Диссертация (Обеспечение эффективной работы талевых канатов), страница 4

10).Рис. 7. Влияние динамических нагрузок в зоне невращающегосяшкива кронблока на загруженность каната эквивалентным числом изгибов по длине воснастке за цикл работы каната: а – без учета вибрации, с учетом заделки неподвижнойструны; б – с учетом вибрации и учетом заделки неподвижной струны185) Общая загруженность, то есть расходование технического ресурсаканата, учитывающая все вышеперечисленные факторы, равна:ZЭОБЩ (L) ОПЕР1ОПЕР 2ОПЕР3ZVБх1(L)  Вmax ZVБх2(L)  Вmax ZVБх3( L)  Вmax ..., (14)ОПЕР1ОПЕР 2ОПЕР 3Вmax  Вmax  Вmax  ...в зависимости от исходно заданного пользователем числа групп операций.6) Наконец, строим модель работы всей бухты каната с системойперепуска (рис.

8); выводим результаты моделирования (контрольная картаотработки каната и прочие действия с выводом и сохранением отчетов).На основе данной математической модели составлен программныйкомплекс «Автоперепуск», написанный в системах Mathcad и С#.При анализе работы каната в талевой системе также полученауточненная и более показательная формула КПД талевой системы, найденнаякак среднее геометрическое двух КПД – при подъеме и при спуске:1UТС  NОТВ 12ШТС  ,(15)где ηШ – КПД одного шкива; UТС – кратность оснастки, NОТВ – число отводныхшкивов для тяговой струны.

Полученная новая аналитическая зависимостьпозволяет качественно оценить процесс работы талевой системы (приувеличении ηШ увеличивается ηТС, при увеличении UТС или NОТВ уменьшаетсяηТС), делает менее трудоемким расчет КПД талевой системы по сравнению сизвестными формулами, и расхождение между ними составляет не более 1%.В пятой главе проверена адекватность модели работы канатов в талевойсистеме буровых установок, т.е.

проведено сравнение полученнойматематической модели с фактической работой каната в оснастке. Внедренырезультаты исследования в качестве готового программного обеспечения иданы рекомендации по эффективной работе талевых канатов.Относительная наработка, %Ва ри ан т с пят ью осна ст ка м и10 09080670605501240303204100010 020 03004 0050 06 007 008 009 001 00 0 11 0 0 1 2 00 1 30 0 1 4 00Д л ина ка нат а , мРис.8.

Пример моделирования работы каната по длине в бухте:1 … 5 – кривые расходования технического ресурса каната по длине в соответствующихоснастках; 6 – кривая расходования технического ресурса по всей длине каната в бухте19Проведен расчет показателя m на основе данных бурения Кольскойскважины СГ-3, подтверждающий выбор оценочного показателя m в главе 3 ивлияние факторов отношения диаметров тела огибания к канату и нагрузки вканате, что связано с изменением глубины бурения скважины (рис. 9).Рис. 9. Значения показателя m по данным буренияОбработка промысловых данных отработки канатов показала лучшуюприближенность загруженности каната по всей бухте к фактической работеканата по сравнению с прежней методикой (см. пример на рис. 10), поэтомуучтенные в предлагаемой методике (на основе уточненной математическоймодели) факторы оценены верно.

Уточненная разработанная модель работыканата позволяет не только объяснить причину раннего выхода каната из строяв последней оснастке при отработке его по прежней методике, но и позволяетдостичь увеличения использования технического ресурса каната, отработавего на 30-45% больше по сравнению с отработкой по прежней методике.Рис. 10. Суммарные наработки каната при отработке по различным методикам:1 – по уточненной; 2 – по известной (прежней); 3 – по уточненной с учетом рациональной отработкиНа основе промысловых исследований по оценке техническогосостояния талевых канатов на Ванкорском месторождении, проведен контрольканатов инструментом неразрушающего контроля (дефектоскопом).

Зная изпроведенных замеров данные по количеству оборванных проволок и местам20обнаруженных дефектов, а также зная зависимость относительной наработкиканата от числа оборванных проволок (см. рис. 3), на местах обнаруженныхдефектов вычислена наработка каната в относительных единицах (процентах).На рис. 11 и 12 точками показаны относительные наработки каната,полученные путем измерения дефектоскопом числа оборванных проволок наопытном испытываемом талевом канате.Для данных условий смоделирована работа каната в оснастке, ипроверенаадекватностьразработанноймодели.Полученнаямодельрасходования ресурса каната в оснастке, построенная в относительныхединицах (наработке в процентах), представлена на рис. 11 и сравнена сфактической отработкой, локально измеренной в некоторых участках каната спомощью дефектоскопа.

