Разработка параметров режима бурения
1. Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент,
(1)
где Р – осевая нагрузка, даН;
ро – рекомендуемая нагрузка на 1 основной резец, даН;
m – число основных резцов в коронке, шт.
1) Интервал бурения 0-5,0м, твердосплавные коронки СА-4, категория пород по буримости VII-VIII, диаметр скважины 76 м:
ро = 55 даН;
m = 16 шт;
Р=55*16= 880 даН.
Осевая нагрузка в начале интервала снижается для приработки резцов коронки и составляет 600-720 даН и доводится до максимальной в конце интервала.
2) Интервал бурения 5,0м-30,0 м, алмазные коронки О2И4, категория пород по буримости VI-VII, диаметр скважины 59 м:
(2)
где Qрш- масса объемных алмазов, Q=12 кар;
h- высота отрабатываемой части матрицы, h= 4 мм;
рш - твердость по Шрейнеру, рш=3500 Н/мм2;
Р= 0,055*22*3500/4=578 даН.
Рекомендуется при встрече зон окварцевания увеличить на 20% осевую нагрузку против расчетной с целью повышения механической скорости.
3) Интервал бурения 30,0м-100,0м, алмазными коронками О2И4, категория пород по буримости VIII-IX, диаметр скважины 59 м:
(3)
где Q- масса объемных алмазов, Q=12 кар;
рш - твердость по Шрейнеру, рш=4500 Н/мм2;
h- высота отрабатываемой части матрицы, h= 4 мм;
Р= 0,055*12*4500/4=743 даН.
Рекомендуется в конце интервала довести осевую нагрузку до 900-1000 даН согласно рекомендуемых.
2.Частота вращения коронки:
(4)
где n – частота вращения коронки, об/мин
V0-окружная скорость коронки, м/с
Dс- средний диаметр коронки, м
1) Интервал бурения 0-5,0м, твердосплавные коронки СА-4-76, категория пород по буримости VII- VIII:
V0=1,2 м/с,
n=60*1,2/[π(0,076+0,054)/2]=353 об/мин.
Частота вращения снижается при встрече зон дробления для предотвращения скола резцов и повышения процента выхода керна, что соответствует третьей скорости шпинделя вращателя.
2) Интервал бурения 5,0м-30,0 м, алмазными коронками О2И4-59, категория пород по буримости VI-VII,V0=2 м/с:
(5)
где Dcр-диаметр скважины, м;
рш- твердость по Шрейнеру, рш =Гпа;
n= 19,1*(3,64-0,0038*3,5)/0,059= 1174 об/мин.
Частота вращения снижается на 20% против расчетной с целью предотвращения преждевременного износа матрицы и алмазов и соответствует седьмой скорости вращения шпинделя вращателя.
4) Интервал бурения 30,0м-100,0 м, алмазными коронками О2И4-59, категория пород по буримости VIII-IX:
рш=4,5Гпа;
n= 19,1*(3,64-0,0038*4,5 )/0,059=1173 об/мин.
Частота вращения принимается равной 1200 об/мин согласно рекомендуемым параметрам и соответствует седьмой и восьмой скоростям вращения шпинделя вращателя.
3.Количество очистного агента:
(6)
где V0 – количество очистного агента, л/мин;
K у – удельный расход промывочной жидкости на 1 см диаметра коронки, л/мин;
Dн – наружный диаметр коронки, см.
1) Интервал бурения 0-5,0 м, СА-4, категория пород по буримости VII-VIII, диаметр скважины 76 мм:
к у=12 л/мин;
Dн = 7,6 см;
Vo = 12*7,6= 91,2 л/мин.
В начале интервала снижаем количество промывочной жидкости с целью сохранения пород в стенках скважин от воздействия на них очистного агента.
2) Интервал бурения 5,0м-30,0 м, О2И4, категория пород по буримости VI- VII, диаметр скважины 59 мм: 
(7)
где V0- скорость восходящего потока жидкости, V=0,5 м/с;
к- коэффициент неравномерной разработанности стенок скважин,
к = 1,2;
D и d–диаметр скважины и наружный диаметр бурильных труб соответственно, м.
Vo =1,2*3,14/4*(0,0762-0,0422)*0,5= 0,0018 м3/с=108 л/мин.
Количество очистного агента принимаем равным в пределах от 40 до 60 л/мин.
