RU150462U1

RU150462U1 - METAL PILED FOUNDATION FOR A ROCKING MACHINE FOR A BOREHOLD PUMP UNIT

Info

Publication number: RU150462U1
Application number: RU2014134828/03U
Authority: RU
Inventors: Ренат Ардинатович Нугайбеков; Анвар Габдулмазитович Яруллин; Вячеслав Владимирович Комаров; Рамиль Сагитович Резяпов; Фарида Зявдатовна Хайруллина
Original assignee: Управляющая компания общество с ограниченной ответственностью "ТМС групп"
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2015-02-20

Abstract

1. Металлический свайный фундамент для станка-качалки скважинной установки, включающий сваи, выполненные в виде вертикально расположенных труб, по меньшей мере, две из которых жестко связаны между собой соединяющей балкой, отличающийся тем, что фундамент представляет собой четыре пары вертикально расположенных на расстоянии друг за другом труб, не связанных между собой, но каждая пара жестко связана между собой соединяющей балкой для установки основания станка-качалки, причем каждая балка выполнена в виде швеллера, для установки ее сверху на сваи, и приваренных к швеллеру с двух концов в верхней его части пластин с отверстиями для соединения их со сваями с помощью болтов, а концы каждой сваи выполнены в виде шнека, по меньшей мере, с одним оборотом, и с заостренным концом, при этом к верхним частям четырех пар, не связанных между собой, вертикально расположенных труб и к верхним частям второй, третьей и четвертой пар труб, жестко связанных между собой соединяющими балками, приварены по два пересекающихся уголковых профиля, которые приварены друг к другу с помощью пластин для скрепления этих вертикальных труб, а к первой и четвертой балкам приварены пластины с отверстиями для центровочных болтов и регулировки положения основания станка-качалки, причем балки снабжены дополнительными прижимными балками с продольными пазами, шпильками и гайками для стягивания балок, основания станка-качалки и прижимных балок.2. Металлический свайный фундамент по п. 1, отличающийся тем, что первая балка установлена на три сваи.3. Металлический свайный фундамент по п. 1, отличающийся тем, что концы уголковых профилей приварены к свая1. A metal pile foundation for a rocking machine of a well installation, including piles made in the form of vertically arranged pipes, at least two of which are rigidly interconnected by a connecting beam, characterized in that the foundation is four pairs of vertically spaced apart after each other pipes that are not interconnected, but each pair is rigidly connected to each other by a connecting beam for installing the base of the rocking machine, and each beam is made in the form of a channel for installing it on piles, and plates welded to the channel from two ends in its upper part with holes for connecting them to piles with bolts, and the ends of each pile are made in the form of a screw with at least one revolution and with a pointed end, this to the upper parts of four pairs of non-connected, vertically arranged pipes and to the upper parts of the second, third and fourth pairs of pipes rigidly interconnected by connecting beams, two intersecting corner profiles are welded, which are welded to each other using plates forfastening these vertical pipes, and plates with holes for centering bolts and adjusting the position of the base of the rocking machine are welded to the first and fourth beams, and the beams are equipped with additional clamping beams with longitudinal grooves, studs and nuts for tightening the beams, the base of the rocking machine and clamping beams .2. A metal pile foundation according to claim 1, characterized in that the first beam is mounted on three piles. 3. The metal pile foundation according to claim 1, characterized in that the ends of the corner profiles are welded to the pile

Description

Полезная модель относится к свайным фундаментам и может быть использовано для передачи нагрузки от установленной на фундаменте станка-качалки скважинной насосной установки грунту.The utility model relates to pile foundations and can be used to transfer the load from the soil installed on the foundation of the pumping unit of the borehole pumping unit.

