4. Расчет частот вращения для станка колонкового бурения.

Основой для расчета минимальной и максимальной значений частот вращения служат нижнее и верхнее значения рациональных окружных скоростей, породоразрушающих инструментов (ПРИ), а также их диаметры, определяемые типовой конструкцией скважин.

где и соответственно максимальный и минимальный диаметры ПРИ.

Для реализации необходимо ее сравнение с полученной из энергетических соображений, рассчитываемой из уравнения баланса мощности при длине бурового снаряда, равной номинальной глубине скважины (аналогично методике, изложенной в пункте 3 настоящего пособия).

При определении учитывают все типоразмеры ПРИ, применяемых при бурении скважины типовой конструкции (исключением может быть ПРИ для бурения под направляющую трубу).

Для наиболее распространенных типов ПРИ (в м/с), используемых при бурении разрушенных, абразивных или весьма твердых пород, имеются следующие значения:

твердосплавные коронки и лопастные долота 0,5-0,6;
алмазные коронки и шарошечные долота 0,4-0,5;
твердосплавные коронки со среднечастотными гидроударниками 0,10- 0,12.

При определении следует принять, что перекрываемая первой обсадной колонкой часть разреза представлена мягкими породами, содержащими твердые прослойки, включения гравия гальки и т.п.

Значения (в м/с):

алмазные коронки при бурении монолитных малоабразивных пород 3-5.
твердосплавные коронки 1,5-2,0;
твердосплавные коронки при использовании среднечастотных гидроударников ... 0,60÷0.80;
шарошечные долота 1,2-1,4.

Максимальную частоту вращения определяют в соответствии с требованиями технологии алмазного бурения. Ее целесообразно рекомендовать для реализации, если она не превосходит значения найденного по формуле:

где - максимальная часть вращения бурового снаряда номинальной длины (на конечной глубине скважины), мин^-1, мощность на холостое вращение бурового снаряда номинальной длины при частоте вращения кВт; N - номинальная мощность двигателя бурового станка, кВт.

Рекомендуемое число частот вращении 8 ≤ к ≤ 12. Каждая из ступеней определяется зависимостью:

В табл. 4 Приложения приводятся варианты контрольного задания «Расчет частот вращения для станка колонкового бурения».

Пример 5.Рассчитать частоты вращения для станка колонкового бурения при следующих условиях глубина скважины 800 м; глубина спуска обсадных труб (в м): 127/117-50; 89/79-90; 73/63-175; типоразмер бурильных труб ССК-59; диаметр коронки (в мм.) 59/35; осевая нагрузка (в кН) 16 кН мощность двигателя станка (в кВт) 30; максимальная частота вращения бурового снаряда номинальной длины п₃ = 726 мин^-1.

Решение.Для заданной конструкции скважины бурение на указанных интервалах предусматривается осуществлять в интервале 0-50м - лопастным долотом 132мм; 50-90м - лопастным долотом 93мм; 90-175м - шарошечным долотом 76мм и в интервале 175-800 м алмазной коронкой 59мм.

Примем для лопастных долот в интервалах 0-50м и 50-90м (= 0,6м/с; для шарошечного долота в интервале 90-175м = 0,4м/с и для алмазной коронки = 0,5м/с.