3) Интервал бурения 30,0м-100,0м, О2И4, категория пород по буримости VIII- IX, диаметр скважины 59 мм:
Vo=1,1*3,14/4 (0,0592-0,0422)*0,5=0,00074 [м3/с] = 44,4 л/мин.
Количество очистного агента может изменятся в зависимости от условий бурения.
Проверочные расчёты
Расчёты мощностей:
1. Определение мощности двигателей при бурении на предельной глубине:
(8)
где Nз – мощность двигателей при бурении на предельной глубине, [кВт];
Р – осевая нагрузка на коронку, даН, Р = 1000 даН;
n – частота вращения коронки, об/мин, n = 1200 об/мин;
Dср –средний диаметр коронки, м:
Dср=(Dн+Dвн)/2=(0,059+0,042)/2=0,05 м, где
Dн, Dвн – соответственно наружный и внутренний диаметр коронки, Dн = 0,059 м, Dвн = 0,042 м;
m- коэффициент трения резцов коронки о породу забоя, m = 0,4;
Nз = 5,3*10 -4*1000*1200*0,05*(0,137+0,4)= 5,4 кВт.
2. Дополнительная мощность, затраченная на вращение сжатой части бурильной колонны:
(9)
где Nдоп – дополнительная мощность, затраченная на вращение сжатой части бурильной колонны, [кВт];
d - радиальный зазор, м:
d = (D - d)/2 = (0,059-0,042 )/2 = 0,008 м;
D – диаметр скважины, м ;
d - наружный диаметр бурильных труб, м;
Nдоп = 2,45*10-4*0,0085*1000*1200= 2,5 кВт.
3. Мощность на холостое вращение:
(10)
где Nхв – мощность на холостое вращение, [кВт];
kс – коэффициент учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости, kс = 1,2;
d - радиальный зазор, d = 0,0085 м;
n – частота вращения колонны бурильных труб, об/мин;
q – масса 1 м бурильной колонны в сборе, q = 4,89 кг;
d - наружный диаметр бурильных труб, d = 0,042 м;
L – глубина скважины, L = 100 м;
Nхв= 1,2 (2,0*10-6*0,0085*12002 +0,8*10-3*4,89*0,0422*1200)/100= 7,5 кВт.
4. Мощность, расходуемая на вращение колонны труб в скважине:
Nт = Nхв +Nдоп , (11)
где Nт – мощность, расходуемая на вращение колонны труб в скважине, [кВт];
Nхв - мощность на холостое вращение, [кВт];
Nдоп - дополнительная мощность, затраченная на вращение сжатой части бурильной колонны, [кВт];
Nт = 7,5+2,5=9 кВт.
5. Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка:
(12)
Nст – мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, [кВт];
Вс– коэффициент, характеризующий переменные потери в станке, [кВт/об];
Вс=5,5*10 -3 кВт/об;
Nст = 5,5*10 -3*1200= 6,6 кВт.
6. Мощность двигателя, расходуемая в процессе собственного бурения:
(13)
где Nб = 5,4+9+6,6= 21кВт.
Расчеты указывают на то, что параметры режима бурения соответствуют техническим возможностям бурового станка и мощность, полученная расчетами, не превышает технической характеристики.
7. Мощность двигателя для привода насоса:
(14)
где Nн – мощность двигателя для привода насоса, [кВт];
Q – подача насоса, Q = 0,0016 м3/сек;
р – давление нагнетатения, p = 4 кПа;
hн – коэффициент полезного действия насоса;
h – коэффициент полезного действия передач от двигателя до насоса;
hн hн = 0,8;
Nн = 0,0016*4*10 -3/0,8 = 8 кВт.
Выбор насосной установки для конкретных условий бурения сделан правильно, о чём свидетельствуют проверочные расчеты данной главы.
Выбор промывочной среды
Выбор типа промывочной жидкости определяется геолого-техническими и гидрогеологическими условиями бурения, составом и свойствами проходимых пород, способом бурения.
Вода не имеет твердой фазы, обладает меньшей плотностью и вязкостью по сравнению с глинистыми растворами, что обеспечивает улучшение условий очистки забоя и разрушения горных пород, уменьшает износ породоразрушающего инструмента и повышает механическую скорость бурения.
Промывка скважин водой обеспечивает сравнительно низкую стоимость промывки на 1 м бурения (табл. 4.1.9. ):
Таблица 4.1.9.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1747;