Қолданылатын қондырғыларға шолу және олардың анализі

Мұнара түріндегі  мұнараларға арналған бір аяғына түсірілген есептік жүктеу G_ni былай анықталады:

        (24)

мұндағы: G_ni – мұнара аяғының 1-ші бөлігіне түсірілген жүктеулер;

Рв – мұнараға түсірілген көлденең жүктеу;

a - аяқтың көлденең еңкею бұрышы;

3,6 – мұнара  аяғына түсірілген жүктеудің  таратылуын ескеретін коэффициент;

Q_ri - көлденең күштен мұнара аяғының серіппесіндегі жүктеу.

 

Діңгек түрдегі  мұнаралар үшін:

            (25)

  Аяқ серіппелерін есептеу кезінде рұқсат етіледі:

- аяқты үлгілейтін  барлық серіппелер тік сызықты;

- тек сығылуға  жұмыс істейді;

- соңының жабу  болады (яғни, m=1 соңының жабу мінездемесін ескеретін коэффициент).

 

 

 

 

2.3. Шектеулі  жадай бойынша есептеу

 

Есептеу аяқтардың серіппемен беріктілікті жайылту нәтижесінде мұнаралардың талқандалуын ескер туге сай келеді. Бірінші шектеулі жағдай бойынша беріктілікті қамтамасыз ету формуласы мынадай болады.

G_ni ≤ Ф_үсті          (26)

мұндағы: Ф_үсті – беріктік бойынша аяқтың і – элементінің жеңіл-желпі мүмкіндігі.

Ф_үсті күшінің шамасы былай анықталады:

Ф_үсті = m × Y_i × k × d_r × F₁.      (27)

мұндағы: m – элементтендіру жұмыс шарте коэффициенті коррозияны шақыратын агрессивті орта әсерін ескереді;

m=0,9 деп алу ұсынылады;

j_і – бойлық иілу коэффициенті l аяғы элементінің иілу шамасына байланысты қабылданады;

d_r – материалдың нормативті ағу шегі;

k – материалдың бірыңғайлық коэффициент;

 ол С_г3 С_г4 үшін k=0,9;

- С_г5, болаттар үшін k=0,85 болып қабылданады

  F₁ – мұнара аяғының і-ші элементінің көлбеу қимасының ауданы.

 

2.3.1. Шектеулі кернеу бойынша есептеу

Аяқтың сығу серіппелері үшін беріктік шарте  мына теңсіздікепн өрнектеледі:

         (28)

мұндағы: d_сж – сығудың әсер етуші кернеуі;

[d] – сығуға түсірілген шектеулі негізгі кернеу;

j _і[d] – беріктік шартынан шектеулі кернеу.

Аяқ серіппесінің иілімділігі шамамен былай анықталады:

          (29)

мұндағы - келтірілген ұзындық.

Әр-түрлі материалдарға иімділікке байланысты коэффициентінің мәні 4 кестеде келтірілген.

5. Мәнін анықтау  кезінде үш жадай болуы мүмкін:

1. . Бұл жағдайда, сын кернеу үшін Ейлер формуласын пайдалана отырып, алатынымыз:

,          (30) 

мұндағы: - беріктік шартынан алынған сын кернеу.

Беріктің нақтылы  қор коэффициенті.

,          (31)

6. деп. алу ұсынылады.

2. . Сын кернеу Ф. Сясинскидің эмпиризмдік формуласы бойынша анықталады:

         (32)

мұндағы: „а”  және „б” – материалға байланысты және кернеудің әр-түрлі олжет  бар коэффициент.

Біршама болаттар үшін коэффициенттер шамасы 5-кестеде  келтірілген.

Кесте 2.4. – Бойлық иілу коэффициентінің мәні.

Материал

Ясинсаш формуласының „а” және „б” коэффициенттің мәні.

Материалдар	sв	sm	a	в
мПа
Көміртекті  болат Ст3	380	380	310	1,14
Көміртекті  болат Ст5	480	310	380	1,15
Көміртекті  болат Нл2	520	360	420	1,52

Беріктік қоры (3) формула бойынша анықталады.

2. l<60 иілуі кезінде серіппе бойлық иілу есебісіз жай сығылу кезінде беріктікке есептеледі. Берік қоры былай анықталады:

         (33)

 

2.4. Белдік  және мұнараның басқа элементтерінің  есері

 

Сығылу күшінің әсерін сынайтын белдік пен мұнараның басқа элементтері аяқ серіппелерінің есебіне ұқсас есептеледі.

