1.6 Визначення оптимальних швидкостей спуску і підйому

Визначаємо середню механічну швидкість гака при спуску та підйомі бурильної колони, м/год

, (1.45)

, (1.46)

де - довжина спущених і піднятих бурильних труб за рейс або за весь час проведення свердловини.

- машинний час спуску, год;

- машинний час підйому, год.

Максимальна швидкість гака обмежується вимогами техніки безпеки і має вигляд, м/с

, (1.47)

де - довжина свічки, м

.

Максимальна механічна швидкість підйому гака обмежується найбільшою швидкістю намотування каната на барабан для забезпечення рівномірного його складування, м/с

.

Швидкість змотування допускається, м/с

.

Для сучасних бурових установок середній час, що забезпечує спуск і підйом 1000 м бурильної колони протягом однієї години, становить, м/с

.

Середня механічна швидкість підйому гака знаходиться за формулою, м/год

, (1.48)

Знайдемо машинний час підйому гака, год

, (1.49)

- час затрачений на підйом колони разом із допоміжним часом, що затрачується на машинно-ручні операції бурильних труб, ОБТ і заміну долота, с

;

;

;

;

- час, затрачений на машинно-ручні операції бурильних труб (розгвинчування, установка), ОБТ, заміну долота, с

, (1.50)

_де - число свічок бурильних труб;

- число свічок ОБТ;

=60 с – допоміжний час на машино-ручні операції бурильних труб;

=90 с – допоміжний час на машино-ручні операції з ОБТ;

=800 с – час заміни долота.

Кількість свічок визначається за формулою, м;

, (1.51)

_де - довжина свічки, м

;

;

;

.

,

,

,

.

;

;

;

.

;

;

Отже, середня механічна швидкість підйому гака має значення, м/год

;

;

;

Визначаємо час затрачений на операції при спуску, с

_{, (1.52)}

, (1.53)

;

;

;

.

;

;

;

.

Середня механічна швидкість опускання гака знаходиться за формулою, м/год

; (1.54)

;

;

;

.

Мінімальна механічна швидкість, м/с;

, (1.55)

;

;

;

.

Формула більш точна для великої кількості свічок. Максимальна механічна швидкість гака при підйомі обмежується також можливостями оператора зупинити гак на заданій висоті і маніпулювати ним при підйомі.

Практикою встановлено: = 1,4…1,8 м/с. Мінімальна технологічна швидкість підйому встановлюється технологами-буровиками залежно від призначення бурової установки і її класу = 0,1…0,2 м/с, завжди менше від мінімальної механічної швидкості .

1.7 Кінематика підйомної системи

Середня швидкість руху ведучої гілки талевої системи при підйомі на довжину однієї гілки, м/с

; (1.56)

;

;

;

.

Середня частота обертання барабана лебідки при підйомі, об/хв.

, (1.57)

- середній діаметр навивання каната, м.

, (1.58)

де - мінімальний діаметр навивання каната, м;

- найбільший діаметр навивання каната, м;

, (1.59)

- діаметр бочки барабана, м;

- діаметр каната, м;

,

, (1.60)

де z – число шарів навивання каната;

- коефіцієнт зменшення діаметра навивання за рахунок зменшення та укладання каната =0,93…0,95.

,

,

;

;

;

.

Після визначення частоти обертання шківів, знаючи час СПО, можна знайти сумарну кількість обертів (циклів) підшипників шківів, які необхідні при їх виборі і розрахункові.

Визначаємо середній машинний час спуску бурильної колони на довжину однієї свічки, с

, (1.61)

де - період розгону, в цей час гак збільшує швидкість руху, с;

- період сталого руху, с;

- період гальмування, с;

Відповідно до дослідних даних при довжині свічки 25…27 м складає:

• при не завантаженому елеваторі =20…30 с;

• при вазі бурової колони 500…800 кН =10…15 с;

• при вазі бурової колони 200…500 кН =8…10 с.

Період сталого руху при спускові залежить від середньої швидкості спуску, с

, (1.62)

де - довжина ходу гака, м.

, (1.63)

де - коефіцієнт, що враховує відношення ходу гака до довжини свічки =1,01…1,02;

_,

- шлях гака при гальмуванні, м. =0,5…6 м;

- середня механічна швидкість спуску гака, м/год

Час гальмування колони при спускові, с

, (1.64)

Отже, середній машинний час спуску бурильної колони на довжину однієї свічки складає, с