3.11.3 Расчет частоты вращения породоразрушающего инструмента
Каждому классу пород и типу долот соответствуют свои оптимальные частоты вращения инструмента, при которых разрушение горных пород максимально. Расчет частоты вращения для шарошечных долот производится из условий:
• создания оптимальной линейной скорости на периферийном венце шарошки;
• по времени контакта зубьев долота с горной породой;
• по стойкости опор.
Так как приближенные к оптимальным являются расчеты для безопорных долот, то они будут применены в процессе подсчетов по формуле:
об/мин,
(3.73)
где Vл–рекомендуемая линейная скорость на периферии долота, м/с;
Dд – м.
Для шарошечных долот линейная скорость принимается:
в породах М – 3,4-2,8 м/с;
в породах МС – 2,8-1,8 м/с;
в породах С – 1,8-1,3 м/с;
в породах СТ – 1,5-1,2 м/с;
в породах Т – 1,2-1,0 м/с;
в породах К – 0,8-0,6 м/с.
Далее представлены непосредственно расчеты с учетом формулы (3.69) для каждого интервала пород поочередно соответственно:
Частота вращения на интервале 0-20 метров для долота: 762
(об/мин)
(об/мин)
Частота вращения на интервале 20-200 метров для долота: 603
(об/мин)
(об/мин)
Частота вращения на интервале 200-4680 метров для долота: 490
(об/мин)
(об/мин)
Частота вращения на интервале 4680-5245 метров для долота: 349,2
(об/мин)
(об/мин)
Частота вращения на интервале 5245-6479 метров для долота: 244,5
(об/мин)
(об/мин)
3.11.5 Расчет расхода количества жидкости на долото
Расчет расхода количества жидкости на долото осуществляется по формуле:
Q=F3·(0,043÷0,065) (л/сек) (3.74)
где F3 – площадь сечения забоя, см2.
Площадь сечения забоя в свою очередь находится по формуле:
(см2)
(3.75)
Преступим непосредственно к расчетам с учетом формул (3.70) и (3.71) для каждого интервала пород поочередно соответственно:
Расход количества жидкости на интервале 0-20 метров для долота: 762 М-Ц-НУ.
(л/сек)
(л/сек)
Расход количества жидкости на интервале 20-200 метров для долота: 603
(л/сек)
(л/сек)
Расход количества жидкости на интервале 200-1950 метров для долота: 349,2
(л/сек)
(л/сек)
Расход количества жидкости на интервале 1950-4200 метров для долота: 349,2
(л/сек)
(л/сек)
Расход количества жидкости на интервале 200-1950 метров для долота: 244,5
(л/сек)
(л/сек)
3.8.4 Проектирование и расчет бурильных труб
Диаметр обсадной колонны под направление равен 660,4 мм, для нее выбираем стальные бурильные трубы диаметром 168 мм. Для бурения данного интервала выбираем бурильные трубы с высаженными внутрь концами.
Тех.характеристика:
Наружный диаметр: 168,3мм;
Толщина стенки: 10мм;
Наружный диаметр муфты: 197мм;
Внутренний диаметр: 148,3;
Масса 1м трубы: 39кг.
Замок – ЗШ-203, замковая резьба З-171.
Последующим является выбор бурильной колонны под кондуктор. Диаметр предыдущей обсадной колонны равен 660,4 мм, для бурения данного интервала выбираем бурильную трубу диаметром 168 мм. Здесь будем использовать бурильные трубы с высаженными внутрь концами, уплотнение в резьбовой части придает более надежное и плотное соединение труб, так как в данном случае для создания осевой нагрузки мы будем использовать УБТ (утяжеленные бурильные трубы).
Тех.характеристика:
Наружный диаметр: 168,3мм;
Толщина стенки: 9мм;
Наружный диаметр муфты: 197мм;
Внутренний диаметр: 148,3;
Масса 1м трубы: 35,3кг.
Далее является выбор бурильной колонны под промежуточную колонну(1). Диаметр предыдущей обсадной колонны равен 530 мм, для бурения данного интервала выбираем бурильную трубу диаметром 168 мм. Здесь будем использовать бурильные трубы с высаженными внутрь концами, как и в предыдущих случаях.
