Ротордың негізгі тірегінің шыдам мерзімін және жүктелу режимін есептеу

Ротордың негізгі тірегінің жүктелу режимін есептеу бұрғылау кезінде оған әсер ететін күшсалмақтарды анықтаудан тұрады. (11.3-сурет).

Есептеу алгоритмін қарапайымдау мақсатында, ротордың негізі тірегін жүктемелеу деңгейі санын бұрғылау тізбегіндегі свечалардың максималь санына тең деп қабылдаймыз

(11.37)

мұндағы - бұрғылау тізбегінің максималь ұзындығы.

Сонда әрбір жүктелу деңгейіндегі ротор айналуының жиынтық саны (ұңғыманы свеча ұзындығына тереңдетудегі) келесіні құрайды:

(11.38)

мұндағы - бірақ свеча ұзындығына тең интервалды бұрғылаудағы, сағасынан L_n қашықтықта орналасқан, ротордың негізгі тірегі айналуының жиынтық саны:

(11.39)

- n свечадан құралған бұрғылау тізбегінің ұзындығына тең ұңғыманың тереңдігі, п _рі- і -ші интервалдағы ротор үстелінің айналу жиілігі, айн/мин, - і -ші интервалдағы бұрғылаудың механикалық жылдамдығы, м/сағ.

Тірекке әсер етуші келтірілген эквиваленттіккүшсалмақ:

(11.40)

мұнда α=45⁰ бірқатарлы таянышты-радиальды шарикті мойынтіректер үшін e=1.25 деп қабылдайды және болғанда X= 0.66, Y =1, =1, болғанда. (11.11. және 11.12-кестелерді қара).

Тірекке түсетін өстік күшсалмақF_a келесі жолмен анықталады:

(11.41)

мұндағы - ротор үстелінің айналатын элементтерінің салмағы; - жетекші құбыр мен үстел ішпектерінің арасындағы үйкеліс күші, ол 11.3- суретке (б) қарай отырып табылады

(11.42)

мұндағы - жетекші құбырдың ротор қыспақтарына үйкелу коэффициенті, ол: сырғаынау ішпектері үшін және роликті қыспақтар үшін қабылданады, Р – бастауыш құбыр мен ішпектердің түйісу аумағындағы шеңберлік күш

(11.43)

11.3-сурет. Ротордың негізгі тірегінің жүктелу сұлбасы: а) негізгі тірекке күшсалмақтардың әсер ету сұлбасы б) жетекші құбырға үстел ішпектері күшсалмақтарының әсер ету сұлбасы

Немесе, үстелден келетін моментті берілетін қуатпен өрнектеу аламыз:

(11.44)

мұндағы – күш жұптарын түсіру нүктелері арасындағы қашықтық. Әдетте деп қабылданады, мұндағы а –жетекші құбыр квадратының жағы.

Бұдан, тірекке түсетін өстік күшсалмақ:

(11.45)

Тірекке түсетін радиалды күшсалмақ (11.3-сурет, а) ротор үстелі айналу кезіндегі конустық берілісте әсер ететін тангенциалды күшпен сипатталады:

(11.46)

мұндағы Т – тісті тәждің шеңберлік күші, d₂ –конустық берілістің тісті доңғалағының бөлгіш шеңберінің орташа диаметрі.

Сондықтан да негізгі тірекке түсетін жүктеме массиві келесі келтірілген эквиваленттік күшсалмақ (11.40) өрнекті нақтылау арқылы табылады:

(11.47)

мұндағы өстік және радиальдық күшсалмақтар құраушылары і -ші интервалдағы бұрғылау тізбегінің свечалар санына және ротордың айналу жиілігіне байланыстытабылады:

(11.48)

(11.49)

Бұрғылау процесінде ротор үстеліне берілетін қуат шығынын нақтылау келесі жолмен жүзеге асырылады

(11.50)

мұнда, - құбырдың бос айналуына қуат шығыны Федоров В.С. формуласымен анықталады:

, Вт, (11.51)

мұнда, С – ұңғыманың қисаю бұрышын ескеретін коэффициент, жуық шамасын 11.16-кестеде [19] бойынша қабылдауға болады.

11.16-кесте

Ұңғыманың қисаю бұрышы	0⁰	4⁰	7⁰	13⁰	22⁰	30⁰
«С» коэффициентінің мәні

- бұрғылау ерітіндісінің тығыздығы, кг/м³; D – құбыр диаметрі, м; L – айналушы құбырдың ұзындығы, м; п_р – құбырдың (ротор үстелінің) айналу жиілігі, айн./мин.

Қашауда шығындалатын қуатқашаудағы өзіндік момент бойынша табылуы мүмкін [16]:

(11.52)

бұдан

немесе

, (11.53)

Мұнда, D –қашау диаметрі, см; k =3,3; n – қашаудың айналу жиілігі, айн./мин.; А= 150 – т-мен айналымды бұрғылаулар ( айн./мин.) үшін; Р_Д – қашауға түсетін күшсалмақ, кН; b – қашау диаметріне тәуелді коэффициент.

Шарошкалы қашаулар үшін b 11.17-кестеден алынады.

11.17-кесте

D_Д	39,4	34,6	29,5	26,9	24,3	21,5	19,0	14,0
b	0,1	0,13	0,16	0,19	0,22	0,28	0,3	0,425

Кесуші типтегі қашауларға b коэффициентінің шамасы шамамен екі есе артық алынады.

АБҚ ұзындығына тең бірінші интервалдың жоғарғы бөлігін бұрғылаудаболады:

, Вт, (11.54)

мұнда, .

Бірінші интервалды L_УБТ1 артық тереңдікке және басқа қалған интервалдарды бұрғылау кезінде:

, Вт. (11.55)

І -ші интервалды бұрғылау кезінде қашауға шығындалатын қуат:

, Вт. (11.56)

мұнда, b_і – қашау диаметріне тәуелді коэффициент, 11.17-кестеден алынады; D_i – і -ші интервалдағы қашау диаметрі, см; п_Рі - і -ші интервалды бұрғылау кезіндегі ротор үстелінің айналу жиілігі, айн./мин.; Р_Ді - і -ші интервалды бұрғылау кезіндегіқашауға түсетін күшсалмақ, кН.

(11.37), (11.38), (11.47)-(11.56) формулаларынан табылғандар бойынша күшсалмақтау режимінде үстелдің негізгі тірегінің шыдам мерзімі мына формуламен анықталады:

, (11.57)

мұнда, С_К – негізгі тіректің құрылымдық динамикалық жүккөтергіштігі, (11.27) формуладан анықталады.