Буровая вышка представляет собой металлическое сооружение над устьем скважины, предназначенное для установки талевого механизма, устройств для механизации спуско-подъемных опера­ций и размещения бурильных свечей. От технического совершен­ства буровой вышки существенно зависят монтажеспособность и транспортабельность буровой установки, а также эффективность и безопасность бурения. Отказы буровой вышки способны вызвать тяжелые последствия, поэтому надежность и прочность — перво­степенные требования, предъявляемые к буровым вышкам. Эти качества должны сочетаться с технологичностью и легкостью вы­шек, способствующих повышению экономичности и ускорению вышкомонтажных работ.

По числу и расположению несущих элементов (ног) буровые вышки подразделяются на башенные и мачтовые. В башенных вышках нагрузка передается более чем на две опоры, располо­женные в вершинах многоугольника. В вышках мачтового типа нагрузка передается на одну или две опоры. В зависимости от способа спуско-подъемных операций различают буровые вышки с устройствами для ручной и механизированной расстановки свечей.

Наиболее полно технические возможности буровой вышки харак­теризуются грузоподъемностью, определяющей допускаемую на­грузку при заданной кратности оснастки талевого механизма.

Высота вышки, согласно ГОСТ 12.2.041—79, должна обеспе­чивать безопасность работ при подъеме талевого блока на мак­симальной скорости с учетом запаса высоты для установки огра­ничителя подъема талевого блока.

Различают полезную и конструктивную высоты вышки. По­лезная высота измеряется расстоянием от пола буровой до верх­ней плоскости подкронблочной рамы. Конструктивная высота со­ответствует расстоянию от опоры вышки до верхней плоскости подкронблочной рамы. Полезная высота совпадает с конструктив­ной, когда опоры вышки располагаются на уровне пола буровой.

Исходя из требований, обеспечивающих безопасность спуско-подъемных операций, полезная высота вышки

H=h1+h2+h3+h4

Площадь магазина должна быть достаточной для размещения бурильных свечей и запаса бурильных труб, предназначенного для замены отбракованных труб и аварийных работ:

F=1.2*L*f/l_св

где F— площадь магазина; L — наибольшая глубина бурения; /— площадь по диаметру бурильного замка.

Размеры основания (нижней базы) вышки должны обеспечи­вать возможность размещения и технического обслуживания бу­ровой лебедки, ротора, напольного бурового ключа, подсвечников, пульта управления и другого оборудования, устанавливаемого на полу буровой. Согласно нормам, расстояния между внутренними гранями ног на уровне пола буровой составляют (в м):

Масса вышки — один из параметров, характеризующих ее тех­ническое совершенство по материалоемкости. Материалоемкость вышек оценивается по удельной массе:

m_уд=М_выш/G_выш*Н

где Мвыш — масса  вышки,  кг;   GBbim — грузоподъемность вышки, кг; Н — высота вышки, м.

ОСНОВЫ РАСЧЕТА БУРОВЫХ ВЫШЕК

Буровые вышки характеризуются двумя предельными состо­яниями:

по потере несущей способности, наступающей при нагрузках, которые вызывают разрушение либо потерю устойчивости буровой вышки;

по деформации, при достижении которой буровая вышка со­храняет прочность и устойчивость, но оказывается непригодной для нормальной эксплуатации.

Каждое из указанных предельных состояний характеризуется определенным условием. Условие первого предельного состояния (по несущей способности) N<=Ф

где N — расчетное  (наибольшее)  усилие в рассматриваемом эле­менте буровой вышки; Ф — предельное усилие, определяющее не­сущую способность   (наименьшую)   рассматриваемого элемента. Условие второго предельного состояния буровой вышки  (дельта меньше дельта предельного)

где А — наибольшее отклонение наголовника вышки от оси ротора и скважины; Дпр — предельное перемещение наголовника вышки, ограничивающее возможность ее нормальной эксплуатации

Для расчета буровых вышек действующие нагрузки целесооб­разно разделить на постоянные, эксплуатационные и ветровые. Такая классификация более простая и удобная по сравнению с принятым разделением действующих нагрузок на основные и дополнительные, которые, в свою очередь, подразделяются на по­стоянные, временные, длительные и кратковременные.

К постоянным нагрузкам, пользуясь принципом классификации нагрузок, предложенной Н. С. Стрелецким, относят собственный вес буровой вышки и установленного на ней оборудования, сохра­няющий свое значение в течение всего периода эксплуатации.

К эксплуатационным нагрузкам относят нагрузку на крюке, натяжение ходовой и неподвижной ветвей талевого каната, на­грузку от комплекта бурильных труб, установленных на подсвеч­никах.

Ветровые нагрузки зависят от природно-климатических усло­вий эксплуатации буровых вышек.

Вертикальные нагрузки распределяются между ногами вышки. Расчетное усилие на опору башенной вышки от вертикальных на­грузок