Основные параметры стендовых характеристик турбин турбобуров

Количество ступеней - 1. Плотность бурового раствора -1,0 г/см (тех. вода)

 

Тип турбины Тормозной кру­тящий момент, Н.м. Мт Холостая часто­та вращения, об/мин (с'1) Рабочий пере­пад давления, МПа Максимальный перепад давле­ния, МПа   Максимальный КПД  
Диаметр турбобура - 240 мм. Расход бурового раствора - 40 л/с
30/16,5-240 24,58 1040 (17,3) 0,0262 0,0262 63,8
А9К5Са 22,02 840 (14,0) 0,0252 0,0324 40,4
Диаметр турбобура - 195 мм. Расход бурового раствора - 28 л/с
26/16,5-195 8,07 835 (13,9) 0,0113 0,0113 55,3
А7Н4С 12,59 1110 (18,5) 0,0287 0,0363 40,5
24/18-195ТЛ 4,74 490 (8,2) 0,0048 0,0048 47,4
24/18-195ТПК 5,63 485 (8,1) 0,0057 0,0057 42,3
А7ПЗ 16,77 1110 (18,3) 0,0320 0,0363 38,2
21/16,5-195 АТЛ 16,32 1395 (23,2) 0,0263 0,0341 70,6
А7ПЗБК 17,69 1190 (19,8) 0,0259 0,0296 52,8
ТВМ-195 11,25 1080 (18,0) 0,0170 0,0211 55,6
Диаметр турбобура - 172 мм. Расход бурового раствора - 24 л/с
28/16-172 8,22 1230 (20,5) 0,0239 0,239 44,2
Диаметр турбобура - 164 мм. Расход бурового раствора - 20 л/с
А6КЗС 6,22 1090 (18,1) 0,0194 0,0232 39,8
                   

 

При пересчете параметров характеристики турбины на другие значения расхода, плотности жидкости и числа ее ступеней следует пользоваться выражениями табл.15.4:

 

Таблица 15.4.

 

M~Q2 n~Q P~Q2 N~Q3 η inv Q
М~ ρ n inv ρ Р~ ρ N~ ρ ηinv ρ
M~Z n inv Z P~Z N~Z η inv Z

где N- мощность турбины; Q - расход промывочной жидкости; P - перепад давления на турбине; η - коэффициент полезного действия; ρ - плотность промывочной жидкости; n – частота вращения вала турбины; Z – число турбинных ступеней.

Если для какого-то типа турби­ны эти величины совпадают, то он признается оптимальным и выбирается для дальнейших расчетов. Частота вращения вала турбобура на рабочем (экстремальном) режиме в этом случае определяется по формуле:

 

n = 0,5 nх, (15.19)

 

где nх - частота холостого вращения вала турбины выбранного по табл. 15.3. типа, пересчитанная на принятые величины рас­хода и плотности бурового раствора по формулам табл.15.4.

Перепад давления на турбобуре с учетом потерь определяется соглас­но паспортной характеристике выбранного типа турбины, с учетом задан­ных величин расхода и плотности бурового раствора.

Если из имеющихся типов турбин ни один не является оптимальным, то используются сочетание наиболее высокомоментной турбины со ступе­нями ГТ или сочетание двух типов турбин, различающихся по быстроход­ности.

При использовании высокомоментной турбины со ступенями ГТ

необходимое количество ступеней турбины Z определяется по формуле:

 

Z = MS/MT, (15.20)

 

где Мт - тормозной момент одной ступени высокомоментной турбины, пересчитанный на принятые величины расхода и плотности бурового раствора но формулам табл.15.4, а количество ступеней ГТ из выражения:

 

ZГТ = Zs – Z, (15.21)

 

Если величина ZГТокажется меньше 0,1ZS, то от использования ступеней ГТ можно отказаться.

Результирующая частота вращения вала турбобура на рабочем (экстремальном) режиме определяется по формуле:

 

n = 0,5 nx/(l + φ ZГT/Z), (15.22)

 

Гдеφ –коэффициент торможения; для серийно выпускаемых ГТ φ= 0,9-1,0.

Далее определяется общий перепад давления на турбобурес учетом потерь. При этом перепад давления на ступенях ГТ может быть определен по формуле:

 

Рs = Р + РГТ + Ро, (15.23)

 

Где: Р– перепад давления на рабочих турбинах; РГТ - перепад давления на турбинах гидроторможения (с учетом пересчета по формулам табл.15.4; Ро – потери в турбобуре.

Перепад давления на турбинах гидроторможения определяется по следующей формуле:

РГТ = Кгт ρ z Q2 , (15.24)

 

где РГТ - перепад давления, МПа; Кгт - коэффициент гидравлического сопротивления одной ступени гидроторможения; Q- расход бурового раствора, м3/с; ρ - плотность бурового раствора, кг/см3; z - число ступеней гидротормоза.

Для турбобуров диаметрами 240 и 195 мм, значение Кгтсоставляет 0,003 и 0,0065 соответственно.

 

Потери давления в проточных каналах турбобура (без учета турбины) при расходе воды 20 л/с приведены в табл.15.5:

Таблица 15.5.

Диаметр турбобура, мм 164; 172  
Потери давления Ро, МПа 0,7 0,4 0,2  

 

Использование данных табл. 15.5 требует пересчета на имеющийся расход и плотность раствора.

 

Рациональным вариантом энергетической характеристики турбобура признается тот, который обеспечивает минимальную величину перепада давления на турбобуре.

