Обеспечение эффективной работы талевых канатов

• Автор: Лысков, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор по работе канатов в талевой системе и постановка задач исследования

1.1. Нерасчетные системы перепуска талевого каната

1.1.1. Методика АР

1.1.2. Методика ВНИИНефтемаша

1.1.3. Смежные методики

1.2. Исследования загруженности каната в оснастке М.А. Букштейна и И. Костина

1.3. Исследования В.И. Тарасевича и В.Л. Шохина

1.4. Методика отработки талевых канатов РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

1.5. Постановка задач исследования
Глава 2. Факторы, влияющие на эффективную работу талевых канатов
2.1. Изгибные напряжения
2.2. Растягивающие напряжения
2.3. Конструктивные факторы талевой системы
2.4. Вибрация талевой системы
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Анализ и обработка экспериментальных и статистических данных различных факторов, выводящих талевые канаты из строя
3.1. Уточнение показателя к
3.1.1. Обработка данных АР1 ЯР 9В
3.1.2. Обработка данных С.А. Волонсевича и ВНИИНефтемаша
3.1.3. Применение показателя к при моделировании работы каната
3.1.4. Сравнение выбранного показателя к с данными других исследований
3.2. Уточнение показателя т
3.2.1. Обработка данных АР1 ЯР 9В
3.2.2. Обработка данных С.А. Волонсевича и ВНИИНефтемаша
3.3. Рекомендации по выбору показателей к и т
Глава 4. Разработка математической модели работы талевого каната
4.1. Сущность модели и исходные данные
4.2. Построение моделей распределения числа изгибов каната по длине в оснастке с любой
величиной высоты подъема талевого блока исходя из раздельного влияния каждого тела огибания на участок каната
4.3. Влияние соотношения диаметров шкивов и барабана лебедки
4.4. Построение моделей распределения числа изгибов каната по длине в оснастке при основных
операциях: СПО, бурении, отборе керна, спуске обсадных труб
4.5. Построение моделей распределения числа изгибов каната по длине в оснастке с нижним
положением талевого блока, отличным от крайнего нижнего положения
4.6. Влияние особенностей навивки каната на барабан на расходование ресурса каната по длине в оснастке
4.7. Влияние заделки неподвижной струны и вибрации при СПО и бурении на расходование ресурса
каната по длине в оснастке
4.8. Влияние отводных шкивов
4.9. Построение модели загруженности всей бухты талевого каната с системой перепуска
4.10. Возможность корректирования модели работы каната
4.11. Обобщенный алгоритм моделирования работы талевого каната
Г лава 5. Подтверждение результатов диссертационной работы на практике и внедрение результатов диссертационной работы
5.1. Отработка канатов на Кольской скважине СГ-
5.1.1. Подтверждение значений показателя т с помощью промысловых данных
5.1.2. Обработка промысловых данных отработки канатов
5.2. Подтверждение результатов моделирования с помощью измерений промысловых данных
инструментом неразрушающего контроля (дефектоскопом)
5.3. Внедрение результатов диссертационной работы
5.3.1. Рациональная отработка талевых канатов на предприятиях с помощью программного
комплекса «АВТОПЕРЕПУСК»
5.3.2. Общие рекомендации по обеспечению эффективной работы талевых канатов
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Словарь терминов
Список литературы
Приложения
П1. Универсальные графики распределения числа изгибов каната на шкивах и барабане лебёдки по
длине в оснастке
П2. Наиболее распространенные параметры талевых систем буровых установок
ПЗ. Проверка на значимость показателя к и расчет доверительных интервалов для пего
П4. Оценка показателя т для различных диаметров шкивов из испытаний ВНИИНефтемаша
115. Графики зависимости т от наработки Во
П6. Параметры используемых на Кольской скважине СГ-3 подъемных комплексов буровых установок
Г17. Статистические данные отработки талевых канатов на Кольской СГ-
П8. Пример построения модели распределения числа изгибов каната по длине в оснастке с любой величиной высоты подъема талевого блока, исходя из раздельного влияния каждого тела огибания на
участок каната
П9. Нахождение аналитической зависимости числа изгибов каната от длины в оснастке талевой системы
П10. Краткие отчеты по семинарам «Рациональная отработка талевых канатов»
ПИ. Письма с предприятий об использовании программного обеспечения «Автоперепуск»

