35. ОсОбенности бурения роторным способом

При роторном бурении вращение долоту передается от вра­щающего его механизма — ротора, устанавливаемого на устье, через колонну бурильных труб, выполняющих функцию полого вала.

Ротор используется и для удержания на весу колонны бу­рильных и обсадных труб при их спуске, подвеске, отвинчива­нии. Привод ротора осуществляется от лебедки через карданный вал либо цепную передачу или от индивидуального привода (ПИР).

Для конкретных условий бурения ротор выбирают по допу­стимой нагрузке, передаваемой мощности, диаметру проходно­го отверстия для пропуска долота. Особенность роторного буре­ния : наличие двух каналов передачи энергии на забой — меха­нической от привода ротора и гидравлической (воздушный по­ток) от насосов (компрессоров). Это обусловливает возмож­ность подачи на долото относительно большой механической энергии (мощности N_д =Mn) при благоприятных сочетаниях частоты вращения n и крутящего момента М, а также гидрав­лической энергии (мощности N_дг=Δp_дQ) при благоприятных со­четаниях расхода Q и перепада давления на долоте Δр_д.

При роторном способе частота вращения долота четко ус­танавливается бурильщиком с пульта управления. Крутящий момент на долоте не зависит непосредственно от частоты вра­щения, а зависит от изменения осевой нагрузки, свойств пород, изнашивания зубьев и опор шарошек. Он изм-ся от мини­м-го M₁, определяемого трением долота о ст-ки ствола, трением в опорах, до макс-го, ограничиваемого подвед-ой на забой мощностью M_max = N_a/n.

Мощность привода буровых насосов современных установок глубокого бурения (около 600 кВт и более) N_H кратно превы­шает мощность ПИР, больше мощности привода лебедки N_л и мощности, необходимой для очистки забоя и промывки ствола при нормальных условиях бурения.

N_H = N_ТН + N_ГН,

где N_ТН — мощность, затрач-ая на преодоление мех-х и гидр-х сопр-ий в трансмиссии, привод­ной и гидр-й частях нас-, N_ГН = p_HQ — гидр-ая мощн. нас.

На долото перед-ся N_ГН за вычетом мощ­ности на потери в цирк-ой сис-е:

N_ГД = N_ГН — N_ГП, N_ГП = (α₁ + α₂L)Q³ρg,

где α₁ — коэф. гидр-х сопр-ий в маниф-де, не зав-ий от глубины скважины; α₂— коэф. гидр. сопр-ий в БТ, КП, зав-ий от длины колонны L

Гидр-ая мощ.,подвод-ая к на­садкам дол-а: ΔР_ГД=Δр_ДQ=р_НQ-(α₁+α₂L)Q³ρg.

Для ↑ N_ГД необх-мо ↑ коэф. передачи мощн. на забой:

Мощность привода ротора:N_p=N_T+N_x._вp+N_Д

где N_T—мощн., затрач-ая на преод-е сопр-ий в трансмиссии, N_x._вр- мощн. на холостое вр-е БК в р-ре с тр-ем о стенки ствола скв-ы; Nд-мощн. на вр-е долота (разруш-е породы, трение о стенки и в опорах шарошек).

При прим-ии ПИР N_T может оцениваться по ф-ле Б.М.Плюща:N_T = an^1,5

(а = 0,003 кВт/(об/мин); n- частота вращения ротора, об/мин).

По формуле В. С. Федорова опр-ся Nх.вр.: Nх.вр=α·ρ·g·L·d²_н·n^1,7

где а — коэф(1,9·10^-2 -4,7-10^-2 при α 0-25°, L и d_Н — дл. и нар.диам. БТ, м.

N_Д=N_р-N_т-N_х.вр.

Мощность N_Д может быть оценена по известному из опытов и анализа промыслового материала значению удельного момен­та, приходящегося на единицу осевой нагрузки, по формуле: N_Д = (M_Х.ВР.+M_УДG)n,

N_Д,N_Х.ВP опр-ся экспер-но по измер-ям М_КР с помощью моментомеров. Из фор­-л и факт-е данные измер-ий показ-т сильное отри­ц-е влияние n, d_тр, Lк на коэф. передачи мощн. на забой и на мощн-ть на долото:kM=1-(N_T+NХ._ВР)/N_Р