1.2 Перевірка реалізації запроектованих величин осьового навантаження на долото і швидкості його обертання

Вибрані величини осьового навантаження на долото та швидкості його обертання перевіряють за крутним моментом. Його величина не повинна перевищувати момент, що передається ротору, і створювати небезпечні напруження в бурильній колоні.

, (1.9)

де – момент, який передається ротору, Н·м;

– крутний момент, переданий на бурильну колону, Н·м:

, (1.10)

де – момент холостого обертання бурильної колони, Н·м;

– момент на долоті, Н·м:

, (1.11)

де – момент, який не залежить від осьового навантаження.

– питомий момент на одиницю навантаження, м.

Для шарошкових доліт питомий момент визначається:

, (1.12)

де – емпіричний коефіцієнт: для м’яких порід ; для порід середньої твердості ; для твердих порід .

Для алмазних і твердосплавних доліт питомий момент в 1,5-2,0 рази, а для лопатевих доліт ріжучого типу в 2,0-2,5 рази більший, ніж для шарошкових доліт того ж діаметру. Для шарошкових доліт з негерметизованими опорами наближено знаходять:

. (1.13)

Для доліт з герметизованими опорами:

. (1.14)

Момент на холосте обертання бурильної колони :

М_{хо і}=b ∙ρ_пр ω^0,7d_i² l_i, (1.15)

де b – коефіцієнт, який залежить від ступеня викривлення свердловини (табл. 1.4);

Таблиця 1.4 – Значення коефіцієнта "b"

Кут викривлення	0-2°	3-5°	6-9°
Значення коефіцієнта "b"	0,99 10-2	(1,13-1,44)∙10-2	(1,54-1,71)∙10-2
Кут викривлення	10-16°	17-25°	26-35°
Значення коефіцієнта"b"	(1,7.6-2;01)∙10-2	(2,03-2,3)∙10-2	(2,38-2,61)∙10-2

d_i – зовнішній діаметр бурильної колони, м;

l_i – довжина бурильної колони, м.

, (1.16)

де – паспортне значення моменту, який передається на ротор;

– момент, який витрачається на подолання опорів в наземній системі передач від двигуна до ведучої труби.

Значення – береться з технічної характеристики бурової установки.

(1.17)

де – дослідні коефіцієнти;

– при приводі ротора через лебідку;

– при приводі ротора безпосередньо через редуктор, .

Якщо , то необхідно знайти допустиму глибину буріння при розрахованих осьовому навантаженні і швидкості обертання.

Приклад проектування

Запроектувати параметри режиму буріння роторним способом і провести перевірку їх реалізації:

• типорозмір долота ІІІ 215,9 Т–ГВУ;

• допустиме осьове навантаження на долото [G]=300 кН;

• коефіцієнт кавернозності k =1,1;

• зовнішній діаметр попередньо спущеної обсадної колони d_з.пр= 245 мм;

• товщина стінки труб обсадної колони δ_пр= 8,9 мм;

• довжина обсадної колони L_пр= 1900 м;

• паспортна потужність ротора N= 370 · 10Вт;

• мінімально необхідний часу контакту зуба долота з породою t= 5,6 · 10с;

• максимальна кількість зубів на периферійному вінці шарошки Z = 23;

• твердість гірської породи за штампом p= 1350 МПа;

• питома витрата промивальної рідини q= 0,4 ;

• швидкість руху промивальної рідини в кільцевому просторі υ= 0,81 ;

• крутний момент на долоті = 6425 Н·м;

• момент холостого обертання бурильної колони =1985 Н·м;

• довжина бурильної колони L_БТ=3000 м;

Проектування осьового навантаження на долото

Визначимо G_д при g= 11 · 10, K= 0,78 та F= 233 мм.

G= 11×10· 0,2159 = 237,490·10 (Н).

G= 0,78 · 1350 · 10 · 233 · 10= 245,349· 10(Н).

Для виконання умови: G≤ [G]. приймаємо осьове

= 240 · 10Н.

Проектування швидкості обертання долота

d==0,1349 (м). ω==30,489 (c).

Швидкість обертання долота вибираємо, виходячи з характеристики ротора бурової установки n= 60 хв.

Відповідно до цього ω= = = 6,28 (с).