На рис. 12 представлена предыдущая известнаямодель загруженности каната числами изгибов при СПО.Рис. 11. Точки фактической отработки и разработанная модель расходованияресурса канатаРис. 12. Точки фактической отработки и предыдущая известная модель расходованияресурса канатаНаосновевычисленияобщихпогрешностейпоказано,чторазработанная модель расходования ресурса каната с учтенными намифакторами является более адекватной (погрешность в фактической и21расчетной относительных наработках составила менее 10%), предыдущая жемодель – менее адекватной (указанная погрешность составила около 50%).В Приложениях приведены статистические и опытные данныеотработки талевых канатов, пример построения модели распределениячисла изгибов каната по длине в оснастке с любой величиной высотыподъема талевого блока, исходя из раздельного влияния каждого телаогибания на участок каната, нахождение аналитической зависимости числаизгибов каната от длины в оснастке талевой системы, отчеты по семинарам«Рациональная отработка талевых канатов», письма с предприятий обиспользовании программного обеспечения «Автоперепуск».ЗаключениеОбщие выводы исследования:1.

Разработана математическая модель работы канатов в талевойсистеме буровых установок, учитывающая такие факторы, как:- уточненное влияние соотношения диаметра шкивов и диаметра навивкиканата на барабан лебедки, особенностей укладки каната на барабан (слои,радиусы перехода);- изменение высоты подъема талевого блока и его нижнего положения приразличных операциях в процессе проводки скважины;- уточненное влияние вибрации в талевой системе;- наличие отводных шкивов для тяговой и неподвижной струн,причем указанные факторы являются основными (существенными).

Этопозволило обеспечить эффективную работу талевых канатов.2. Уточнены показатели долговечности талевого каната (k и m),учитывающие влияние соотношения диаметра тела огибания к диаметруканата (показатель долговечности k) и влияние растягивающего усилия вканате (показатель долговечности m).

Указанные показатели зависят отглубины скважины и имеют оценочные значения: k=2,4; m=1,2 при глубинебурения до 2000 м; k=2,6; m=1,6 при глубине бурения от 2000 м до 3500 м; иk=2,8; m=2,0 при глубине бурения более 3500 м.22Установлено, что при различии в 20% диаметра шкива и диаметранавивки каната на барабан лебедки расходование технического ресурса канатаза один изгиб на барабане больше расходования технического ресурса за одинизгиб на шкиве примерно в 2 раза.

Показано, что учет изменения высотыподъема талевого блока при различных операциях в процессе проводкискважины имеет погрешность менее 10% с фактической наработкой каната, анеизменная высота подъема талевого блока имеет указанную погрешностьоколо 50%. Показано, что вибрационные нагрузки в талевой системе приводятк усталостному износу каната в зоне невращающегося шкива кронблока, ивлияние вибрации и заделки неподвижной струны в этой зоне сопоставимо свлиянием изгибных факторов на шкивах и барабане лебедки. Показано также,что наличие отводных шкивов для тяговой и неподвижной струн вноситдополнительные изгибные факторы в работу каната.3. При сравнении разработанной математической модели с фактическойработой каната в оснастке погрешность в фактической и расчетнойотносительных наработках составила менее 10%.4.

Основные рекомендации по работе канатов в талевой системебуровых установок предусматривают: учет изгибных факторов и фактороврастягивающих напряжений с уточненными показателями k и m; учетконструктивных факторов, включая наличие отводных шкивов, разностьдиаметров барабана лебедки и шкивов талевой системы, особенности укладкиканата на барабан, различную высоту подъема талевого блока и его начальноеположение; расчет КПД талевой системы по предложенной уточненнойформуле, который находится как среднее геометрическое двух КПД – приподъеме и при спуске, с учетом возможных отводных шкивов для тяговойструны; учет уточненного влияния вибрации талевой системы; использованиепрограммного комплекса «Автоперепуск», включающего разработаннуюматематическую модель работы талевого каната.Соблюдениеуказанныхрекомендацийпозволяетобеспечитьэффективную работу талевых канатов на буровой установке и увеличитьтехнический ресурс талевого каната на 30-45%, повысить безопасность веденияработ, увеличить производительное время работы буровых бригад за счетснижения времени, затрачиваемого на отработку талевого каната, а также23сформировать правильное представление о загруженности талевого каната воснастке, что позволит знать наиболее загруженные (опасные) участки талевойсистемы, прогнозировать возможные локальные места обрыва проволокталевого каната, и более уверенно чувствовать себя находящимися подмноготонным талевым блоком буровой установки, висящем на талевом канате.Перспективами дальнейшей разработки темы исследования являются:учет провала вышележащего витка в нижний слой каната при егомногослойной навивке на барабан; экспертная оценка влияния вибрации вталевой системе; моделирование работы талевых канатов нетрадиционнойконструкции (с восьмью прядями, с пластическим обжатием прядей и др.).Список работ, опубликованных автором по теме диссертацииВ периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ:1.

Ефимченко С.И., Лысков А.А. Разработка программного обеспечениярасчета регламентов рациональной отработки талевых канатов // НТЖВНИИОЭНГ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.2009. №3. С. 24–26.2. Лысков А.А. Факторы, вызывающие закрутку и отклонение талевого блока// НТЖ ВНИИОЭНГ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше ина море. 2013. №2. С.6–13.3.

Лысков А.А. Обтяжка талевых канатов // НТЖ ВНИИОЭНГ. Оборудованиеи технологии. 2013. №1. С.8–15.4. Лысков А.А. Влияние вибрации и заделки неподвижной струны при СПО ибурении на расходование ресурса талевого каната по длине в оснастке талевойсистемы // НТЖ Территория Нефтегаз. 2012. №12.