Проектирование режима бурения.

Под режимом бурения понимают комплекс субъективных факторов, которые определяют эффективность работы породоразрушающего инструмента на забое скважины. Каждый из этих факторов называется режимным параметром.

В качестве основных режимных параметров можно выделить следующие: нагрузка на долото Pд, кН; частота вращения инструмента n, мин.1; расход промывочной жидкости Q, л/с; тип и качество циркуляционного агента.

Режимные параметры можно подразделить на две группы:

1) первичные режимные параметры, или параметры управления;

2) вторичные режимные параметры, или параметры контроля.

Первичные параметры поддаются произвольному регулированию с целью управления процессом бурения. Параметры второй группы находятся в зависимости от конкретных условий в скважине или в случае применения забойных двигателей определяются характеристикой привода.

Сочетание режимных параметров бурения, которое обеспечивает наилучшие показатели углубления скважины, наиболее высокую эффективность работы породоразрушающего инструмента и необходимое качество буровых работ с использованием имеющегося оборудования, называется оптимальным режимом бурения. Такой режим бурения устанавливают для конкретных геологических условий с учетом характеристик имеющегося оборудования для наиболее эффективного его использования.

Расчет параметров режима бурения ведется для каждой выделенной пачки горных пород применительно к конкретному типу долота и способу бурения.

Интервал 0-40 м:

Долото = 393,7 СЗ-ЦВ (см. расчет № 6.1, таб.№ 7.2);

Вертикальный участок Нв=40 м (см.расчет профиля скважины, пункт № 6.1)

Промывочная жидкость - ГРА, ρ=1180 кг/м3 (см.таб № 6.2.);

Тип привода – ротор;

КНБК = 393,7 СЗ-ГВУ + ЖЦ – 384 + УБТ –178 -8м+Ц-385+УБТ-178+ ТБПК 127×9;

Интервал 40 -180 м:

Долото = 295,3 МСЗ-ГВУ (см. расчет № 6.1, таб.№ 7.2);

Вертикальный участок Нв=140 м (см.расчет профиля скважины, пункт № 6.1)

Промывочная жидкость - тех. вода, ρ=1050 кг/м3 (см.таб № 6.2.);

Тип привода – ТРШ-195;

КНБК: = 295,3 МСЗ-ГВУ+ 8КС- 295 + ТРШ-195 + ЖЦ -288 + УБТ -178 + ТБПК 127×9;

Согласно рассчитанной мощности на долоте для эффективного разрушения горной породы выбираем турбобур ТРШ-195 со стендовыми характеристиками:

N = 63 кВт, Q = 28- 32 л/с, n_хс= 250 об/мин, , Рр=4,1-5,3 МПа, = 9000 нм, р = 1200кг/м, G = 2300 кг, L = 12100 мм.(см таб 6.11)

п_х=250*35/32=273об/мин

где - тормозной момент.

Мт=9000﴾1050*35²/1200*32²﴿=9421н*м

Удельный момент для долота диаметром 295,3 мм (категория твердости 4-5):(согласно Таблицы 6.19.)

Муд =13,9 Нм/кН Руд=7кН/см Рд= Руд*Дд =7*29,53=206кН

п=273 ﴾1- ﴾13,9*206/9421 ﴿ ﴿=191об/мин

Интервал 180-1100 м.

Долото = 215,9 ТЗ-ГН(см. расчет № 6.1, таб.№ 7.2);

Вертикальный участок Нв=920 м (см.расчет профиля скважины, пункт № 6.1.)

Промывочная жидкость - тех. вода, ρ=1050 кг/м3(см.таб № 6.2.);

Тип привода – 3 ТСШ1-195;

КНБК: = 215,9 ТЗ-ГН +3 ТСШ1-195 + УБТ – 178 + ТБПК 127×9;

где - расход промывочной жидкости, м3/с;

- коэффициент, учитывающий увеличение диаметра скважины;

- диаметр скважины;

- диаметр бурильных труб;

- скорость восходящего потока;

По графику определяем удельную нагрузку для пород V – VI категорий – 8 кН/см. Согласно Рис 6.1.

