Что фактически включает крюковая нагрузка.
Крюковая нагрузка — это общая сила, которую талевый блок, крюк и лебёдка испытывают при подъёме колонны. Это не только вес НКТ. Имеют значение четыре компонента:
- Вес колонны в воздухе — НКТ или бурильная труба плюс муфты, инструмент и компоновка низа бурильной колонны.
- Коэффициент всплытия — колонна погружена в жидкость скважины, поэтому её кажущийся вес уменьшается на коэффициент всплытия жидкости.
- Вес подвижного блока и крюка — сам блок, крюк и элеватор висят на том же канате.
- Динамическая и фрикционная надбавка — ударные нагрузки, натяжение при прихвате трубы и трение в стволе добавляют временную нагрузку сверх статической величины.
Расчёт.
Статическая крюковая нагрузка составляет:
Крюковая нагрузка = (Wвес бурильной колонны в воздухе × BF) + Wblock + Wtools
Где:
- Wвес бурильной колонны в воздухе = вес НКТ/БТ в воздухе (кг/м × длина, в кН)
- BF = коэффициент всплытия = (65,5 - плотность раствора в ppg) / 65,5 для стали; или (7,85 - плотность жидкости) / 7,85
- Wblock = вес подвижного блока + крюк + элеватор (обычно 20–60 кН в зависимости от класса установки)
- Wtools = компоновка низа, ударные инструменты, ускорители, посадочная колонна
Затем примените запас: ожидаемая максимальная крюковая нагрузка должна быть ниже номинальной крюковой нагрузки установки, а максимальная крюковая нагрузка установки — это конструктивный потолок. Практическая цель — запас 20–30% между расчётной нагрузкой и номинальным рейтингом.
Пример: ремонт скважины 4000 м с НКТ 2 7/8".
Возьмём скважину 4000 м с НКТ 2 7/8" EU (номинальный вес 9,5 lb/ft = 14,1 кг/м), компоновкой низа бурильной колонны около 1200 кг и рассолом плотностью 1,15.
| Вес колонны в воздухе | 4,000 m × 14.1 kg/m × 9.81 / 1000 | = 553 kN |
| Коэффициент всплытия (1.15 SG) | (7.85 - 1.15) / 7.85 | = 0.854 |
| Всплывший вес колонны | 553 × 0.854 | = 472 kN |
| Талевый блок + крюк + элеватор | XJ350 class | ~ 35 kN |
| Компоновка низа бурильной колонны + инструмент | 1,200 kg × 9.81 / 1000 | = 12 kN |
| Статическая крюковая нагрузка | 472 + 35 + 12 | = 519 kN |
Теперь сравните с рейтингами установки. 350HP XJ350 имеет номинальную крюковую нагрузку 650 кН и максимальную 900 кН. Расчётные 519 кН находятся ниже номинальных 650 кН — около 20% запаса — что является правильным диапазоном. 250HP XJ250 при номинале 400 кН будет недостаточным для этой скважины: расчётная нагрузка превышает номинальный рейтинг.
Как ряд ZYT соответствует этому расчёту.
| Model | Номинальная крюковая нагрузка | Максимальная крюковая нагрузка | Допустимый диапазон колонны |
| 150HP | 300 kN | 585 kN | Shallow, 2,600 m |
| 250HP XJ250 | 400 kN | 675 kN | Medium, 3,200 m |
| 350HP XJ350 | 650 kN | 900 kN | 4,000 m class |
| 450HP XJ450 | — | 1,125 kN | 5,500 m tubing |
| 550HP XJ550 | — | 1,350 kN | 7,000 m tubing |
| 650HP XJ650 | — | 1,470 kN | Глубокое / бурение |
| 750HP | — | 1,800 kN | 8,000 m tubing |
| 850HP | — | 2,250 kN | 9,000 m tubing |
Распространённые ошибки, которых следует избегать.
- Использование веса на воздухе без поправки на всплытие. Это завышает нагрузку и приводит к избыточной спецификации установки, но это безопаснее, чем наоборот. Всегда применяйте коэффициент всплытия для фактической жидкости скважины.
- Сравнение расчётной нагрузки с максимальной, а не номинальной. Максимальный рейтинг — это конструктивный потолок для кратковременных нагрузок, а не рабочая нагрузка. Если ожидаемая нагрузка близка к максимальной, перейдите на больший класс установки.
- Забывание про блок и инструмент. 30–60 кН блока, крюка и элеватора не являются опциональными — они висят на том же канате, который тянет лебёдка.
- Игнорирование натяжения при прихвате трубы. Ударные нагрузки и натяжение при определении свободной точки могут добавить 100–300 кН сверх статической нагрузки. Запас между расчётной нагрузкой и номинальным рейтингом — это то место, где живёт эта переходная нагрузка.
Что направить в запросе.
Когда вы просите поставщика дать рекомендацию по установке, включите расчётную крюковую нагрузку, а не только глубину. Укажите: размер и вес НКТ/БТ, глубину скважины, плотность жидкости, ожидаемую КНБК и перегрузку, которую вы ожидаете при прихвате. Это создаёт выбор установки, подобранный под фактическую нагрузку, а не под обобщённую цифру мощности. Руководство по выбору подъёмной установки проводит через остальную часть процесса выбора, а сравнение подъёмной и буровой установки объясняет, где применяется каждый класс.