Cálculo de estabilidad de una plataforma de perforación de carga de camiones
1. Determinación de la posición del centro de gravedad de la plataforma de perforación
Los centros de gravedad de la mayoría de las plataformas de perforación montadas en camiones son diferentes en el estado de funcionamiento y en el estado de transporte. y debe comprobarse por separado durante el diseño.
Se puede pensar que la fuerza gravitacional del camión y los componentes que componen el equipo está concentrada en el centro de masa de los componentes. La Figura 6-17 muestra la gravedad del camión y varias piezas cuando el sistema de fuerza paralela del espacio de la plataforma de perforación está funcionando.
Figura 6-17 Diagrama de cálculo del centro de gravedad del equipo de perforación
La gravedad de cada parte del equipo de perforación es G1, G2, G3 y Gi respectivamente, por lo que la la gravedad total de la plataforma de perforación es:
G=G1 G2 G3… Gi=∑Gi
Establezca un sistema de coordenadas espaciales según la posición de instalación de cada componente, las coordenadas, Se pueden determinar Yi y Zi del centro de gravedad de cada componente. Con base en las condiciones anteriores, se pueden calcular las coordenadas del centro de gravedad de la plataforma de perforación.
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Después de calcular las coordenadas del centro de gravedad de la plataforma de perforación, podemos conocer la uniformidad de la distribución de carga antes y después. la plataforma de perforación y la proporción de la distribución del peso por eje. Si no se ajusta a los requisitos, es necesario ajustar la posición de instalación del componente.
2. Cálculo de la estabilidad del equipo de perforación
La estabilidad del equipo de perforación es una condición importante para garantizar una perforación normal. Sólo garantizando la estabilidad de la plataforma de perforación se puede garantizar el rendimiento de la plataforma de perforación y la seguridad de la perforación. La estabilidad de la plataforma de perforación durante el proceso de perforación se divide en dos condiciones de trabajo: la estabilidad de la perforación de orificios rectos y la estabilidad de la perforación de orificios inclinados.
Al perforar, la plataforma de perforación se apoya en patas hidráulicas y los neumáticos de la plataforma de perforación se levantan del suelo. Al perforar orificios verticales, la fuerza sobre la plataforma de perforación se muestra en la Figura 6-18.
La fuerza sobre la plataforma de perforación incluye la gravedad de la plataforma de perforación G, las fuerzas de reacción de soporte RA y RB de las patas delanteras y traseras de la plataforma de perforación, y la fuerza de reacción F ejercida por el mecanismo de alimentación. sobre la presión axial de la sarta de perforación. Si la presión axial ejercida por el mecanismo de alimentación sobre la herramienta de perforación es demasiado grande, la sarta de perforación empujará hacia arriba la cola del equipo de perforación, provocando que las patas traseras fallen, es decir, Rb = 0. En este momento, la plataforma de perforación solo está sostenida por las patas delanteras y la tubería de perforación, lo que pierde estabilidad y la plataforma de perforación no puede funcionar normalmente. Según la condición de equilibrio de par de la plataforma de perforación, se puede obtener la presión axial máxima permitida de la herramienta de perforación.
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Al perforar un orificio inclinado, si el orificio forma un ángulo α con la línea vertical, la presión axial es demasiado grande, lo que No solo puede levantar la cola de la plataforma de perforación, sino que también puede hacer que la plataforma de perforación se mueva hacia adelante y pierda estabilidad. De acuerdo con la situación de tensión de la plataforma de perforación que se muestra en la Figura 6-19, se puede concluir que
Figura 6-18 Diagrama de tensión de la plataforma de perforación de pozo vertical
Figura 6-19 Inclinada Diagrama de tensión de la plataforma perforadora de agujeros
p>Ga=Nb=bFcosα
Según la fórmula anterior, se puede obtener la presión axial máxima que la herramienta de perforación puede soportar al perforar un agujero inclinado. :
Equipo de perforación con cabezal hidráulico Diseño y aplicación
En este momento, la fuerza de reacción del soporte vertical RA de la pata delantera, la fuerza de adhesión Fφ generada por RA y el componente horizontal Los pies de la fuerza de reacción F que ejerce la presión axial de la sarta de perforación se pueden enumerar de la siguiente manera:
Diseño y aplicación de una plataforma de perforación con cabezal hidráulico
y
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con núcleo de cabezal hidráulico
En la fórmula: φ-coeficiente de adherencia (coeficiente de fricción entre las patas del pilote y los cimientos), para cimientos de suelo húmedo, φ = 1,0 ~ 1,1 cimientos de suelo seco; = 0,9 ~ 1,0; superficie de base de nieve φ = 0,4 ~ 0,6; base de suelo arenoso φ = 0,4 ~ 0,6; base de barro φ = 0,4 ~ 0,6, dependiendo de las diferentes condiciones de la base del sitio de construcción, es preferible φ = 0,4 ~ 1,1.
