трубы элеватором необходимо совместить отверсти€ обоймы и затвора и в образовавшеес€ отверстие ввести муфту трубы до совмещени€ ее верхних лысок с прорезью затвора, затем закрыть затвор.

«атвор в закрытом и открытом положени€х фиксируетс€ двум€ пружинными фиксаторами, кроме того, при вращении он удерживаетс€ в закрытом положении центробежной силой.

¬о врем€ спуско-подъемных операций корпус 5 находитс€ в нижнем положении по отношению к шпинделю 11 и своими кулачками ложитс€ на фланец шпиндел€.

¬ этом положении корпус может свободно проворачиватьс€ относительно шпиндел€, что обеспечивает безопасность работ, так как исключаетс€ вращение инструмента при случайном включении вращател€.

ѕри наращивании инструмента дл€ соединени€ штуцера с бурильной трубой необходимо шпиндель 11 опустить вниз относительно корпуса 5 так, чтобы резьбовой конец штуцера зашел в муфту трубы, и дать вращение шпинделю, в процессе чего штуцер навернетс€ на трубу. ѕри этом кулачки корпуса 5 наход€тс€ выше кулачков шпиндел€ 11 и не преп€тствуют вращению шпиндел€ относительно корпуса.

¬о врем€ бурени€ крут€щий момент со шпиндел€ вращател€ передаетс€ через шпиндель элеватора, болты 6 и штуцер 4 на бурильную трубу.

ƒл€ свинчивани€ и развинчивани€ инструмента необходимо установить шпиндель в среднее положение относительно корпуса 5 так, чтобы кулачки шпиндел€ и корпуса находились в зацеплении. ¬ этом положении крут€щий момент от шпиндел€ вращател€ посредством шлиц передаетс€ через шпиндель элеватора, корпус 5, оси 2, обойму 3 и затвор 12 на бурильную трубу. —реднее положение шпиндел€ относительно корпуса устанавливаетс€ совмещением кромки кожуха с проточкой корпуса.

ѕри укладке труб в горизонтальное положение обойма 3 элеватора вместе с затвором поворачиваетс€ вокруг осей 2.

ѕараметрическа€ классификаци€ элеваторов базируетс€ на величине двух параметров: грузоподъемность и диаметр труб. ѕараметры наиболее часто примен€емых в глубоком бурении элеваторов приведены в таблице.

√рузоподъемность элеватора - это суммарна€ предельно допустима€ на него нагрузка, включает вес колонны и дополнительные динамические нагрузки.

Ўтропы, на которых подвешиваетс€ элеватор, служат промежуточным звеном между элеватором и талевым крюком. √рузоподъемность штропов определ€етс€ аналогично грузоподъемности элеватора.

–исунок 3 - Ёлеватор дл€ труб Æ 60,3 мм.

1-крышка; 2-ось; 3-обойма; 4- сменный штуцер к элеватору; 5-корпус; 6-болт; 7-прокладка; 8-кольцо; 9-полукольцо; 10-кожух; 11-шпиндель; 12-затвор; 13-пружина; 14-шарик; 15-упор.

 

–асчет элеватора.

–асчет элеватора проводитс€ с учетом динамичности. ѕринима€ коэффициент динамичности 1,25, будем иметь расчетную нагрузку на элеватор

Qp=1,25ЈQ.

Ќагрузка Q распредел€етс€ на корпус и затвор элеватора пропорционально центральным углам обхвата a1 и a2 (рисунок 4).

≈сли нагрузки на корпус и затвор элеватора обозначим соответственно через –1 и –2, то

1=Qp/360∞Јa1,

2=Qp-–1.

¬ элеваторе рассчитываетс€ затвор, нагруженный сплошной нагрузкой –2 (рисунок 5), который следует рассматривать как балку на двух опорах; одной из опор €вл€етс€ опорна€ поверхность затвора, а другой Ц шарнир.