Тех.характеристика трубы:
Наружный диаметр: 168,3мм;
Толщина стенки: 9мм;
Наружный диаметр муфты: 197мм;
Внутренний диаметр: 150,3;
Масса 1м трубы: 35,3кг;
Далее производим выбор бурильной колонны под промежуточную колонну(2). Диаметр предыдущей обсадной колонны равен 377 мм, для бурения данного интервала выбираем бурильную трубу диаметром 140 мм. Для данного интервала учитывая ФМС горных пород слагающих данный интервал, а так же применение забойного двигателя, то необходимо акцентировать внимание на то, что важным фактором является расход промывочной жидкости, от которой будет зависеть частота вращения и степень эффективной очистки забоя от шлама. Поэтому применим бурильные трубы с высаженными наружу концами и стабилизирующими поясками, так как данный тип трубы за счет увеличение резьбовой части с внешней стороны, увеличивают проходной внутренний диаметр труб. Поэтому отсутствует сужение внутреннего диаметра, что положительно влияет на работу забойного гидравлического двигателя.
Тех.характеристика:
Наружный диаметр: 140мм;
Толщина стенки: 9мм;
Наружный диаметр муфты: 154мм;
Внутренний диаметр: 121,7;
Масса 1м трубы: 29,0кг;
Завершающим этапом является подбор бурильной трубы под эксплуатационную колонну. Диаметр предыдущей обсадной колонны равен 273,1 мм. Для нее выбираем бурильную трубу диаметром 127 мм. Здесь будем использовать бурильные трубы высаженными внутрь концами со стабилизирующими поясками. Так как данный интервал бурится при помощи забойного двигателя, то нет необходимости применять трубы с приваренными концами, была вероятность применения труб с высаженными наружу концами и стабилизирующими поясками, но такого типа данного диаметра не существует. Так же интервал с 4725 – 5245 наклонный, высаженные наружу трубы не совсем пригодны для наклонного бурения.
Тех.характеристика:
Наружный диаметр: 127мм;
Толщина стенки: 9мм;
Наружный диаметр муфты: 26,2мм;
Внутренний диаметр: 109,0мм;
Масса 1м трубы: 29,0кг;
3.8.5 Проектирование и расчет ведущей трубы
Проектом предусмотрен выбор ведущей трубы ТВКП-140 (ГОСТ 631-75); с коническим стабилизирующим пояском с конусностью 1:32 Поясок протачивается на стандартной roрячекатаной ведущей трубе квадратного ,сечения .(по ТУ 14-3-126-73)
Диаметры переводника:
Верхний – 203 мм.
Нижний – 178 мм.
Длина ведущей трубы: 14 500 – 17 000 мм. Обозначение замковой резьбы переводника:
Верхнего – 171Л мм.
Нижнего – 147 мм
Тип переводника : ПВНК-140, 3-147
Выбор данной ведущей трубы характеризуется ее конструкцией. Прочность и герметичность конструкций резьбового соединения обеспечивается конической резьбой трапецеидального
профиля ТТ и стабилизирующим пояском конусностью 1 :32. Поясок протачивается на стандартной roрячекатаной ведущей трубе квадратного ,сечения .(по ТУ 14-3-126-73). Нижний и верхний переводники ПВВК и ПВНК должны изготовляться из стали марок 40ХН или 40ХН2МА (ГОСТ 4543-71) с механическими свойствами после термообработки по ГОСТ 5286-75. Верхний переводник имеет левое направление резьбы, для предотвращения самопроизвольного развинчивания ведущей трубы от колонны бурильных труб.
3.8.6 Подбор переводников
Является очень важным этапом, в связи с чем весь выбор будет происходить согласно установленным ГОСТ с указанием последнего.
1. Переводники входящие в компоновку бурильной колонны для интервала 5245-6479 м:
Ведущая труба ТВКП-140
ПВ 203х4-171Л - Тип резьбы по ТУ 14-3-126-73: З-171Л.