Известен сборный металлический ростверк многосвайного фундамента башенной опоры, содержащий центральный элемент и два периферийных элемента, при этом центральный элемент выполнен сварным из двух параллельных балок, на которых закреплена пластина с отверстиями под фланцевое соединение с основанием башенной опоры, и двух приваренных к балкам поперечины, скрепляющих концы параллельных балок, каждый периферийный элемент выполнен в виде балки с отверстиями для закрепления ростверка на хвостах свай, к которой приварены две консоли, а концы консолей периферийного элемента и концы поперечин центрального элемента снабжены фланцами для болтового соединения друг с другом, (патент РФ №107191, МПК Е02Д 27/42, опуб. 10.08.11 г.).A prefabricated metal grillage of a multi-pile foundation of a tower support is known, comprising a central element and two peripheral elements, the central element being made welded from two parallel beams on which a plate with holes for a flange connection to the base of the tower support is fixed, and two cross-members welded to the beams, fastening the ends of parallel beams, each peripheral element is made in the form of a beam with holes for fixing the grillage on the tails of piles, to which two consoles are welded, and the end consoles peripheral member and the ends of the cross members of the central element provided with flanges for bolting to one another (Patent RF №107191, IPC E02D 27/42, opub. of 10.08.11).

Недостатком этой конструкции является то, что статическая нагрузка передается грунту, тогда как при ударе динамических масс (таранном ударе) приходящемся в изделии, установленном на эту конструкцию фундамента, происходят не контролируемые деформации, приводящие к разрушению конструкции в целом, а следовательно, и полной замене фундамента.The disadvantage of this design is that the static load is transmitted to the ground, whereas when dynamic mass is hit (ram impact) in a product installed on this foundation structure, uncontrolled deformations occur, leading to the destruction of the structure as a whole, and therefore to complete replacement foundation.

Известен металлический свайный фундамент, включающий сваи, выполненные в виде вертикально расположенных труб, по меньшей мере, две из которых жестко связаны между собой двумя соединяющими балками, каждая из не связанных между собой труб в верхней части снабжена средством для опоры ростверка, ростверк выполнен в виде системы Г-образных балок, каждая из которых снабжена одним жестко соединенным с концом балки демпфером, посредством которого она опирается на средство для опоры, (патент RU №123425, МПК Е02Д 27/14, опуб. 27.12.2012 г.).Known metal pile foundation, including piles made in the form of vertically arranged pipes, at least two of which are rigidly connected to each other by two connecting beams, each of the unconnected pipes in the upper part is equipped with means for supporting the grillage, the grillage is made in the form systems of L-shaped beams, each of which is equipped with one damper rigidly connected to the end of the beam, by means of which it rests on the support means (patent RU No. 123425, IPC E02D 27/14, publ. December 27, 2012).

В этом металлическом свайном фундаменте, наиболее близком к предлагаемому, хотя и снижены усилия и напряжения в элементах конструкции фундамента, но они недостаточны для передачи нагрузки грунту от установленного на фундамент станка-качалки скважинной установки.In this metal pile foundation, which is closest to the proposed one, although the efforts and stresses in the structural elements of the foundation are reduced, they are insufficient to transfer the load to the soil from the rocking machine of the well installation installed on the foundation.

Технический результат на достижение которого направлена полезная модель, заключается в создании высокопрочной конструкции свайного фундамента, обеспечивающего гашение импульса удара динамических масс, т.е. обеспечивающего возможность преобразования полученной ею энергии от ударной (динамической) нагрузки посредством балок, уголковых профилей и свай на грунт.The technical result to which the utility model is directed is to create a high-strength construction of the pile foundation, providing damping of the impact pulse of dynamic masses, i.e. providing the ability to convert the energy she received from shock (dynamic) load through beams, corner profiles and piles to the ground.

