Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Натяжение концов талевого каната находится в зависимости от оснастки талей, поэтому одно и то же показание индикатора веса может соответствовать разным действительным весам колонны [46]. В условиях покоя натяжение концов каната /’должно быть равно величине усилия на крюке (?кр (вес колонны), деленной на число струн талевого каната п, несущих талевый блок,

(9.12)

Р = (?кр/л-

Вследствие потерь на трение и жесткости каната натяжение в каждой струне талевого каната во время работы изменяется. Это объясняется тем, что натяжение в неподвижном и ходовом кон­цах каната различно. Так как направление вращения роликов зависит от выполняемой операции (спуск или подъем инстру­мента), распределение усилий в канатах будет неодинаковым.

Усилия в ходовом конце талевого каната, по данным А. В. Си­нельникова, определяются следующими зависимостями:

— в условиях покоя

(9.13)

Ро ^кр/л *

— при спуске

(9.14)

Таблица 9.6 Соотношение между нагрузкой на крюке и усилиями на концах талевого каната Оснастка талевой системы Состояние талевого Обозначение 2×3 3×4 4×5 5×6 механизма усилия Число рабочих струн каната 4 6 8 10 Подъем Л 0,262 0,1775 0,136 0,1116 Спуск Л 0,2438 0,236 0,1585 0,154 0,117 0,113 0,0923 0,0911 Покой р0 0,254 0,250 0,1723 0,167 0,132 0,125 0,1082 0,1

— при подъеме

О 1 1 — л п

(9-15)

(г| = 0,98 — к. п.д. одного вращающегося ролика).

Усилия в неподвижном конце талевого каната:

— в условиях покоя

= Ор/л; (9.16)

— при спуске

г р< .

(9.17)

— при подъеме

Лл" .

(9.18)

(-Пм = 0,99 — к. п.д. последнего ролика кронблока под неподвиж­ным концом талевого каната).

В табл. 9.6 приведено соотношение, полученное А. В. Сине­льниковым, между нагрузкой <2 на крюке и усилиями в непод­
вижном и ходовом концах талевого каната в зависимости от ос­настки талевой системы.

При определении веса бурильной колонны и нагрузки на долото при помощи гидравлического индикатора веса цена де­ления шкалы индикатора находится по паспорту, прилагаемо­му к каждому прибору. Однако на практике можно определить цену деления шкалы индикатора веса, не пользуясь паспортом прибора. Когда долото находится над забоем скважины, вес бурильной колонны (2 будет выражен величиной А, показанной индикатором веса. Так как отсчет по шкале ведется от 10-го деления, цена деления

С=0/(А- 10).

Приближенно вес бурильной колонны

0 = ~ ё)1{р — Рж)К, (9.19)

где g —ускорение свободного падения;

с! и с!1 — наружный и внутренний диаметры труб;

/, — длина колонны бурильных труб;

р — плотное 1Ь материала труб;

рж — плотность бурового раствора;

К*= 1,1 — коэффициент, учитывающий вес замков.

Вес бурильной колонны

0 = £<7 + у<7з, (9.20)

где Ь — длина колонны бурильных труб, равная глубине

скважины в данный момент, м;

/ — длина одной свечи, м;

д — вес 1 м бурильных труб, кН;

<?з — вес замка, кН.

Если в момент бурения показание индикатора веса равно В, то нагрузка на долото

(9.21)

Р = (А — В) С.

Рассмотрим метод определения веса бурильной колонны и на­грузки на долото по индикатору веса, пользуясь паспортными дан­ными прибора. Индикатор веса показывает только вес колонны. Нагрузка на долото определяется как разность между весом ко­лонны в подвешенном состоянии над забоем и весом ее же, когда долото работает на забое. Для определения натяжения неподвиж­ного конца талевого каната пользуются паспортом. Значение уси­лий в паспорте дается через 10 делений. Промежуточные показа­ния (между целыми десятками) определяются интерполяцией.

Пример 1. Показания манометра — 45 делений. По данным паспорта 40 делениям шкалы соответствует усилие 62 кН, 50 делениям — 80 кН. Средняя цена одного де­ления в этом интервале (40—50 делений) составляет (80—62)/10 = 1,8 кН.

Нагрузка на крюке ()кр, отнесенная к одной стру­не, при 45 делениях ()кр = 62 + 1,8 • 5 = 71 кН.

Вычитая из полученного значения нагрузку, соответ­ствующую начальному натяжению неподвижного кон­ца талевого каната, равную 5 кН, будем иметь £?кр = 71 — 5 = 66 кН.

При оснастке 4×5 число струн, несущих талевый блок, равно 8. Тогда нагрузка на крюке Р = (2К]/г = 66 * 8 = 528 кН.

Чтобы перейти от нагрузки на крюке к определению веса бурильной колонны, следует учесть потерю веса в глинистом растворе, пользуясь соответствующим урав­нением.

Нагрузка на вышку

Р. = о (п + 2), (9.22)

где п — число струн, поддерживающих талевый блок;

{2 — нагрузка на неподвижном конце талевого кана­

та без вычета начального натяжения.

