Menu

Телескопическая моноопора и способ ее погружения

Перспективным решением для реализации некоторых рекомендаций по повышению прочности моноопоры и ее грунтовой заделки, КПД ударов и скорости погружения, обеспечению вертикальности погружения, снижению трудоемкости и стоимости монтажа и стабилизации моноопоры является следующая разработка авторов. Отличительная особенность ее состоит в том, что моноопору монтируют из верхней и нижней секций труб, соединяют их между собой телескопически и нижнюю секцию погружают на необходимую глубину в грунт ударами верхней секции по нижней путем расхаживания верхней секции относительно нижней (свидетельство № 16337 на полезную модель "Морское буровое одноколонное основание", 2000 г.; патент РФ № 2171349 на изобретение "Способ монтажа и стабилизации морского бурового одноколонного основания и устройство для его осуществления", 2001 г.).

Телескопическая моноопора (рис. 6.6) включает нижнюю секцию 1 и коаксиально установленную в ней с возможностью ограниченного перемещения верхнюю секцию 2 труб, соединенных между собой при помощи фланцев 3. На нижнем конце секции 2 установлен кольцевой ударник 4, а на нижнем конце секции 1 установлена кольцевая наковальня 5, ограничивающая продольное перемещение верхней секции с ударником 4 вниз. С наковальней жестко соединен трубчатый удлинитель 6, оканчивающийся породоразрушающим башмаком 7. На верхнем конце нижней секции смонтирован раструб 8, ограничивающий продольное перемещение верхней секции с ударником 4 вверх, а также ограничивающий радиус изгиба труб верхней секции в пределах, допустимых по их прочности.

[image]

Рис. 6.6. Телескопическая моноопора:

а - при погружении в грунт;  - при бурении с нее; 1, 2 - нижняя и верхняя секции; 3 - фланец; 4 - ударник; 5 - наковальня; 6 - удлинитель; 7 - башмак; 8 - раструб; 9, 10 - пазы и выступы шлицевого соединения; 11 - плавоснование; 12 - платформа; 13 - трап; 14 - буровой снаряд

На наружной поверхности ударника 4 выполнены продольные пазы 9, а на внутренней поверхности нижней секции в интервале расхаживания ударника 4 - продольные выступы 10. Число пазов 9 и выступов 10 одинаково и они образуют шлицевое соединение, которое не препятствует продольному перемещению ударника 4 вверх и вниз в интервале расхаживания. Одновременно при вращательном бурении сила трения нижней секции труб о грунт морского дна уравновешивает реактивный момент и не позволяет проворачиваться верхней секции и установленной на ней платформе с буровыми механизмами.

Способ монтажа и стабилизации моноопоры в морском дне осуществляют с заякоренного плавоснования следующим образом. На точке заложения скважины при помощи грузоподъемных механизмов (лебедка, вышка и т.п.) плавоснования 11 спускают к дну моря необходимое количество труб удлинителя с породоразрушающим башмаком 7.

С целью обеспечения сохранности качественного керна поступление грунта в трубчатый удлинитель выше наковальни нежелательно. Поэтому необходимая длина удлинителя должна определяться, исходя из физических свойств донных грунтов, которые могут быть известны до бурения по данным предшествующих геофизических исследований. В большинстве случаев требуется, чтобы длина удлинителя составляла не менее 1,5 м.

С верхним концом удлинителя соединяют кольцевую наковальню 5, а с ней - первую трубу нижней секции с выступами 10 шлицевого соединения на ее внутренней поверхности. На трубу шлицевого соединения наращивают необходимое количество обыкновенных труб нижней секции, спускают ее по мере наращивания и подвешивают на трубодержателе любой известной конструкции.

Затем в наружную секцию спускают кольцевой ударник 4, с ним соединяют первую трубу верхней секции с надетым на эту трубу раструбом 8 и последний жестко соединяют с верхним концом нижней секции. При помощи лебедки плавоснования приподнимают первую трубу верхней секции до упора верхнего торца ударника 4 в нижний торец раструба 8, вывешивают спущенную нижнюю секцию, освобождают ее от трубодержа- теля, спускают всю систему и подвешивают за верхний конец трубы верхней секции на трубодержателе.

Далее поочередно наращивают и спускают трубы верхней секции. При этом башмак 7 первым достигает морского дна, но процесс наращивания и спуска верхней секции продолжают до упора ударника 4 в наковальню 5. Под тяжестью труб нижней и верхней секций трубчатый удлинитель 6 с башмаком может сразу погрузиться на некоторую глубину в донный грунт, который окажется внутри трубчатого удлинителя. В случае, если под тяжестью моноопоры удлинитель погрузился в донный грунт на глубину, близкую длине удлинителя, и дальнейшее погружение моноопоры прекратилось, то возвышающуюся над палубой плавоснования трубу фиксируют в трубодержателе и из удлинителя извлекают керн поступившего в него грунта известными способами и техническими средствами, например забивным керноприемником (см. раздел 6.3.2).