Для достижения этого технического результата металлический свайный фундамент для станка-качалки скважинной насосной установки, включающий сваи, выполненные в виде вертикально расположенных труб, по меньшей мере две из которых жестко связаны между собой двумя соединяющими балками, фундамент представляет собой четыре пары вертикально расположенных на расстоянии друг за другом труб не связанных между собой, но каждая пара жестко связана между собой соединяющей балкой для установки основания станка-качалки, причем каждая балка выполнена в виде швеллера для установки ее сверху на сваи и приваренных к швеллеру с двух концов в верхней его части пластин с отверстиями для соединения их со сваями с помощью болтов, а концы каждой сваи выполнены в виде шнека по меньшей мере с одним оборотом и с заостренным концом, при этом к верхним частям четырех пар не связанных между собой вертикально расположенных труб и к верхним частям второй, третьей и четвертой пар труб жестко связанных между собой соединяющими балками приварены по два перекрещивающихся угловых профиля, которые приварены друг к другу с помощью пластин для скрепления этих вертикальных труб, а к первой и четвертой балкам приварены пластины с отверстиями для центровочных болтов и регулировки положения основания станка-качалки, причем балки снабжены дополнительными прижимными балками с продольными пазами, шпильками и гайками для стягивания самих балок, основания станка-качалки и прижимных балок. Кроме того, первая балка установлена на три сваи, а концы угловых профилей приварены к сваям непосредственно или через накладки.To achieve this technical result, a metal pile foundation for a rocking machine of a downhole pump installation, including piles made in the form of vertically arranged pipes, at least two of which are rigidly connected to each other by two connecting beams, the foundation is four pairs of vertically spaced apart after each other pipes not connected, but each pair is rigidly connected to each other by a connecting beam for installing the base of the rocking machine, and each beam is made in the form of a channel for mounting it on top of piles and plates welded to the channel from two ends in its upper part with holes for connecting them to piles with bolts, and the ends of each pile are made in the form of a screw with at least one revolution and with a pointed end , while to the upper parts of four pairs of vertically unconnected pipes and to the upper parts of the second, third and fourth pairs of pipes rigidly interconnected by connecting beams, two intersecting corner profiles are welded to each other using plates for fastening these vertical pipes, and plates with holes for centering bolts and adjusting the position of the rocking machine base are welded to the first and fourth beams, and the beams are equipped with additional clamping beams with longitudinal grooves, studs and nuts for tightening the beams themselves , bases of the rocking machine and clamping beams. In addition, the first beam is mounted on three piles, and the ends of the corner profiles are welded directly to the piles or through the pads.

Признаки, отличающие предлагаемый металлический свайный фундамент для станка-качалки скважинной насосной установки от наиболее близкого к нему известного патента RU №123425 (прототип) характеризуют выполнение фундамента в виде четырех пар вертикально расположенных на расстоянии друг за другом труб не связанных между собой, но каждая пара жестко связана между собой соединяющей балкой для установки основания станка-качалки, выполнение каждой балки в виде швеллера для установки ее сверху на сваи и приваренных к швеллеру с двух концов в верхней его части пластин с отверстиями для соединения их со сваями с помощью болтов, выполнение концов каждой сваи в виде шнека, по меньшей мере, с одним оборотом и с заостренным концом, наличие приваренных двух перекрещивающихся угловых профиля к верхним частям четырех пар, не связанных между собой вертикально расположенных труб и к верхним частям второй, третьей и четвертой пар труб жестко связанных между собой соединяющими балками, уголковые профили приварены друг к другу с помощью пластин для скрепления этих вертикальных труб, наличие приваренных к первой и четвертой балкам пластины с отверстиями для центровочных болтов и регулировки положения основания станка-качалки, наличие у балок дополнительных прижимных балок с продольными пазами, шпильками и гайками для стягивания самих балок, основания станка-качалки и прижимных балок, кроме того установки первой балки на три сваи, выполнение концов уголковых профилей приваренными к сваям непосредственно или через накладки, что позволяет снизить усилия и напряжение в элементах конструкции фундамента и обеспечить передачу ударной (динамической) нагрузки посредством свай и балок на грунт, позволяет ускорить установку свайного фундамента, при необходимости сваи можно извлечь и использовать повторно, получить высокую точность установки свай по строго заданной отметке, сократить время установки свайного фундамента до одного дня.The features distinguishing the proposed metal pile foundation for a rocking machine of a well pumping unit from the closest known patent RU No. 123425 (prototype) characterize the foundation in the form of four pairs of pipes vertically spaced apart, but not connected, but each pair rigidly interconnected by a connecting beam for installing the base of the rocking machine, the implementation of each beam in the form of a channel for installing it on top of piles and welded to the channel from two ends to the top her parts of the plates with holes for connecting them to piles with bolts, the execution of the ends of each pile in the form of a screw with at least one revolution and with a pointed end, the presence of welded two intersecting angular profiles to the upper parts of four pairs not connected between vertically arranged pipes and to the upper parts of the second, third and fourth pairs of pipes rigidly interconnected by connecting beams, corner profiles are welded to each other using plates for fastening these vertical pipes, plates with holes for centering bolts and adjusting the base of the rocking machine, boiled to the first and fourth beams, the presence of additional clamping beams with longitudinal grooves, studs and nuts for tightening the beams themselves, the base of the rocking machine and clamping beams, in addition to installing the first beams on three piles, the execution of the ends of the corner profiles welded directly to the piles or through pads, which reduces the effort and stress in the structural elements of the foundation and ensures the transfer of impact hydrochloric (dynamic) load by piles and beams to the ground, allows to accelerate the installation of the pile foundation, optionally pile can be removed and reused, to obtain a high accuracy by installing piles strictly predetermined level, reduce the time of installation of the pile foundation to one day.