Рассчитаем крутящий момент и мощности на долоте.(см.главу 2.3.1)

Мощность для вращения долота :

N=π /30; (3.7)

Крутящий момент на долоте :

= D; (3.6.)

= 0,026 Нм/кН*мм; = 170 кН;

= 0,026*170*215,9 = 954,3 Н*м

N = 3,14*0,026*954,3/30=40 кВт

Согласно рассчитанной мощности на долоте для эффективного разрушения горной породы выбираем турбобур 3ТСШ1-195 со стендовыми характеристиками:

N = 55 кВт, Q = 30- 35 л/с, n_р= 380 об/мин, = 650об/мин, Мт= 2950, = 2950м, Р = 3,5 – 4 МПа, G = 4850 кг, L = 25905 мм.(см таб 6.11)

Выбор расхода бурового раствора и рабочего давления буровых насосов.

Для обеспечения нормальной работы 3ТСШ1-195 расход бурового раствора , принимаем равным 0,35 м³/с. Такой расход может быть получен при работе двух насосов БРН -1,(см. Таб -5.6.) оснащенных втулками диаметром 0,150 мм при = 1, P/Q = 14,1/20,8 МПа/л*с

где - коэффициент заполнения насоса принимаем 0,85.

Q=0,85*2*20,8=35л/с

Если известен тип ГЗД двигателя, то параметры режима бурения рассчитывают следующим образом.

Осевая нагрузка на долото определяется так же, как и при роторном бурении.

Расход промывочной жидкости определяется исходя из механических свойств горных пород и площади кольцевого пространства между бурильными трубами и стенками скважины. Для каждого интервала одного диаметра в соответствии с принятой конструкцией скважины рассчитываются рациональные значения расхода промывочной жидкости.

Для расчета частоты вращения используется методика, учитывающая реальные значения расхода промывочной жидкости и других буровых параметров.

Для определения фактической частоты вращения 3ТСШ1-195 находим ; ; n _х=650об/мин,Мт=2950н*м

С учетом зависимостей находим фактические значения частоты вращения холостого вращения и тормозного момента на валу турбобура при

Частота вращения определяется по формуле

где - частота вращения при холостом ходе турбобура;

- удельный момент на долоте;

- тормозной момент турбобура.

Величины и определяются с учетом фактических характеристик для данного интервала бурения расхода и плотности промывочной жидкости по зависимостям.

где - частоты вращения вала винтового;

- фактический расход промывочной жидкости;

- расход промывочной жидкости.

п_х=650*35/35=656об/мин

где - тормозной момент.

Мт=2950﴾1050*35²/1200*35²﴿=2710н*м

Удельный момент для долота диаметром 215,9 мм (категория твердости V-VI):(согласно Таблицы 6.19.)

п=656﴾1- ﴾7,9*172/2710﴿ ﴿=328об/мин

Интервал 1100-1560м

Dд=215,9 ТЗ-ГНУ(см. расчет № 6.1, таб.№ 7.2);

Промывочная жидкость - тех. вода, ρ=1050 кг/м3(см.таб № 6.2.);

Тип привода – Д4М-195;

Согласно рассчитанной мощности на долоте для эффективного разрушения горной породы выбираем турбобур Д4М-195 со стендовыми характеристиками:

N = 83 кВт, Q = 25- 35 л/с, n_хс= 324 об/мин, , Рр=6,3-7,2 МПа, = 9600 нм, р = 1400кг/м, G = 1200 кг, L = 6800 мм.(см таб 6.11)

п_х=324*35/35=324об/мин

где - тормозной момент.

Мт=9600﴾1050*35²/1400*35²﴿=6857н*м

Удельный момент для долота диаметром 215,9 мм (категория твердости V-VI):(согласно Таблицы 6.19.)

п=324 ﴾1- ﴾7,9*172/6857 ﴿ ﴿=259об/мин