ќпасным в затворе €вл€етс€ сечени€ I-I.

ќбозначив реакции опор соответственно через R1 и R2, имеем

R1=–2Ј(2Јс+b)/2Јl.

—ечение I-I подвергаетс€ изгибу силой R1 на плече n.

Ќапр€жение в сечении I-I

s=ћизг/W,

где

ћизг=R1Јn;

W=bЈh2/6.

 орпус элеватора (рисунок 6) обычно рассчитываетс€ как балка на двух опорах, нагруженна€ сплошной нагрузкой –1 и двум€ сосредоточенными нагрузками. ¬следствие изогнутой формы корпус под действием внешних сил подвергаетс€ одновременно изгибу и кручению.

»згибающий и крут€щий моменты сечени€ I-I определ€ютс€ по формулам:

ћизг=Qp/2Јl/2Јsin×a-R1Јl1-Qp/360∞Ј(a+j)ЈxЈsinЈ[(a+j)/2],

ћкр=Qp/2Ј(l/2Јcos×a-r)+R1Јr2+Qp/360∞Ј(a+j)Ј[r-xЈcosЈ([a+j]/2)],

где Qp/2 Ц реакци€ в точке подвеса элеватора;

l Ц рассто€ние между точками подвеса;

R1 Ц сила действи€ затвора на корпус;

a - часть угла обхвата, наход€ща€с€ выше горизонтальной оси элеватора;

j - часть угла обхвата, наход€ща€с€ ниже горизонтальной оси элеватора (определ€етс€ графически);

r Ц рассто€ние от точки приложени€ силы R1 до данного сечени€ Ц плечо изгибающего момента от силы R1 (определ€етс€ графически);

x Ц рассто€ние от центра т€жести площади передачи давлени€ части труб, заключенной в угле (a+j), до центра элеватора; определ€етс€ по формуле

x=38,19Ј(a3-a13)/(a2-a12)Ј[(sin×(a+j)/2)/((a+j)/2),

 

где а Ц наружный радиус;

а1 Ц внутренний радиус кольцевой площади передачи давлени€ на элеватор.

ѕренебрега€ кручением, определим напр€жени€ от изгибающего момента.

ћаксимальное нормальное напр€жение определ€етс€ по формуле

s=ћизг/W,

 

где W Ц момент сопротивлени€ сечени€ корпуса.

»згибающий момент ћизг достигает максимального значени€ при a=90∞, т.е. в центральном сечении корпуса.

ѕодставив в формулу напр€жени€ значение изгибающего момента при a=90∞, находим напр€жение в центральном сечении.

ѕроушина корпуса рассчитываетс€ по наиболее опасному сечению II-II (рисунок 7).

»згибающий момент в сечении проушины определ€етс€ по формуле

 

ћизг=Qp/2ЈrЈcosa,

 

где r Ц радиус проушины;

a - переменный угол.

ћомент сопротивлени€ переменного сечени€ определ€етс€ по формуле

W=bЈ(h-rЈsin×a)2/6,

где b Ц ширина сечени€ (проушины);

h Ц высота от центра проушины до верхнего торца проушины.

Ќормальное напр€жение

sизгизг/W=6ЈQpЈrЈcos×a/2ЈbЈ(h-rЈsin×a)2.

«атем находим максимальное нормальное напр€жение, возникающее в проушине корпуса.

–исунок 4 - —хема нагружени€ элеватора.

–исунок 5 - «атвор элеватора.

–исунок 6 -  орпус элеватора.

–исунок 7 - ѕроушина элеватора.



<== предыдуща€ лекци€ | следующа€ лекци€ ==>
—пособы загрузкии разгрузки ковшей | ѕровод€ща€ система сердца
ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-09-20; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 4752 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќачинать всегда стоит с того, что сеет сомнени€. © Ѕорис —тругацкий
==> читать все изречени€...

523 - | 425 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.055 с.