Бурению скважин ТПИ

3. Расход промывочной  жидкости определяется по формуле: 

                     _(4.3) 

Где q- удельный расход промывочной жидкости на 1 мм диаметра коронки в л/мин.

       D - диаметр коронки. 
 

Для многослойной коронки диаметра 112 мм:

          q=6,0-4,6 л/мин

      D=112

      Q=0,8*112=90 л/мин.

      Q=1*112=112 л/мин.

          Q=90-112 л/мин. 

Для многослойной коронки диаметром 93 мм:

      q=0,8-1 л/мин

      D=93

      Q=0,8*93=74 л/мин.

      Q=1*93=93 л/мин.

           Q=74-93 л/мин. 

Для импрегнированной коронки диаметром 76 мм:

      q=4,6-2,5 л/мин

      D=76

      Q=0,8*76=61 л/мин.

      Q=1*76=76 л/мин.

          Q=61-76 л/мин. 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4.8 Рациональная глубина  бурения на различных  частотах вращения 

       Выбор режимных параметров - осевой нагрузки и частоты вращения должен производиться с учетом технических возможностей бурового оборудования и инструмента. Осевая нагрузка и частота вращения ограничиваются, как правило, прочностью породоразрушающего инструмента и бурильной колоны, а также установленной мощностью приводного двигателя бурового станка или агрегата. Для применяемых в колонковом бурении способов бурения и породоразрушающего инструмента разработаны оптимальные режимные параметры, позволяющие получать наиболее высокие показатели бурения. Однако часто при выбранной буровой установке оптимальные режимы бурения не могут быть получены по всей глубине скважины в связи с недостаточной мощностью приводного двигателя, что в целом приводит к снижению показателей бурения.

Пользуясь зависимостями: 

                                       (4.4) 

где, N_хв-мощность на холостое вращение двигателя, кВт

       N_заб-мощность на забойные процессы, кВт

       N_доп- дополнительная мощность на вращение сжатой части, кВт 

Можно:

1) рассчитать  предельные глубины бурения с  различными частотами вращения  и, таким образом, оценить возможность  реализации частот вращения, предусмотренных  в буровом станке, выбранном для  конкретных геолого-технических  условий бурения;

2) рассчитать  в случае необходимости возможную  глубину бурения большим диаметром,  чем это предусмотрено технической  характеристикой станка;

3) оценить в  целом экономическую целесообразность  применения выбранного бурового  агрегата в конкретных геолого-технических  условиях или обосновать необходимость  использования более мощного  бурового агрегата с целью  повышения производительности бурения.

       Предельная глубина бурения при заданных режимных параметрах бурения, бурильных трубах и диаметре скважины может быть рассчитана на основании формул  N_хв, N_заб, N_доп. 
 
 
 
 
 

Мощность на холостое вращение двигателя на больших частотах вращения определяется по формуле: 

N_хв= К_с(2*10^-6qδn²+0,8*10^-3qd²)L, кВт                                (4.5) 
 

где,  К_с-коэффициент, учитывающий снижение мощности за счет смазки колонны бурильных труб, К_с=0,5

         q-масса 1м бурильных труб, кг

         δ-радиальный зазор, δ=0,013

          L – глубина скважины, м

         d-диаметр бурильных труб, м

         n-частота вращения, об/мин 
 

N_хв=0,5(2*10^-66,05*0,013*0,05²+0,8*10^-30,013*0,05²)1590=21 кВт 

_{Мощность  на забойные процессы определяется по формуле:} 

_{Nзаб = 5,3*10^-4 Рn Дср (0,137+µ), кВт.                                  (4.6)} 

_{Где: Р – осевая нагрузка на коронку, Н.}

        _{n – частота вращения, об/мин.}

        _{µ - коэффициент  трения о породу, µ=0,30-0,50}

       _{Дср – средний диаметр коронки, м}

                  