 

При использовании двух типов турбин, различающихся по быстроходности, количество ступеней быстроходной (высокомоментной) турбины определяется по формуле:

 

Z1 = (MS-ZSM2)/(M1-M2), (15.25)

 

где М1, М2 - тормозные моменты одной ступени турбины соответственно быстроходного и тихоходного типа, причем M1>M2.

Количество ступеней тихоходной турбины Z2 определяется по фор­муле:

 

Z2 = ZS-Z, (15.26)

 

Если величина Z2окажется меньше 0,1 Zs, то от использования тихо­ходной турбины можно отказаться.

Результирующая частота вращения вала турбобура на экстремальном (рабочем) режиме определяется по формуле:

 

n = 0,5 nsр , (15.27)

 

где nsр - результирующая частота вращения на холостом режиме с использованием двух типов турбин.

 

nsр = (Z1 nх1 + Z2 nх2) / (Z1 + Z2), (15.30)

 

 

Результирующий перепад давления на турбобуре с учетом потерь Рsр определяется по формуле:

 

Рsр = (Рs1 Z1 + Рs2 Z2 + Ро),(15.31)

 

Где Рs1, Рs2 – перепад давления на быстроходной и тихоходной турбинах соответственно; Ро – потери давления в турбобуре.

Перепады давления для данных типов турбин Рs1, Рs2, и потери в турбобуре Ро определяются соглас­но их паспортной характеристики с учетом задан­ных величин расхода и плотности бурового раствора.

Рациональным вариантом энергетической характеристики турбобура признается тот, который обеспечивает минимальную величину перепада давления на турбобуре.

 

15.3.2. При заранее неограниченном количестве турбинных секций об­щее количество ступеней турбин и ГТ неизвестно и его требуется опреде­лить исходя из величин потребного тормозного крутящего момента, по­считанного по формуле (15.17) и заданного значения частоты вращения вала турбобура на холостом режиме, которое определяется по формуле:

 

ns = 2 n ,(15.32)

 

n- частота вращения вала турбобура на рабочем режиме, определен­ная в соответствии с технологическими рекомендациями (ГТН).

Величины осевой нагрузки на долото G, расхода Q и плотности ρ бурового раствора, также принимаются в соответствии с тех­нологическими рекомендациями (ГТН).

Величина ns определенная по формуле (15.32), сравнивается со значе­ниями nх для имеющихся в наличии типов турбин (см. табл. 15.3), с учетом пересчета табличных значений по формулам табл.15.4 для принятых величин расхода и плотности бурового раствора. Если для какого-то тина турбины эти величины совпадают, то далее определяется необходимое количество ступеней турбин этого типа по формуле:

 

Zs = Ms/Mt (15.33)

 

где Мт - тормозной момент одной ступени турбины, пересчитанный на принятые величины расхода и плотности бурового рас­твора по формулам табл. 15.4.

Пересчет параметров характеристики турбины на другие значения расхода Q и плотности рбурового раствора, а также количество ступеней турбины Zпроизводится по формулам табл.15.4:

Если величина Zs не превышает технологически допустимую и яв­ляется приемлемой для данных условий бурения, то этот тип турбины при­знается оптимальным. Далее величину Zsнеобходимо привести в соответ­ствие с номинальным значением количества ступеней в турбобуре, в соот­ветствии с табл. 15.2, и определить точное количество турбинных секций.

Если из имеющихся типов турбин ни один не является оптимальным, то используются сочетания наиболее высокомоментной турбины со ступе­нями ГТ или сочетание двух турбин, различающихся по быстроходности.

При формировании характеристик турбобура одним типом турбины сочетании со ступенями ГТ общее суммарное количество ступеней турбины и гидродинамического торможения определяется по формуле:

 

Zs = [1+(nx - ns)/ns]Ms/Mт (15.34)

 

В том числе определяется:

- количество ступеней турбины Z = Msт;

- количество ступеней ГТ Zn = Zs - Z

При определении величин Zs, Z, ZГТ, их следует округлить до целых чи­сел.

При формировании характеристики турбобура двумя типами тур­бин, различающихся по быстроходности, общее количество ступеней определяется по формуле:

Zs = Ms/M1 + [Msn2 (n1 - ns)][l - M2/M1]/[M2n2(n, - n2)] (15.35)

где n1 , n2 - соответственно частоты вращения на холостом режиме турбин быстроходного и тихоходного типа, причем n1 > n2.

В том числе определяются:

- количество ступеней тихоходной турбины Z2 = Msn2(n1 - ns) / M2ns(n1 - n2)

- количество ступеней быстроходной турбины Z1 = Zs - Z2

При определении величин Zs, Z, ZГТ, их следует округлить до целых чисел.

После определения Zsдвумя способами, эту величину необходимо привести в соответствие с номинальным количеством ступеней в турбобуре (см. табл. 15.2) и окончательно определить количество турбинных сек­ций. Из всех вариантов характеристик для дальнейших расчетов необхо­димо выбрать те, которые обеспечивают минимальное количество турбин­ных секций.

Для выбранных вариантов необходимо провести пересчет параметров характеристик с учетом изменившегося значения Zs. При этом увеличение или уменьшение Zs следует производить за счет изменения количества ступеней ГТ или ступеней тихоходной турбины. В некоторых случаях, на­пример, при бурении алмазными долотами, увеличение Zs можно осущест­влять за счет ступеней высокомоментной быстроходной турбины.

После окончательного определения количества ступеней и типов тур­бин для каждого варианта вычисляется перепад давления на турбобуре с учетом потерь по формуле (15.31). Рациональным признается тот вариант сборки, который обеспечивает минимальную величину суммарного пере­пада давления па турбобуре.

 








Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1181;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.023 сек.