Предлагаемый металлический свайный фундамент для станка-качалки скважинной насосной установки иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-6.The proposed metal pile foundation for a rocking machine of a downhole pumping installation is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-6.

На фиг. 1 показана конструкция металлического свайного фундамента для станка-качалки, вид сбоку;In FIG. 1 shows a construction of a metal pile foundation for a rocking machine, side view;

на фиг. 2 - то же, вид сверху;in FIG. 2 - the same, top view;

на фиг. 3 - вид А фиг. 1;in FIG. 3 is a view A of FIG. one;

на фиг. 4 - сечение Б-Б, фиг.1;in FIG. 4 - section BB, figure 1;

на фиг. 5 - узел I, фиг. 1;in FIG. 5 - node I, FIG. one;

на фиг. 6 - узел II, фиг. 2.in FIG. 6 - node II, fig. 2.

Металлический свайный фундамент для станка-качалки (фиг. 1) включает сваи, выполненные в виде вертикально расположенных труб, по меньшей мере, две из которых жестко связаны между собой соединяющей балкой. Фундамент представляет собой четыре пары вертикально расположенных на расстоянии друг за другом труб 1, 2, 3, 4, связанных между собой соединяющей балкой 5, 6, 7, 8 соответственно для установки основания 9 станка-качалки (фиг. 2, 3, 4). Каждая балка выполнена в виде швеллера, для установки ее сверху на сваи, и приваренных к швеллеру с двух концов пластин 10 и 11 с отверстиями для соединения их со сваями с помощью болтов 12 и 13.The metal pile foundation for the rocking machine (Fig. 1) includes piles made in the form of vertically arranged pipes, at least two of which are rigidly connected to each other by a connecting beam. The foundation consists of four pairs of pipes 1, 2, 3, 4 vertically spaced one after another, connected by a connecting beam 5, 6, 7, 8, respectively, for installing the base 9 of the rocking machine (Fig. 2, 3, 4) . Each beam is made in the form of a channel for mounting it on top of piles, and plates 10 and 11 welded to the channel from two ends with holes for connecting them to piles using bolts 12 and 13.

