Определение мощности двигателя на выполнение СПО

(спускоподъемных операций)

В подъемных механизмах, состоящих из лебедки и талевой системы, преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное движение бурового инструмента осуществляется с помощью талевого каната. При небольших нагрузках на крюке (G_кр, H) спускоподъемные операции выполняют на прямом канате (рис.13,а).

Применение талевой системы с неподвижным концом каната (рис.13, б) дает возможность поднимать буровой инструмент из глубоких скважин, когда вышка будет нагружена симметрично.

Первоначально производится выбор оснастки талевой системы в зависимости от максимальной нагрузки на крюке при максимальной глубине скважины, которая сравнивается с грузоподъемностью лебедки Р_л(по технической характеристике бурового станка) [5, 10, 12, 16-18, 20, 21].

б а г в   Рис. 13. Схемы талевых систем

Вес бурового инструмента в скважине при максимальной ее глубине составит: G_max = k_прgqL (1-р_ж /р_м)(cos q_сp + msinq_cp),

где k_пр – коэффициент, учитывающий наличие и влияние кривизны самой колонны бурильных труб, влияние состояния ствола скважины (k_пр=1,2-1,8); L – длина колонны бурильных труб, м; g – ускорение свободного падения, м/с²; q – масса одного метра трубы в сборе, кг; ρ_ж – плотность промывочного агента, кг/м³; ρ_м – плотность материала труб (r_м = 7,85×10³ кг/м³ для стальных труб); q_ср – средний зенитный угол скважины, град; m – коэффициент трения бурильных труб о породу (табл. 41).

Таблица 41

Ориентировочные средние значения

коэффициента трения m для различных пород

При использовании УБТ (утяжеленных бурильных труб) используется и их масса. При условии, что G_max >Р_Л решают вопрос о глубине скважины, с которой должен производиться подъем колонны бурильных труб с оснасткой талевой системы (Р_л=1тс =9806,65 Н):

L_ох1= ^,

где L_ox1 – глубина скважины, где необходимо при СПО оснащать талевую систему, м; P_л – грузоподъемность лебедки (техническая характеристика), кг; h_с – КПД талевой системы (0,97-0,88).

Определяют необходимую талевую оснастку с расчетной глубины L_ox1 [5, 12, 17, 20, 21], рассчитав число подвижных частей каната в оснастке по формуле m_т = , Н (полученный результат округляют до целого большого числа, например, m_т=1,6≈2). Тогда число роликов в кронблоке и талевом блоке при оснастке с неподвижным концом каната

n_к.б.=(m_т+2)/2; n_т.б.=m_т/2.

Для условий максимальной глубины производится расчет режима подъема бурильной колонны (длина бурового снаряда и количество свечей на различных скоростях лебедки) [5, 12].

В разведочном колонковом бурении применяют в основном оснастки талевой системы: 0х1, 1x2 (рис. 12,а) и 2x3 (рис. 13,б).

Мощность, затрачиваемую на подъем бурильных труб, определяют по формуле: N_n= k_прG_maxV_К/ h_пl ,

где k_пр – коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление при подъеме, зависящий от интенсивности искривления и геолого-технических условий [7,12]; G_max – вес бурового инструмента в скважине, Н; V_K – скорость подъема крюка на каждой скорости, м/с; h_п – общий коэффициент полезного действия подъемной установки (h_п = 0,80 ¸ 0,85); l – коэффициент перегрузки двигателей (l= 1,1¸2,0).

Скорость подъема крюка рассчитывается по формуле: V_K = V_б /m_т,

где V_б – скорость навивки каната на барабан лебедки, м/мин, принимают согласно технической характеристики бурового станка; m_т – число струн талевой системы.

Грузоподъемная сила характеризует способность мачт и вышек воспринимать нагрузки, возникающие в процессе бурения. Общая нагрузка на кронблок G₀ равна:

— для оснастки с неподвижной ветвью каната: G₀=G_max+2P_л = G_max ;

— для оснастки без неподвижной ветви: G₀=G_max+P_л = G_max ,

где Р_л – усилие в лебедочной ветви каната (Р_л = ), H;

m_т и h_с– число струн и КПД талевой системы (0,88–0,99) соответственно.

По результатам расчетов делают вывод о соответствии применяемого оборудования условиям работы.