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Las condiciones para que la plataforma de perforación no se deslice al perforar orificios inclinados son las siguientes:
Diseño y Aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Reemplace (6-16) y (6-17).
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Obtener
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Cuándo diseño, Verifique la estabilidad de la plataforma de perforación de acuerdo con la fórmula (6-18) o (6-19). Para una plataforma de perforación pequeña, si no puede cumplir con las condiciones de la fórmula debido a su pequeña masa, es necesario considerar la instalación de anclajes al suelo o cuerdas fijas para garantizar la estabilidad de la plataforma de perforación.
3. Estabilidad durante la conducción
La estabilidad de la plataforma de perforación montada en un vehículo durante la conducción se refiere al rendimiento de la plataforma de perforación que no se vuelca mientras se conduce. La estabilidad durante la conducción generalmente se mide mediante el coeficiente de estabilidad y el ángulo de estabilidad.
El coeficiente de estabilidad se refiere a la relación entre el momento estable Mw de la carrocería del vehículo de perforación alrededor del eje peligroso O y el momento de vuelco Mq;
Diseño y aplicación del núcleo del cabezal de potencia hidráulica plataforma de perforación
El diseño estipula que el valor k debe ser mayor que el coeficiente de estabilidad permitido [k]. Generalmente, la plataforma de perforación toma [k] = 1,1 ~ 1,2.
Como se muestra en la Figura 6-20, el ángulo de estabilidad se refiere al ángulo α y α′ entre la línea vertical que conecta el centro de gravedad C de la plataforma de perforación y el eje de inclinación O de la plataforma de perforación y la línea vertical. Cuanto mayores sean los valores de α y α’, mejor será la estabilidad de conducción de la plataforma de perforación.
1) Verificación del coeficiente de estabilidad
Cuando la plataforma de perforación está en movimiento, debido a la gran carga en las ruedas traseras, el centro de gravedad de la plataforma de perforación está cerca de las ruedas traseras. , y el ángulo de estabilidad α′ es menor que α. Las condiciones de conducción inestables más peligrosas se producen al conducir cuesta arriba. En este momento, la plataforma de perforación puede inclinarse hacia atrás, por lo que se debe verificar durante el diseño el factor de estabilidad para la conducción cuesta arriba.
La Figura 6-21 es un diagrama esquemático de la condición de trabajo cuesta arriba de la plataforma de perforación, donde γ es el ángulo de pendiente del camino y g es la gravedad de la plataforma de perforación. Los valores de xey son las coordenadas del centro de gravedad de la plataforma. Como se puede ver en la figura, el par estable de la plataforma de perforación cuando va cuesta arriba es:
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Figura 6-20 Diagrama esquemático del ángulo de estabilidad de conducción del vehículo de perforación
Figura 6-21 Diagrama de tensión de ascenso de la plataforma de perforación
Cuando la plataforma de perforación va cuesta arriba, el momento de vuelco debido a la resistencia de inercia de la plataforma de perforación es Mg, y el momento de vuelco debido a la resistencia del viento es Mf. Por lo tanto, el momento de vuelco de la plataforma de perforación es Mg. El momento de vuelco total Mq es:
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico.
Cuando la plataforma de perforación va cuesta arriba, las condiciones estables para que no vuelque son las siguientes:
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
2 ) Determinación de la capacidad de ascenso de la plataforma de perforación
La capacidad de ascenso de la plataforma de perforación se refiere al ángulo de pendiente máximo γmax que puede recorrer la plataforma de perforación. De acuerdo con las condiciones de estabilidad de la plataforma de perforación en subida dadas por la fórmula (6-23), se puede obtener el ángulo de ascenso máximo de la plataforma de perforación en el estado crítico, independientemente de la influencia de Mg y Mf:
Regla
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
4. Estabilidad lateral de la plataforma de perforación
La estabilidad lateral de la plataforma de perforación. significa que la plataforma de perforación está estacionada en una pendiente lateral. No se volcará hasta el ángulo de pendiente crítico máximo γL, como se muestra en la Figura 6-22. Este ángulo de estabilidad también se denomina ángulo de inclinación límite lateral. Cuando se conocen la excentricidad lateral e del centro de gravedad de la plataforma de perforación, la distancia b entre las ruedas izquierda y derecha y la altura h del centro de gravedad de la plataforma de perforación, se puede obtener el ángulo de inclinación límite lateral γL. de la Figura 6-22:
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Por lo tanto
Diseño y aplicación de la plataforma de perforación con cabezal hidráulico
Figura 6-22 Análisis de estabilidad lateral de la plataforma de perforación