Затем верхнюю секцию освобождают от трубодержателя, наращивают очередной трубой и процесс погружения в грунт удлинителя и труб нижней секции продолжают ударами кольцевого ударника по наковальне. Для этого верхнюю секцию труб с ударником приподнимают на тросе лебедки плавоснования и затем сбрасывают на наковальню (рис. 6.6, а).

Так как масса труб верхней секции и ударника большая, то достаточная энергия ударов обеспечивается при высоте расха- живания до 0,8 м. Поэтому выступы 10 шлицевого соединения в первой от наковальни трубе нижней секции достаточно выполнить на длине до 1,5 м.

В случае если под тяжестью труб нижней и верхней секций удлинитель погрузился в донный грунт на глубину меньше 1 м, то верхнюю секцию не фиксируют в трубодержателе и погружают удлинитель на всю его длину нанесением ударов верхней секции с ударником по наковальне. Затем, как и в первом случае, известными способами и техническими средствами извлекают из удлинителя керн, наращивают верхнюю секцию очередной трубой и, расхаживая верхнюю секцию с ударником, погружают нижнюю секцию на длину, не превышающую длину удлинителя. Далее из удлинителя снова извлекают керн и повторяют процесс наращивания труб верхней секции до погружения нижней секции на необходимую глубину, при которой моноопора не опрокинется при максимально возможных ее осевых и поперечных нагружениях при бурении в конкретных условиях моря.

После стабилизации моноопоры в грунте дна на ее верхний конец при помощи лебедки плавоснования устанавливают платформу 12 одновременно со смонтированными на ней буровыми механизмами (вращатель, мачта, механизм передачи усилия на забой и т.п.). Работой этих механизмов управляют дистанционно с плавоснования. Для профилактического осмотра обслуживающим персоналом механизмов на платформе с ней соединен трап 13, второй конец которого снабжен катками, опирающимися на палубу плавоснования (рис. 6.6).

Процесс бурения скважин механизмами на моноопоре не зависит от волнения моря. Поэтому бурить с нее можно любым из известных способов (ударно-забивным, вдавливающим, вращательным). При этом спуск в скважину и подъем из нее буровых снарядов 14 может осуществляться механизмами на моноопоре, спуск и подъем колонн обсадных труб - лебедкой плавоснования.

Демонтаж моноопоры проводят в последовательности, обратной монтажу. Для извлечения из грунта прихваченной в нем моноопоры можно использовать способ выбивания, применяемый на суше при извлечении обсадных труб из скважин. Для этого расхаживают подвешенную на тросе лебедки плавоснования верхнюю секцию труб и верхним торцом ударника наносят удары по нижнему торцу раструба.

Применение телескопической моноопоры из труб различных диаметров и использование верхней секции в качестве забивного и выбивного снаряда обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с известными конструкциями моноопор и способами их стабилизации в грунте.

Использование верхней секции моноопоры в качестве ударного снаряда обеспечивает вертикальность погружения в грунт нижней секции, исключает затраты материалов, труда и времени на изготовление специальных снарядов, погружение моноопоры в грунт и ее последующее извлечение из грунта.

Ударный снаряд в виде колонны труб характеризуется малым поперечным сечением и большой длиной. Этим достигаются рациональные соотношения ударных жесткостей ударного снаряда и погружаемых труб нижней секции и исключается отрицательное влияние ударной волны, отраженной от свободного конца верхней секции, на процесс взаимодействия ударника с наковальней. В результате в ударной системе генерируются ударные волны прямоугольной формы, которые обеспечивают энергию удара с наибольшим КПД [34].

При нанесении ударов верхней секцией по нижней через ударник и наковальню не нарушается прочность соединительных элементов между трубами моноопоры и повышается надежность ее работы.

Перечисленные преимущества увеличивают скорость монтажа, стабилизации и демонтажа моноопоры и уменьшают стоимость выполнения этих работ, что в целом повышает эффективность геологоразведочных работ на море при оптимизации критерия сложность - стоимость - эффективность.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:2565 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:5182 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:2459 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Расчет на прочность коленчатого вала

В процессе работы коленчатый зал нагружается переменными по величине силами от давления газов и инерционными силами от вращающихся и возвратно-поступательно движущихся масс. Переменные силы от действия газов и инерционные вызывают...

25-08-2013 Просмотров:5985 Основы конструирования автотракторных двигателей

Байтовые фермы

Различие типов вантовых ферм предопределяет и различные методы их статического расчета. Расчет вантовых ферм с треугольной решеткой по сути ничем не отличается от расчета обычных жестких ферм аналогичной схемы. При этом...

20-09-2011 Просмотров:4851 Вантовые покрытия

План, карта, цифровая модель местности.

Планом называется уменьшенное подобное изображение горизонтальной проекции небольшого участка местности. Для составления плана местности расположенные на ней точки проецируют на уровенную поверхность по направлению отвесных линий. Ввиду малости участка отвесные линии...

13-08-2010 Просмотров:16656 Инженерная геодезия. Часть 1.