Тема 7:Параметры режима бурения..

Практическое занятие №13:Расчет параметров режима бурения для

выделенных пачек горных пород применительно

к конкретному типу долота и способу бурения.

Цель работы: Расчет параметров режима бурения при турбинном способе

бурения

Исходный материал: ГТН, исходные данные.

Ход выполнения работы:

4. Краткое объяснение преподавателем методики расчета задач.

5. Самостоятельное изучение теоретического материала 13.

6. Выполнение расчета по заданию, заданным преподавателем.

Теоретический материал 13:

13.2. Турбинное бурение

В отличие от роторного способа в турбинном бурении изменение од­ного из параметров сразу оказывает влияние на другие, поскольку ра­бочая характеристика турбобура связывает ряд параметров. Например, повышение нагрузки на долото вызывает рост крутящего момента и скорость вращения падает. Если регулируют расход промывочной жидкости, то скорость вращения изменяется примерно прямо пропор­ционально расходу. Если необходимо повысить расход и сохранить неизменной скорость вращения вала турбобура, то надо повысить осе­вую нагрузку.

Если расход промывочной жидкости и давление на насосе остаются неизменными, то скорость вращения снижается с повышением пла­стичности горных пород (т.е. с ростом моментоемкости) и, напротив, скорость вращения повышается, если встречаются хрупкие и твердые породы. Таким образом, частота вращения при турбинном бурении изменяется автоматически.

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. При турбинном бурении необходимо выбрать рациональные типы турбобуров для конкретного интервала бурения в соответствии с при­нятой конструкцией скважины и свойствами горных пород.

Таким образом, основная задача проектирования режима турбинно­го бурения заключается в установлении режима работы насосов, под­боре типов турбобуров и осевой нагрузки на долото для различных интервалов по глубине скважины для получения наиболее высоких показателей бурения.

Если известен тип турбобура, 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 по формуле (12.6).

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

Частота вращения определяется по формуле

(13.27)

где n_x – частота вращения при холостом ходе турбобура, мин ; M_уд – удельный момент на долоте, Н⋅м/кН; М_т – тормозной момент турбобу­ра, Н⋅м.

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

(13.28)

(13.29)

где n_x.c, M_т.с, Q_c и ρ_с – табличные данные стендовых характеристик час­тоты вращения вала турбобура, тормозного момента, расхода и плот­ности промывочной жидкости соответственно; Q и ρ – фактические расход и плотность промывочной жидкости.

Данные по всем видам турбобуров приведены в табл. 5.2; 5,3; 5.4 и 12.16, фрагмент таких данных – в табл. 13.18.

Значения удельного момента для долот различного диаметра и по­род различной твердости приведены в табл. 13.19.

Т а б л и ц а 1318

Тип турбобура	Qc, дм3/с	Рс, г/см3	nx.c, мин–1	Мт.с, Н-м
А9Ш	45	1,2	830	6140
А7Ш	20	1,2	950	1470
3ТСШ-240	34	1,2	900	6640
3ТСШ-195	24	1,2	1060	3630
ТС56-240	40	1,0	1060	5040

Примечание. Часто в справочных таблицах не указывается р_с. Это означает, что стендовые характеристики снимались при прокачке водой, т.е. р_с = 1 г/см³.

Т а б л и ц а 13.19

Диаметр	Удельный мо	мент на долот	долоте на(Н.м/кН) по к	(Н*м/кН0	по категориям твердости пород,
долота, мм	I– II	III– IV	V– VI	VII	VIII
120,6	9,5	6,9	4,4	2,8	1,9
139,7	11,0	8,1	5,2	3,3	2,2
149,2(151)	11,9	8,7	5,5	3,6	2,4
165,1	13,0	9,5	6,1	3,9	2,6
190,5	15,0	11,0	7,7	4,5	3,0
215,9	16,9	12,4	7,9	5,1	3,4
244,5	19,3	14,2	9,0	5,8	3,9
269,9	21,2	15,6	9,9	6,4	4,3
295,3 320	23,3 25,2	17,1 18,5	10,8 11,8	7,0 7,6	4,7 5,1

Характеристики удельного момента для долот, не указанных в табл. 13.19, находятся методом интерполяции либо по зависимости

(13.30)

1. где D_д1 – исходный диаметр долота, мм; D_д2 – фактический диаметр долота, мм; M_уд1 – табличные значения удельного момента для исход­ного долота соответствующей категории твердости породы, Н⋅м/кН; M_{уд 2} – искомая величина удельного момента для фактического диа­метра долота и данной твердости горной породы, Н⋅м/кН.

   Пример13.3. Рассчитать параметры режима бурения при проходке пород V–VI кате­гории твердости долотом диаметром 269 мм с использованием турбобура А9Ш, буриль­ных труб диаметром 140 мм и промывочной жидкости плотностью 1,3 г/см³.

   Р е ш е н и е.

   1. По графику (см. рис. 12.1) определяем удельную нагрузку для пород V–VI катего­рий – 8 кН/см. Тогда р_д = 8⋅26,9 = 216 кН.Расход промывочной жидкости согласно формул

   Расход промывочной жидкости согласно формуле (12.6) и графику скорости восхо­дящего потока (см. рис. 12.1):

3. Для определения фактической частоты вращения турбобура А9Ш из табл. 13.18 находим Q _с = 45 дм³/с; р_с = 1,2 г/см³; n _x.c = 830 мин-¹; M_тс = 6140 Н м.

С учетом зависимостей (13.28) и (13.29) находим фактические значения частоты вра­щения холостого вращения n _x и тормозного момента M_т на валу турбобура при Q = 42 дм³/с и р= 1,3 г/см³

По табл. 13.19 находим удельный момент для долота диаметром 269 мм (категория твердости V–VI):

По формуле (13.27) определяем фактическую частоту вращения долота при осевой нагрузке 216 кН:

Контрольные вопросы.

1.Что понимается под режимом бурения.

2. Как подразделяются режимные параметры.

3. Для каких интервалов ведется расчет режимных параметров.

4. Как рассчитывается осевая нагрузка на долото при роторном бурении.

5. Как рассчитывается осевая нагрузка на долото при турбинном бурении.

6. Из чего рассчитывается расход промывочной жидкости.

7. По каким параметрам рассчитывается частота вращения.