                 _{Nзаб=5,3*10^-4*24*10³*300*0,061(0,137+0,30)=10,7 кВт} 

  _{Дополнительная мощность определяется по формуле:} 

_{Nдоп = 2,45*10^-4 Рnσ, кВт.                                                 (4.7)} 

_{Где: Р – осевая нагрузка на коронку, Н.}

        _{σ – радиальный  зазор, м} 

                                 _{Nдоп=2,45*10^-4*24*10³*300*0,013=7,1 кВт} 

_{Так как рассчитанная мощность двигателя  станка меньше паспартной 39,6<55 выбранная буровая установка соответствует выполнению буровых работ.} 
 
 
 
 

При алмазном бурении  получим следующую расчетную формулу:

      

                           (4.8) 

где, ŋ- К.П.Д. передачи от вала двигателя до вращателя станка (ŋ=0,8)

       Р- осевая нагрузка на коронку, кН

       n- частота вращения, об/мин

       Д_ср -средний диаметр коронки, м

       K_c- коэффициент, учитывающий снижение мощности за счет смазки колонны               бурильных труб, (K_c=0,5)

       С - коэффициент, учитывающий угол искривления скважин,

             (С=41,5·10^-5).

      

       γ- условная плотность жидкости (отношение плотности жидкости к плотности воды). γ =1,02

       N- паспортная мощность двигателя, кВт. N=30 кВт 

D_ср= ,                                                         (4.9) 

где, Д_н, Д_в- наружный и внутренний диаметр коронки, м.

       

        Д_н=0,076 м, Д_в=0,046 м 

D_ср=  =0,061 м 

где, δ – радиальный зазор, м.  

, м                                                          (4.10) 
 

где, Д, d- диаметр скважины и бурильных труб, м. Д=0,076 м, d=0,05 м 

= 0,013 м 

где,  

      Расчет  рациональных глубин бурения для  коронки 01М3

           Для упрощения вводим постоянные А и Б

А=

А== 0,016

Б =

Б = 0,5*41,5*10^-5*1,02*0,05² = 0,052*10^-5 

Тогда 
                                                                                                         

11840 м 

3306 м 

1856 м 

1774 м 

781 м 
 

Расчет рациональных глубин бурения для коронки 02М4 при бурении до глубины 700 м, в IХ категории.

Для упрощения  вводим постоянные А и Б

А=

А= = 0,015

Б =  

Б = 0,5*41,5*10^-5*1,05*0,05² = 0,052*10^-5

 
Тогда 
 

 1284 м 

Расчет рациональных глубин бурения для коронки 02И4 при бурении до глубины 1590 м, в X-XI категории  

Для упрощения  вводим постоянные А и Б

А=

А= = 0,01

Б =

Б = 0,5*41,5*10^-5*1,05*0,05² = 0,052*10^-5

 
Тогда 
 

 2109 м 

  

Вывод: Бурение коронкой 01М3 до проектной глубины 11 м будет осуществляться на IV скорости станка СКБ-7. Бурение коронкой 02М4 до глубины 700м будет осуществляться на VI скорости станка СКБ-7. Бурение коронкой 02И4 до глубины 1590 м будет осуществляться на VII скорости станка СКБ-7.  

    4.9 Выбор рациональных  скоростей подъема 

       Мощность  на спускоподъемные операции определяется по формуле: 

(4.11) 

где, Q_кр- нагрузка на крюк, даН.

       V₀- скорость навивки каната на барабан лебедки, м\с.

        m- число струн талевой системы.

        ŋ- К.П.Д. передачи от двигателя и лебедки станка (ŋ=0,8)

При бурении, нагрузки на крюк определяются по формуле:

                                                                                                                        

(4.12) 

где, К_пр- коэффициент, учитывающий силы трения при подъеме (К_пр=1,6)

       α-коэффициент, учитывающий вес соединений α=1,05- для муфтово - замкового соединения.

       ρ_ж, ρ- плотность промывочной жидкости и материала труб, кг\м³

       θ - зенитный угол скважины, град.

       f - коэффициент трения бурильных труб о породу, (f=0,3).