ПН 178х4-147 -Тип резьбы по ТУ 14-3-126-73: З-147.
Бурильная колонна ТБВК-127
Обозначение типоразмера замка по. ГОСТ 631-75: З-133
Переводник по ГОСТ 5286-75: П 147/133
Обратный клапан КОБ 155-3-133
Тип резьбового соединения: З-133.
Переводник по ГОСТ 7360-82: ПМ 133/121.
Утяжеленная бурильная труба УБТС-146
Тип резьбы по ТУ 51-774-77: З-121
Переводник по ГОСТ 5286-75: 133/121
В целях плавного перехода на малый диаметр от долота к УБТ необходимо подобрать еще один УБТ для создания ступенчатости.
Утяжеленная бурильная труба УБТС-178
Тип резьбы по ТУ 51-774-77: З-121
Переводник по ГОСТ 5286-75: 121/121
Калибратор спирально-лопастной КЛСН-244,5СЗ (со спиральными лопастями)
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-147
Переводники по ГОСТ 5286-75: П 121/147.
Турбобур-отклонитель ТО2-152 (ARCHER)
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-117
Переводник по ГОСТ 7360-82: П 117/147
Долото бурильное трехшарошечное 244,5 Т-ГВ
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-88
Переводник по ГОСТ 7360-82: ПМ 117/88.
2. Переводники входящие в компоновку бурильной колонны для интервала
4680-5245 м:
Ведущая труба ТВКП-140
ПВ 203х4-171Л - Тип резьбы по ТУ 14-3-126-73: З-171Л.
ПН 178х4-147 -Тип резьбы по ТУ 14-3-126-73: З-147.
Бурильная колонна ТБВК-140
Обозначение типоразмера замка по ГОСТ 631-75.: ЗН-172.
Переводник по ГОСТ 5286-75: П 147/172.
Утяжеленная бурильная труба УБТС-203
Тип резьбы по ГОСТ 50864: З-161.
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 172/161.
Калибратор спирально-лопастной КЛСН-269,9СТ (со спиральными лопастями)
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-171
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 161/171.
Утяжеленная бурильная труба УБТС-203
Тип резьбы по ГОСТ 50864: З-161.
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 171/161.
Калибратор спирально-лопастной КЛСН-269,9СТ (со спиральными лопастями)(5)
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-171
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 161/171.
Утяжеленная бурильная труба УБТС-203(5)
Тип резьбы по ГОСТ 50864: З-161.
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 171/161.
Турбобур-отклонитель ТО2-152
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-117
Переводник по ГОСТ 7360-82: ПМ 161/147
Долото бурильное трехшарошечное 349,2 Т-ГАУ-R416
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-152
Переводник по ГОСТ 7360-82: ПМ 147/152.
3. Переводники входящие в компоновку бурильной колонны для интервала
200-4680 м:
Ведущая труба ТВКП-140
ПВ 203х4-171Л - Тип резьбы по ТУ 14-3-126-73: З-171Л.
ПН 178х4-147 -Тип резьбы по ТУ 14-3-126-73: З-147.
Бурильная колонна ТБВК-168,3
Обозначение типоразмера замка по ГОСТ 631-75: ЗН-197(замковая резьба – 152)
Переводник по ГОСТ 7360-82: П 147/152.
Утяжеленная бурильная труба УБТС2-254
Тип резьбы по ГОСТ 50864: З-171.
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 152/171.
Калибратор спирально-лопастной КЛСН-349,2СЗ (со спиральными лопастями)(6)
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-152
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 161/152.
Утяжеленная бурильная труба УБТС2-254(6)
Тип резьбы по ГОСТ 50864: З-161.
Переводники по ГОСТ 7360-82: П 152/161.
Калибратор спирально-лопастной КЛСН-243МС (со спиральными лопастями)
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-201
Переводник по ГОСТ 7360-82: П 171/201.
Долото бурильное трехшарошечное 490 Т-ГАУ-R321
Тип резьбы по ГОСТ 28487-90: З-152
Переводник по ГОСТ 7360-82: ПМ 201/201.