При п = 8

Ръ = 71(8 + 2) = 710 кН. (9.23)

Нагрузка на долото определяется произведением чис­ла делений разгрузки по манометру на среднюю цену одного деления в данном интервале.

Классификация датчиков веса инструмента Признак классификации Типы датчиков веса инструмента [ По принципу действия Основной Усилие в «мерт­вом» конце талевого каната Растяжение «мер­твого» конца та­левого канта Усилие под кронблоком Усилие на крюке Усилие на ходо­вом конце тале­вого каната Дополни­ тельный Крепление каната Вытяжка на базе 4—10 м Тело каната Тело каната Успокоитель каната Поворот ролика кронблока По типу преобразовате. ги Тензометрический Индуктивный преобразователь перемещений Тензометри­ ческий Тензометри- ческии Индуктивный Тензомет­ рический Частотный Преобразователь угла поворота Частотный По месту уста­новки преобра­зователя Узел крепления «мертвого» кон­ца каната Канат на высоте до 1,5 м над полом буровой Подкронблоч — ная балка Крюк БУ Успокоитель каната над бу­ровой лебедкой Канат на высоте до 1,5 м над полом буровой На первом роли­ке кронблока По удобству монтажа Удобно Удобно Неудобно Неудобно Неудобно По точности Высокая Высокая Средняя Низкая Низкая По надежности Высокая Высокая Низкая Низкая Низкая

Признак классификации	Типы датчиков веса инструмента
Предпочти­тельные датчи­ки и их хар-ки: — погрешность измер. — выходной сигнал — температ. диапазон — диапазон измерения веса на крюке Унификация	+ 1% 4—20 мА (0-ЮВ) -50-^+50°С 0-120; 0-250 0—400 тс Все типы буро­вых установок	+ 1% 4-20 мА (0—10 В) —50-ь-+50°С 0-120; 0-250 0—400 тс

Пример 2. Оснастка 5×6. Число струн, несущих талевый блок, п = 10. Показание манометра перед началом буре­ния — 58 делений, в начале бурения — 52 деления. Величина разгрузки при этом составляет шесть деле­ний (58 — 52) = 6.

По данным паспорта 50 делениям манометра со­ответствует нагрузка 80 кН, а 60 делениям — 90 кН. Средняя цена деления в этом интервале составляет (99—80)/10 = 1,9 кН.

Нагрузка на долото при шести делениях по маномет­ру Рл = 1,9- 10-6 = 114 кН.

Пример 3. Оснастка 4×5, п = 8. Нагрузка на долото, которую надо держать бурильщику, не более 100 кН. Показание манометра до начала бурения при вращении инструмента над забоем — 68 делений.

По паспорту 60 делениям манометра соответст­вует усилие 99кН, а 70 делениям— 118 кН. Цена одного деления в интервале между 60-м и 70-м де­лениями составит (118—99)/10 « 2 кН.

Чтобы определить число делений, соответствующее разгрузке 100 кН, требуется 100/(2 • 8) = 6 делений.

Следовательно, чтобы ориентироваться в величине разгрузки по показывающему манометру, бурильщик должен держать по нему 68 — 6 = 62 деления.

При пользовании верньер-манометром надо учитывать, что цена деления верньерной шкалы гидравлического индикатора веса равна половине цены деления основной шкалы.

Значения кажущейся нагрузки на долото в современных компьютеризированных ИИС ГТИ определяются автомати­чески после проведения операции «взвешивание» инструмен­та, заключающейся в отрыве долота от забоя и подъеме инст­румента над забоем на 3—4 метра с продолжением циркуля­ции. Время оставления инструмента в этом положении — 45— 60 с. После постановки инструмента на забой и его разгрузки ИИС ГТИ определяет значение кажущейся нагрузки на за­бой. Операцию «Взвешивания» инструмента желательно про­водить при каждом наращивании, но не реже одного раза через 40—50 метров бурения.

В СГТ-К «Разрез-2» использован датчик веса инструмента (рис. 9.20), разработанный в НПГП «ГЕРС». В качестве измери­тельного преобразователя в датчике веса использован тензомет-

Рис. 9.20. Датчик веса инструмента

рический преобразователь 4044 ДСТ, специально разработанный по заказу НПГП «ГЕРС» для измерения натяжения каротажного кабеля и в датчиках веса инструмента.

Преобразователь 4044 ДСТ выполнен в виде моноблока — нагружаемой оси среднего ролика, в котором смонтирована электронная схема преобразования усилий в унифицирован­ный аналоговый сигнал 4—20 мА на диапазон измерений (250 кН).

Датчик веса имеет двухпроводную токовую линию, соеди­няющуюся с выносной системой сбора и обработки инфор­мации или с блоком обработки информации датчика переме­щения талевого блока. Характеристика датчика, полученная на разрывной машине Р-100— линейна, погрешность изме­рения не превышает 2%. Датчик приспособлен для работы с талевыми канатами любых диаметров и поэтому может быть применен для всех типов буровых установок. За два года проб­ной эксплуатации отказов датчика и изменений характери­стики не наблюдалось.

В табл. 9.7 дается классификация датчиков веса инструмента.

Комментарии запрещены.