Концы каждой сваи выполнены в виде шнека, по меньшей мере, с одним оборотом 14, и с заостренным концом 15. К верхним частям четырех пар, не связанных между собой вертикально расположенных труб 1, 2, 3, 4 и к верхним частям второй, третьей и четвертых пар труб, жестко связанных между собой соединяющими балками 6, 7, 8 приварены по два пересекающихся уголковых профиля 16 и 17, которые приварены к друг другу с помощью пластин 18, для скрепления этих вертикальных труб. К балкам 5 и 8 приварены пластины 19 с отверстиями для центровочных болтов 20 и регулировки положения основания 9 станка-качалки. Балки 5, 6, 7, 8, снабжены дополнительными прижимными балками 21, 22, 23, 24 с продольными пазами 25, шпильками 26 и гайками 27 для стягивания балок 5, 6, 7, 8, основания 9 станка-качалки и прижимных балок 21, 22, 23, 24. Балка 1 установлена на три сваи (фиг. 3), а концы уголковых профилей 16 и 17 приварены к сваям непосредственно или через накладки 28.The ends of each pile are made in the form of a screw, with at least one revolution 14, and with a pointed end 15. To the upper parts of four pairs, not connected vertically arranged pipes 1, 2, 3, 4 and to the upper parts of the second, third and fourth pairs of pipes rigidly interconnected by connecting beams 6, 7, 8, two intersecting corner profiles 16 and 17, which are welded to each other using plates 18, are welded to fasten these vertical pipes. Plates 19 with holes for centering bolts 20 and adjusting the position of the base 9 of the rocking machine are welded to the beams 5 and 8. Beams 5, 6, 7, 8, are equipped with additional clamping beams 21, 22, 23, 24 with longitudinal grooves 25, studs 26 and nuts 27 for tightening the beams 5, 6, 7, 8, the base 9 of the rocking machine and clamping beams 21 , 22, 23, 24. The beam 1 is mounted on three piles (Fig. 3), and the ends of the corner profiles 16 and 17 are welded directly to the piles or through plates 28.

Принцип работы предложенной полезной модели основан на преобразования ударной (динамической) нагрузки посредством балок, уголковых профилей и свай на грунт.The principle of operation of the proposed utility model is based on the conversion of shock (dynamic) load by means of beams, corner profiles and piles to the ground.

В процессе работы станка-качалки статические и динамические нагрузки воздействуют на основание станка-качалки 9. Основание станка-качалки 9 в свою очередь воздействует на соединяющие балки 5, 6, 7, 8, которые воспринимают нагрузку, распределяют и передают ее на сваи.During the operation of the rocking machine, static and dynamic loads act on the base of the rocking machine 9. The base of the rocking machine 9 in turn acts on the connecting beams 5, 6, 7, 8, which absorb the load, distribute it and transfer it to the piles.

Во время спуско-подъемных операций головка балансира станка-качалки совершает возвратно-поступательное движение, вследствие чего возникают знакопеременные нагрузки, воздействующие через основание на соединяющие балки 5, 6, 7, 8. Балка 5, находящаяся непосредственно под стойкой станка-качалки воспринимает большую нагрузку, в связи с чем она установлена на три сваи.During tripping operations, the head of the rocker of the rocking machine performs a reciprocating movement, as a result of which alternating loads occur, acting through the base on the connecting beams 5, 6, 7, 8. The beam 5, located directly under the rack of the rocking machine, takes up a large load , in connection with which it is installed on three piles.

Прижимные балки 21, 22, 23, 24 воспринимающие изгибающий момент при возникновении знакопеременных нагрузок, раскладывают его на пару сил. Одна сила, передает усилие на шпильки 26, которые работают на сжатие-растяжение. Другая, поперечная сила, воздействуя на прижимные балки 21, 22, 23, 24, работает на сдвиг. Для снятия напряжения при воздействии данной силы прижимные балки 21, 22, 23, 24 выполнены с продольными пазами, для возможности продольного сдвига, вследствие чего на шпильках 26 возникает изгибающий момент. Шпильки 26 работают на изгиб, благодаря наличию продольных пазов 25, обеспечивая тем самым, устойчивость свай.The clamping beams 21, 22, 23, 24 perceiving a bending moment when alternating loads occur, decompose it into a couple of forces. One force transfers force to the studs 26, which operate in compression-tension. Another transverse force acting on the clamping beams 21, 22, 23, 24, works on shear. To relieve stress when exposed to this force, the clamping beams 21, 22, 23, 24 are made with longitudinal grooves, for the possibility of longitudinal shear, as a result of which bending moment arises on the studs 26. Studs 26 work in bending, due to the presence of longitudinal grooves 25, thereby ensuring the stability of piles.

