Вопрос 4 (Буровые вышки и мачты ,различия между ними. Основы выбора вышек и мачт по грузоподьемности и транспортабельности) буровой вышки, мачты.

Для осуществления спускоподъемных операций с буровым снарядом применяется, сооружение, которое позволяет лебедкой или подвижным вращателем поднимать из скважины и опускать в нее бурильные трубы или свечи бурильных труб. Такое сооружение называется “буровая вышка”- если СПО осуществляются внутри её периметра и, которое при этом может быть полностью закрыто от внешней среды, или «буровая мачта» -когда СПО производятся вне ее периметра.

Вышки обычно бывают башенного типа (четырехногие), иногда треноги местного изготовления. Мачты могут быть в виде пространственной формы, трубчатые, А-образные (последние у нефтяников). Различие в применении: - вышки лучше для бурения глубоких скважин в твердых породах (долгое время),позволяют создать более удобные условия для работы, обеспечивают форсированные режимы бурения, но при этом башенные вышки не могут использоваться для бурения наклонных скважин. У вышек более трудоемкие и продолжительные чем у мачт монтаж и перемещение на новую точку. Мачты значительно транспортабельнее и позволяют забуривать наклонные скважины с начальным зенитным углом = 15º-30º Рис 16 а.б.в. Вышки применяются в сборных буровых установках - мачты, большей частью, входят в состав укомплектованных или единых установок - передвижных и самоходных.

а б в

Рис 16.

Выбор буровых установок по высоте, грузоподъемности и транcпортабельности.

Выбор высоты вышки или мачты осуществляется из соображения, что чем глубже скважина, тем больше времени тратится на СПО и, следовательно, чтобы уменьшить затраты времени на СПО целесообразно увеличивать длину свечи и соответственно высоту вышки (мачты). Высота вышки (мачты) прямо связана с длиной свечи Нв = К ℓсв или Нв = ℓсв + ℓт.б. + ℓэл .+ ℓп.п. , где: Нв - высота вышки (мачты). ℓсв - длина свечи. К - коэффициент, учитывающий дополнительные элементы оснастки и величину запаса на переподъем, примерно К =1.3, а ℓт.б.,ℓэл., ℓп.п.– соответственно, длина талевого блока, элеватора, запаса на переподъем (ℓп.п. ≈ I м) и т.п

Рекомендуемая длина свечи и высота вышки, (мачты) в зависимости от глубины скважины приведены в таблице N5. Таблица 5

Глубина скважины, м.	До 300	600	900	1200	2000	3000
ℓ ,св., м.	9,3	14,0	14-18,5	18,5	18,5-24,6	28-32,8
Нв, .м	12-14	18	18-24	24-26	24-32	32-43

Выбранная длина свечи проверяется на продольную устойчивость. Если длина свечи больше чем критическая длина устойчивости - на вышке надо ставить промежуточную опору. - критическая длина свечи определяется по формуле полученной из формулы Эйлера

Где - модуль упругости J - момент инерции, q - масса 1 см. трубы.

Второй параметр, определяющий выбор вышки (мачты) для конкретных условий, - ее грузоподъемность, т.е. допустимая нагрузка на кронблок. Грузоподъемность выбираемой вышки (мачты) должна быть не меньше возможной максимальной нагрузки на кронблок при бурении данной скважины. Нагрузка на кронблок определяется величиной нагрузки на крюке - Gкр. и схемой талевой оснастки. Максимальная нагрузка на крюке определяется по формуле:

Gкр = К · a ·q·L·(1 - ) · соs·θ· (1 +ƒ·tgθ)

Где: К- коэффициент дополнительных сопротивлений (“прихвата”) К = от 1.1 для глубоких до К =2.0 для неглубоких скважин,

а – коэффициент, учитывающий соединения бурильных труб, а =1,05 для ниппельных и 1.1 для муфтово-замковых,

q - вес 1 метра бурильной трубы, Н.

ρтв иρж - плотность материала труб и промывочной жидкости.

- средний зенитный угол оси скважины

ƒ- коэффициент трения труб о стенки скважины(ƒ= 0.2-0.4)

После определения максимальной Gкр ее сравнивают с грузоподъемностью лебедки бурового станка Fл. и, если Gкр>Fл., то определяют талевую систему по выражению

Где: m - число подвижных ( кроме лебедочной) струн талевой оснастки, η - КПД талевой оснастки. При этом при нечетном числе подвижных струн, конец последней струны закрепляется на талевом блоке. При четном числе струн возможны два варианта - несимметричный, когда последняя струна закрепляется на кронблоке (а=1) и симметричный, когда последняя струна пропускается через дополнительный ролик кронблока и закрепляется у основания вышки- мачты (а=2). Схемы талевых оснасток приведены на рис 17.

Gкр=Fл Fл=1/2 Gкр Fл=1/2 GкрFл=1/3Gкр Fл=1/4 GкрFл =1/4Gкр

Gкр.Gкр. Gкр.G кр.Gкр. Gкр

m=1m=2 m=2 m=3 m=4 m=4

а=1a=1 a=2 a=1 a=1 a=2

Рис. 17

Симметричная система удобнее тем, что направление нагрузки совпадает с осью (вышки-мачты) и на неподвижный конец каната обычно устанавливается прибор, измеряющий нагрузку. Но надо учитывать, что при этом нагрузка на кронблок увеличивается на величину Fл( нагрузка от неподвижного «мертвого» конца каната).

Величина нагрузки на кронблок и, следовательно, на вышку (мачту) определяется выражением:

Как уже указывалось, величина грузоподъемности вышки (мачты) должна быть больше - Gкб.

Третий параметр:

Выбор буровых вышек по транспортабельности необходимо производить с учетом рельефа местности, горно-геологических условий бурения, глубины скважины , категории горных пород по буримости , способа разрушения горной породы, возможных скоростей бурения и охрана окружающей среды и недр.

Номенклатура основных вышек и мачт для геологоразведочного бурения приведена в таблице № 6

Буровые вышки и мачты Таблица №6

Тип параметры	Вышки				Мачты
	ВУР-300	ВМ-18	ВРМ-24/30	ВРМ-26/50	МРУГУ-2	МР-18/20	МРУГУ-6	БМТ-4	БМТ-5	БМТ-7	БМ-2
Н, м.	13,8	18	24	26	12	18	14-18,7	14,7	18	27	32
Gкб, кН		150	300	500	140	200	250	100	160	500	520
Угол нак- лона, град.	3-5				0-25	0-15	0-15	0-15	0-30	0-30	0-3