Тек созылуға ғана жұмыс істейтін мұнара элементтері  беріктікке тексеріледі. Беріктік шарте  мына теңсіздікпен өрнектеледі:

G_i ≤ Ф_прі,          (34)

мұндағы: G_i – мұнараның і-ші серіппесінде әсер ететін созылу күші;

Кремон-Максвелл диаграммасы бойынша анықталады;

Ф_прі – беріктік шартынан алынған мұнараның і-элементінің жеңіл мүмкіндігі.

Ф_прі күшінің мәні мына формула бойынша анықталады:

8.         (36)

9. мұндағы:  - созылудың әсер етуші кернеуі.

 

2.5. Мұнараны  толығымен беріктікке есептеу

2.5.1. Мұнара түрдегі мұнара

 

  Мұнара түрдегі бұрғылау мұнаралары биіктік бойынша ауыспалы қаттылығы бар серіппелі жуе болып табылады. Мұнараны жалпы беріктікке есептеу кезінде он төменгі және жоғарғы қысылған соңымен ауысымды қима серіппесі сияқты қарастырады. Мұнара түрдегі мұнараларының есептеу әдісі ауысымды қима серіппесі сияқты қарастырады. Мұнара түрдегі мұнаралардың есептеу әдісі ауысымды қима серіппесі сияқты академік А.Н. Диникпен игерілген.

Сындық күш  мына формула бойынша анықталады:

         (37)

мұндағы: С –  серіппе соңын жабу әдісі мен  қатынасына байланысты, коэффициент.

J – мұнараның төменгі көлбеу қимасының инерция моменті:

J = B² × Fн          (38)

J₁ – мұнараның жоғарғы көлбеу қимасының инерция моменті:

J₁ = b² × Fн,          (39)

Fн – аяқтың көлбеу қимасының ауданы;

В және b – мұнараның төменгі және жоғарғы қимасына сәйкесті мұнараның аяқтарының орталарының ара қашықтығы;

Н – мұнараның  биіктігі.

„С” коэффициентінің  мәні 6-кестеде берілген.

 

Кесте 2.6. „С”  коэффициентінің мәні

J1	0,04	0,05	0,06	0,08	0,10	0	0,40	0,60	0,80	1,00
C	0,480	0,495	0,505	0,527	0,547	0,645	0,770	0,865	0,936	1,00

 

(37) формуланы,  егер l ≥ 100 иілу болван жағдайда пайдаланады.

Мұнара түріндегі  мұнаралар иілімділіктің мәні мына теңдікпен анықталады:

Р_кр = 4F_н × 7(a - bl)        (41) 

„a” және „b” коэффициентінің мәні 5 кестеде келтірілген.

Егер l<60, онда

Р_кр = 4 × F_н × d_r         (42)

мұндағы түсірілген шектеулі жүктеу

10.  Р_доп = 4F_н × j  × [d]        (43)

j - коэффициентінің мәні 4 кестеде келтірілген.

 

2.5.2. Діңгек түрдегі мұнаралар

 

А үлгісіндегі  мұнара тік бұғананың жоғарғы  соңы кранблокты білікпен біріктірілген, ал төменгі соңы сығылған жазық рамалы конструкція сияқты қарастырылады. Кронблоктар біліктер қабаты болады.

Осындай рамалардың беріктік тапсырмасы академік А.Н. Диникпен қарастырылған.

Мұнара беріктігін жоя бастайтын сындық күш мынаған  тең:

         (44)

мұндағы: J – мұнара аяғы. Қимасының инерция моменті.

Z – беріктік коэффициенті.

Z коэффициенті мына теңдіктен анықталады:

Z × ctgZ = - 6 × K,         (45)

мұндағы: К –  коэффициент, ол мынаған тең:

         (46)

мұнда EJ және E₁J₁ – аяқ пен кронблокты білікке сәйкес қаттылық;

- кронблокты біліктің ұзындығы.

Мұнараға түсірілген шектеулі жүктеу мына формула бойынша анықталады:

Р_доп = 2F_н × j × [d]         (47)

j - мәні 4 кестеде келтірілген.

А үлгідегі мұнара аяғының иілімділігі:

          (48)

Аяқтың келтірілген  иілімділігі:

        (49)

мұндағы: F пен F_р – қиғаштап қойылған тірек пен аяқ бұтақтарына сәйкес қима аудандары.

Мұнара аяқтарын сығу үшін иілімділіктің шектеулі мәні l_m=90 деп алу ұсынылады.

Мөлшерлі беріктік қор коэффициент:

11.