Свая, воспринимая нагрузку от соединяющей балки работает как, сжатый стержень в упругой среде, ее несущая способность определяется прочностью материала сваи и сопротивлением грунта под ее нижним концом, выполненным в виде шнека по меньшей мере, с одним оборотом 14, и с заостренным концом 15.A pile, perceiving the load from the connecting beam, works as a compressed rod in an elastic medium, its bearing capacity is determined by the strength of the pile material and the soil resistance under its lower end, made in the form of a screw with at least one revolution 14, and with a pointed end 15.

Пересекающиеся уголковые профили 16 и 17, приваренные к друг другу с помощью пластин 18, обеспечивают общую устойчивость свай при воздействии статической и динамической нагрузок.The intersecting corner profiles 16 and 17, welded to each other with the help of plates 18, provide general stability of piles under the influence of static and dynamic loads.

Предложенная конструкция фундамента позволяет снизить усилие и напряжение в элементах конструкции, сократить время погружения свай в грунт до 10-15 мин., при необходимости сваи можно извлечь и использовать повторно, повысить точность установки фундамента, снизить объем земляных работ, сократить время установки фундамента станка-качалки скважинной насосной установки до одного дня.The proposed foundation design allows you to reduce the force and stress in the structural elements, reduce the time of immersion of piles in the ground to 10-15 minutes, if necessary, the piles can be removed and reused, improve the accuracy of the installation of the foundation, reduce the amount of excavation, reduce the installation time of the foundation rocking of a downhole pumping unit up to one day.

Были проведены испытания предлагаемого металлического свайного фундамента для установки станка-качалки скважинной насосной установки на скважинах ОАО «Татнефть», которые показали их надежность, быстроту установки фундамента, снижение трудоемкости и стоимости строительства фундамента.Tests of the proposed metal pile foundation for installing the rocking machine of the well pumping unit at the wells of OAO Tatneft were carried out, which showed their reliability, the speed of installation of the foundation, and the reduction in the complexity and cost of building the foundation.

Claims

1. A metal pile foundation for a rocking machine of a well installation, including piles made in the form of vertically arranged pipes, at least two of which are rigidly interconnected by a connecting beam, characterized in that the foundation is four pairs of vertically spaced apart after each other pipes that are not interconnected, but each pair is rigidly connected to each other by a connecting beam for installing the base of the rocking machine, and each beam is made in the form of a channel for installing it on piles, and plates welded to the channel from two ends in its upper part with holes for connecting them to piles with bolts, and the ends of each pile are made in the form of a screw with at least one revolution and with a pointed end, this to the upper parts of four pairs of non-connected, vertically arranged pipes and to the upper parts of the second, third and fourth pairs of pipes rigidly interconnected by connecting beams, two intersecting corner profiles are welded, which are welded to each other using plates forfastening of these vertical pipes, and plates with holes for centering bolts and adjusting the position of the base of the rocking machine are welded to the first and fourth beams, and the beams are equipped with additional clamping beams with longitudinal grooves, studs and nuts for tightening the beams, the base of the rocking machine and clamping beams .

2. The metal pile foundation according to claim 1, characterized in that the first beam is mounted on three piles.

3. The metal pile foundation according to claim 1, characterized in that the ends of the corner profiles are welded to the piles directly or through overlays.