Введение
Актуальность темы исследования. Неполное представление о загруженности талевого каната в оснастке талевой системы буровых установок во многих случаях снижает безопасность ведения работ и требует дополнительных затрат времени на перепуск. Поэтому объектом исследования является работа в талевой системе традиционного стального талевого каната 6x31 по ГОСТ 16853-88, где 6- количество прядей, а 31 - количество проволок в пряди.
Раньше, в классическом бурении, спуско-подъемные операции с бурильными трубами (СПО) занимали основной объем буровых работ, а все остальные операции - механическое бурение (долбление), отбор керна, наращивание, проработка ствола и т.п. - занимали небольшой объем работ, и при расчете объема выполненной спуско-подъемным комплексом (СПК) работы ими можно было пренебречь. Однако, в связи с совершенствованием техники и технологий, ситуация в современном бурении изменилась, и проходка на долото в некоторых случаях выросла на порядок. Соответственно, существенно сократился объем СПО, поскольку замена изношенного долота стала требоваться реже. Доля работы СПК при других операциях стала сопоставима с СПО. В таких условиях, к примеру, высота подъема талевого блока стала различна и изменяется в зависимости от выполняемых операций (наращивание, СПО. спуск обсадных колонн и т.п.), а не остается неизменной, как при СПО. Очевидно, из-за этого изменятся и параметры отработки талевого каната. Поэтому весьма актуально создание уточненной модели работы талевого каната при изменившихся условиях бурения с соответствующей системой перепуска.
Создание уточненной модели работы каната в оснастке талевой системы необходимо также в связи с появлением принципиально новых конструкций буровых установок. Талевые системы с отводными шкивами, лебедки мобильных буровых установок с барабанами уменьшенного диаметра, новые тормозные системы и системы управления буровыми лебедками, применение систем верхнего привода (СВП) - все эти конструктивные изменения требуют также учета их влияния на расходование технического ресурса каната.
Стоимость затрат на отработку каната при бурении на суше примерно равна (а на море на порядок превышает) стоимости самого каната [60]. При годовом выпуске стальных талевых канатов российскими канатными заводами около 15 тыс. тонн, средней стоимости одной тонны каната 1,7 тыс. долларов и средней стоимости затрат на отработку талевого каната, равной стоимости каната, имеем общую стоимость:
Су = 15000 (1,7 + 1,7)-103 $ = 51 -10б $ = 1,6 млрд руб.
Совокупность мер по обеспечению эффективной работы талевых канатов, предложенных в данной работе, позволит увеличили технический ресурс талевого каната минимум на 30%. То есть затраты в бурении, связанные с покупкой канатов и их отработкой, составят 1,6/1,3=1,2 млрд руб. вместо 1,6 млрд. Экономия составит 400 млн руб. в год. К тому же, улучшится безопасность ведения

Рисунок 3.1. Относительный срок службы каната для различных коэффициентов
В уравнении (3.2) из лабораторных испытаний АР1 известны значения х и у. Нам же необходимо найти показатель к и оценить его (найти среднее значение).
Когда представление данных, то есть облако точек (см. Рисунок 3.2), показывает, что зависимость между переменными не линейна, в этом случае прибегают к преобразованиям одной или обеих переменных, чтобы получить зависимость линейного вида [11].
Надо провести линеаризацию (замену переменных) в уравнении (3.2). Для этого прологарифмируем уравнение (3.2):
1п у - 1п а + к ■ 1п х.
(3.3)
Введем новые переменные. Пусть 1п у = у1, 1п а = а, 1п х = х. Тогда из уравнения (3.3) получим следующее линейное уравнение:
у = а + к-х. (34)
Получив в результате приведенных преобразований линейное уравнение (3.4), с помощью метода наименьших квадратов (МНК) найдем нововведенные коэффициенты, а затем вернемся к исходным переменным и коэффициентам, т.е. к исходной зависимости (3.2).
Исходная зависимость у{х) У

• Облако точек

12 1 4 1 6 18 2 0 2 2 2 4 2 6 28 х
Рисунок 3.2. Облако точек х и у из лабораторных испытаний АР