           (50)

 

2.6. Мұнара  түріндегі мұнаралардың есері

 

Шарте ВМ-41 түріндегі  мұнара роторлы әдіспен L=15000 м тереңдікте ұңғыны бұрғылау үшін қондырылған. Бұрғылау құбырларының діаметрі          Æ 140 мм. Жобалау тереңдігін пайдалану тізбегінің Æ168 мм түсіруі ұйғарылады. Бұрғылау қондырғысы 5000 кН жүк көтергіштікті тәл жабдықтарымен жабдықталған. Бұрғылау желдік жүктеудің ІІІ ауданына сәйкесті ауданында жүргізіледі.

 

Қосымша берілген мәліметтер

 

Мұнараның конструктивті  өлшемдері (10-сурет): Н=71,75 м, һ=4 м, В=8 м, b=2.

Мұнара аяғыны Д_н=168 мм, қабырға қалыңдығы d_н = 9 мм, „Д” беріктік тобының болаты (d_г = 380 мПа); аяқтың көлбеу қимасының ауданы F_н = 45       см ²; J_н = 1430 см⁴; [d] = 250 мПа.

- Мұнара белдігі D_n = 168 мм, қабырға қалыңдығы d_n = 6 мм, Сг35 (d_г=300 мПа және [d] = 200 мПа), F_n = 30,5 см², J_n = 1003 см⁴.

Діагональ тарту  күштері: 6-шы белдікке дейін Æ 22 мм, F_g1 = 3,8 см²; 6-шы белдіктен бастап Æ 19 мм, F_g2 = 2,84 см²; Сг40 (d_г=340 мПа және [d] = 230 мПа).

- Мұнара салмағы  204 кН.

- Жалпы салмақ (сатылар салмағы 33 кН, крон блок ауданы 4 кН, алпа тақтай 10 кН салмақтары есебімен) G_в=251 кН.

- Аспа тақтайлар  һ-6-шы белдік биіктігінде.

- Саусақтардың  орналасу биіктігі 24 м.

- 1/3 Н биіктікте  мұнара аяқтарының ара қашықтығы  а = 6 м.

- 1 м бұрғылау тізбегінің салмағы q_БК = 320 Н; (d_б 10 мм); ЗШ-178 бұрғылау құлпының діаметрі Dз = 180 мм.

- 1 м шегендеу  құбырлар тізбегінің салмағы q_СК = 333 (d₀ 10 мм).

- Желдің жылдамдық  яғни (1-кестеден) q₀ = 441Па (45_RГСІМ).

- Тәл жүйесі  жабдығын 5х6 (n₀=10), тәл арқанын Æ 32 мм, q_гж = 41,5 Н (1 метр) деп қабылдаймыз.

Шешуі.

Жұмыс жағдайы  үшін мұнараға түсірілген тік жүктеу (1) формула бойынша анықталады.

Шамамен (1) қосынды  өрнекті табамыз:

G_kp=q_ok × L 333 × 15000 =5000 × 10³Н

Немесе

G_kp= 5000 кН;

G_Т= 200 кН, G_В= 750 кН;

Тік жүктеу:

Рв=(5000+400+200+750) × 1,1 = 6985 кН.

Көлденең жүктеу анықталады. Қабылданған пайдалану  режиміне сәйкес бұрғылау құбырлары  саусаққа қондырылған деп ұйғарылады.

Саусаққа қондырылған  барлық свечалар:

 G=q_б.к × L = 320 × 1500 = 4800 × 10³ Н

Немесе 

G = 4800 кН

.

Мұнараға түсірілген желдік жүктеу мен (4) формула бойынша  свечаны анықтау үшін барлық қосындылардың  мәні шамамен табылады:

- аэродинамикалық  коэффициент К =1; мұнараның көмкерілген бөліктері үшін К=1,4;

- b коэффициентін анықтау.

Мұнараның өзіндік  тер белу периоды ілмекке шегендеу құбырлар тізбегі асылған жағдайда (8) формула бойынша анықталады.

(9) формула бойынша  мұнараның шыңына келтірілген  жүйе алассады:

.

Мұнараның көлбеу қимасының инерция моменті (12) формула бойынша анывқталады:

J=6² x 45 x 10^-4 = 16,2 x 10^-2 м^-2.

v коэффициенті (10а) формуласы бойынша:

.

Градустық өлшемді  радионға ауыстыру кестесін пайдалана  отырып, мынаны табамыз:

қаттылық параметрі Св (10) формула бойынша анықталады: