Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.45 Mб
Скачать

Р е ш е н и е . Для определения предельной глубины бескернового бурения при заданных режимных параметрах воспользуемся формулой (101)/

=30*0.85 - 0.15.Q .785-9.32 0,92 .Щ -6 .1,2.6,35^.130^130'

П р и п е р 4.

Рассчитать предельную глубину бурения шарошечным долотом диаметром 93 мм при режимных параметрах, данных в приложении 3.

Расход глинистого раствора

Q = 110 л/мин. Станок СМ-800Д,

мощность дизеля типа СВД-14А 75 л .с .

 

 

 

 

Р е ш е н и е

. При дизельном приводе мощность дизеля рас­

ходуется на привод насоса и станка,

поэтому исходным для реше­

ния задачи является уравнение (94)

 

 

 

 

 

NЁіІЕ + Nх.в

N

)

,

л.<

 

 

= 1,36 (

 

І с т

 

нас /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В это уравнение входят два члена: N

 

■,

ѵ , , величина которых

,

от глубины бурения.

 

Л.В

 

Н Д С

 

зависит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,4

 

QP

 

 

 

 

 

 

* н а с

=

10

102 4

 

 

 

 

 

Подставив в эту формулу выражение для давления насоса Р ,

рашенное относительно

L

,

 

 

 

 

 

 

Р

= 1,3 (aL +

b - ç j

+ cL

+ 1

). ,

 

 

где а

- 8,3"1СГ6 ATy - J r

;

 

Ь = 8,3-іО "6 у -Jç -

;

с

= 8,3«10”6 XKq

 

T Q

 

 

У

 

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,3 ■Q (лЬ

+ 'Ь £ у

+ cjj + 1 )

 

^нас= 1 °4

 

102 1)

 

 

 

 

 

Подставив в формулу для расчета'потребной мощности расчет­ ные формулы для J7 и Nx s , значения коэффициентов а , b ,

С и решив отностительно L , получим формулу для определения глубины бурения для данного случая

= ЛМ Ѵ СТ- 1,36- 0,785-D* к - 0 ,2 7 6 .^ -1 ,5 6

l,25-10"Bfc, у ^ п У г Г + 0,365-Ю'г1,36>/ст

Подставив численные значения входящих величин, получим

L = 75»0.85-1.36»0.785»9.3^»0.15-0.276»0.85»1.36

=і480ы

1,25»IO“ 6 »1.2-S.352 »ІЗоѴіЗО' +0,365»10 2 .0,85

.1,36

Следовательно, долотом имеющем диаметр 93 мм,

на 1 ско­

рости вращения шпинделя и заданном режиме промывки при исполь­ зовании в качестве привода дизеля СВД-14А можно бурить до про­ ектной глубины 800 м.

§3. Определение мощности на подъем

Вобщем случае затрачиваемая при подъеме инструмента мощность складывается из следующих составляющих:

*» = W

,

(104)

где ДГЛ - мощность для привода лебедки; Щ - мощность на прео­ доление сопротивлений в талевой системе и на подъем элеватора; 2Г - мощность на подъем бурового инструмента из скважины.

М о щ н о с т ь д л я п р и в о д а л е б е д к и определяется по формуле

 

 

Nn =

а +

bvs ; квт ,

(105)

где

а и Ъ -

опытные коэффициенты,

значения которых приведе­

ны в

таб.53;

Ѵс - окружная скорость вращения барабана лебед-

ки,

м/сек.

 

 

Т"а б л и ц а

53

 

 

 

 

 

Опытные коэффициенты для различных типов станков

 

 

Тнп станка

а

Ъ

 

 

ЗИФ -

660 А

1.4

0.42

 

 

ЗИФ -

1200 А

1,7

0,40

 

Окружная скорость вращения барабана может быть рассчитана по формуле

 

 

60

, ц/сек ,

 

 

 

 

 

 

где Dg - диаметр барабана, м;

п5

- число оборотов барабана,

об/мин.

 

 

 

 

 

 

Для других систем станков потери мощности в передачах

учитываются введением к .п .д .

і)л , равного

0,8 - 0,85.

 

М о щ н о с т ь

н а

п р е о д о л е н и е

с о п р о *-

т н в л е н и й

в

т а л е в о й

с и с т е м е

и н а

подъем элеватора рассчитывается по формуле

 

 

 

NT =

а ѵ6 ,

квт

,

(106)

где а - опытный коэффициент для станков ЗИФ-650А и ЗЮ-1200А, равный 1,1; ѵь - окружная скорость вращения барабана лебедки, щ/сек.

При работе станков других систем потери мощности в тале­ вой системе могут быть учтены введением к .п .д . талевой систе­ мы (табл.54).

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

94

Значения к»п.д. талевой системы при стальных канатах

 

Количество роликов

2

3

4 .

 

Э

Ѳ

 

0,84

0,82

0,80

 

0,89

0,87

М о щ н о с т ь

н а

п о д ъ е м

б у р о в о г о

и н с т р у м е н т а

и з

с к в а ж и н ы

определяется

по формулам:

 

 

 

 

 

 

1) для случая вертикальной мтядпш

 

 

 

N _

М Ц,

 

квт

 

 

(107)

пи

102 Я

 

 

 

 

 

где кс- коэффициент дополнительных сопротивлений при подъеме бурового инструмента из скважины; значение коэффициента сопро­ тивления кс приведены в табл.55; Я - коэффициент возможной

— І46

перегрузки двигателя.Для электродвигателей А =1,3+1,42 и для

двигателей внутреннего сгорания Л = 1;

Q

- вес бурового инст­

румента в скважине, кг;

ѵп -

скорость подъема инструмента

(крюка),

м/сек,

определяемая по формуле

ип

=

иъ/ т

,

м/сек,

здесь т

-

число ветветй

в талевой оснастке, на которых подве­

шен талевый

блок

[см.формулу

(111)];

Уб -

скорость навивки ка­

ната на

барабан,

м/сек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае отсутствия данных по скорости навивки каната на

барабан,

она может быть рассчитана по формуле

 

 

 

иб

=

Я С-°5 + 2d ( е -

*)]

 

,

м/ ° ек -

 

 

 

 

где в б -

диаметр барабана, м;

d

-

диаметр каната,

м; в - ко­

личество

слоев навивки каната на барабан;

пъ -

число

оборотов

барабана в минуту. Расчет

обычно ведут для

случая

навивки ка­

ната в 2

слоя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вес бурового инструмента в скважине может быть рассчитан

для случая бурения с продувкой по формуле

 

 

 

 

 

 

 

Q =

q

L

,

кг

 

 

 

,

(108)

и ддя случая бурения с промывкой водой или растворами с учетом действующей выталкивающей силы по формуле

 

 

 

Q. =

q L ( l -

-у*- ) , кг

,

 

(108/ )

где

q -

вес 1 м колонны бурильных труб,

кг/м

[см .табл.47 и

формулу

(61 )] ; L -

длина колонны бурильных труб,

м; Ужплот­

ность промывочной жидкости,

г/см3 ; у - плотность металла труб

( ум = 7,85

г/см3).

 

 

 

 

 

 

2) для

случая наклонной скважины

 

 

 

 

 

 

Д,

kcQyncos6(l + ftqQ)

КВТ ,

 

(109)

 

 

 

102 А

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Ѳ -

средний зенитный угол скважины,

град;

/ -

коэффициент

трения при движении бурового инструмента в скважине. Для прак­ тических расчетов f можно принять равным 0,2 - 0,4.

Т а б л н д а 00

 

Значения коэффициента трения

 

Геолого-технические условия

 

кс

Скважины вертикальные, пройденные в крепких породах

1.2

Скважины, пробуренные в крепких породах н имеющие искривление до 6°

1.2Б

Скважины, пробуренные в мягких породах

 

 

1.4

Скважины, пройденные под углом 80-75°

к горизонту и имеющие ннтенг-

1.8

сявность искривления 4

на

100 м

 

 

 

 

 

При использовании станков, у

которое отсутствуют значе-

ния коэффициентов для расчета

NA и

NT , мощность на подъем ин­

струмента определяется из выражения

 

 

ЛГ = ЛЬ*.

к с Q Ѵ п

 

КВТ

(110)

"

 

 

 

 

 

или

 

 

Ѳ}

 

 

kcQупcosѲ(l +

КВТ ,

 

Д,

102/ Ч Л

 

 

 

 

 

 

где і}я- 0,8 + 0,85;

значение

і)т зависит от количества блоков в

талевой системе

(см.табл.54).

 

 

 

Для более точного определения мощности двигателей, потреб­ ной при подъеме, следует учитывать не только статику, но и ди­ намику системы. Эти вопросы подробно рассмотрен в работе £3б].

§ 4. Выбор талевой оснастки и расчет количества свечей, поднимаемых на разных скоростях

С целью ускорения спуско-подъемных операций при одновре­ менном использовании мощности двигателя и грузоподъемности ле­ бедки станка необходимо произвести расчет глубины, начиная с которой, следует применять талевую систему с определенной оснаст*- кой, а также расчет количества поднимаемых на разных скоростях свечей.

Необходимость применения талевой системы определяется из сравнения наибольшей нагрузки на крюк GKp с грузопрдъемностью лебедки бурового станка Ря . В случае QKp> Рл следует рассчи-

тать глубину, начиная с которой будет применяться талевая сис­ тема.

Талевую оснастку подбирает в зависимости от нагрузки на крик я грузоподъемности лебедки:

ТП = ------,

(111)

Ѵ Ч т

 

где тп - число рабочих ветвей талевого каната (общее количест­

во ветвей в остастке

будет тп*2 );

Т]т -

х.п.д.

талевой системы

(см.табл.54); д<()=

= k e q L ,

кг,

здесь

q

- вес 1 ы ко­

лонии бурильных труб, кг/м, (см.табл.47) . I -

длина колонны бу­

рильных труб, н; ке

- коэффициент сопротивления при подъеме

инструмента из скважины (см.табл.55). Потери веса инструмента от погружения его в промывочную жидкость не учитываем, считая, что эти* потери компенсируются весом талевого блока и каната.

Подставив в формулу (111) значение

QHp и решив относи­

тельно

L при т = 1,

получим

 

 

L

Рп-Ѵг

(112)

 

 

М

 

где L -

глубина, до которой подъем инструмента можно произво­

дить на пряном канате.

 

 

Для расчета грузоподъемности лебедки при разных скоростях ее работы воспользуемся формулой (110), подставив в нее значе­

ние 7УПИ (107) и приняв

Nn = NM

. Получим

 

ЛГдаА =

М

ип

КВТ

 

102 г]

 

 

откуда

 

 

 

 

<3 =

Л Ь * -102»?

кг

(113)

 

 

К

 

 

V = Ѵ Л ѴТ

I

[здесь т)л 0,8 + 0,85; î]Tзависит от количества роликов в

талевой системе (см .табл.54)] ; ѵп -

скорость

подъема инструмен­

та (крюка), м/сек, ип=

(здесь

ѵв -

скорость навивки

каната на барабан,м/сек;

т - число рабочих ветвей в оснастке);

Q - грузоподъемность лебедки, кг.

Подставляя в формулу (113) различные значения скоростей подъема инструмента, получим грузоподъемность лебедки ва раз­ ных скоростях работы станка

N . . X - 102-1?

кг

(И З ')

л - __ -------------- L

к. Ѵ„

 

 

Пользуясь формулами (И З ), можно определить количество свечей, поднимаемых на каждой из скоростей работы лебедки станка.

Количество свечей, поднимаемых на I скорости.

 

 

я

Q* -

Зд

(114)

 

 

 

i h*

 

на П скорости

z -

Qg ~ Qa

 

 

 

 

 

 

 

? ІСВ

 

где

Qz , Q- ,

QQ -

грувоподъемноЬть лебеди соответственно нд

I ,

П и Шскоростях работы,

кг; ісвдлина свечи, м;

q - вес

I м колонны бурильных труб,

кг/м.

 

 

П р и м е р 5 .

 

 

 

 

Бурение

скважины производится на глубину 1500 м станком

30Ф-12ООМР. Бурильные трубы диаметром 50 мм нуфтово-замкового соединения, длиной по 4,5 м; длина свечи 18,5. Промывочная жидкость - нормальный глинистый раствор.

Определить потребную мощность на подъем инструмента, рас­ считать оснастку талевой системы с определением глубины перехо­ да с одной оснасти на другую, а также рассчитать количество свечей, поднимаемых на определенной скорости работы лебедки.

Р е ш е н и е . 1. Рассчитаем вес 1 м колонны бурильных

труб по формуле 61.

/

З і Р4-4,5-Ю,96

1500+1,7*243+6,9.81

 

Я - "

4,5

1

= 6,88 кг/м ;

 

 

 

1500

 

 

 

q

=6,04 кг 1

 

 

 

q

=0,96 кг

L

(табл.37)

;

 

q,

- 1,7 КГ J

 

 

 

q

= 6,90

Кг

(табл.38) .

 

 

 

 

 

 

п = 1522 - 81 свеча .

'18,5

п = 81 • 3 = 243 соединительные муфты по три в каждой свече. 2. Рассчитаем вес колонны бурильных труб в скважине.

Q = 6,88 • 1500 f l -

= 9700 кг .

\

7,85/

При этом весе инструмента нагрузка на крик при подъеме с учетом коэффициента сопротивлений при подъеме (см.табл.55)

будет <?кр= 1,4 * 9700

= 13600

кг.

Грузоподъемность

лебедки

станка ЗИФ-1200МР Рл = 5500 кг,

следовательно, при буреви^необходимо применять талевую систе­

му.

3. По формуле (112) определяем глубину скважины, до которой можно работать без применения талевой систеш

L = 55Р° ■’

°«94 = 537 м .

1,5 •

6,88

4. Определяем глубину, до которой можно бурить с оснаст­ кой 1 x 2 , т .е . при т = 2:

г

-= 5500 •

0,92 *2 _ 1050 м

^

1

1,4

* 6,88

 

После 1050 м следует

применять

оснастку 2 х 3,

т .е . т = 4.

5. Определяем потребную мощность двигателя: а) при бурении до глубины 530 м

N

=

_ Mv n

_ 1.4-530-6.88-0.347-0.79 - 32 двт

 

п

102Ят)лТ)т

102-1,3*0,85-0,94

При мощности двигателя для привода станка 55 хвт подъем инструмента можно производить на более высокой скорости рабо­ ты лебедки.

Рассчитаем грузоподъемность лебедки на разных скоростях ее работы (со П по УШ):

о

= 55.:U?.-4S2,°t85.-0.92

= 2820 кг

;

Е

 

1,4 • 1,44

 

 

 

о

= 55*1.3*102-0.85-0.92

_

кг .

-

^

1,2 • 2,44

 

 

 

Q

= 5JL*11.?.llQ2-Q tftA*QI.9?, =

1340 кг

;

5

 

1,4 • 3,04

 

 

 

Q

= 5,5,'1,3-^02-р ,85-0,92

= ибо кг;

 

г

_

1,4 • 3,54

 

 

 

q

= 55:lI9,-lÇSl-9,l85,-0,92

=

дао кг

;

-1,4 • 4,37

о 55-1.3-102-0.85-0.92 _ 755 кг .

*1,4 • 5,37

Q _ = 55-1.3-102-0.85-0.92 _ ggg кг .

ѵ1,4 - 6,10

При бурении до глубины 537 м нагрузка на кряк составят:

Окр= 1,4-6,88-537-0,847 = 4400 кг .

Количество свечей, поднимаемых на I скорости при полном

использовании мощности двигателя

*і ='.440 - 2620 = 12 свечей 6,88-18,5

Количество свечей, поднимаемых на И скорости,

 

__ 2820 -

1670 _ g

свечей ,

 

1 6,88 •

18-5

 

Остальные

свечи в количестве 8 штук

( 2 9 - 1 2 - 9 ) следует

поднимать на Шскорости работы станка.

б)

при бурении до глубины 1050 м потребная мощность

двигателя

составляет

 

 

М1,4-6.88-1050-0.847-0.79 = 32,5 КВТ.

102 Л і]л % т 102 .

. 0>85 «0,92.2

Количество свечей, поднимаемых на I скорости работы (пол­ ное использование мощности двигателя),

z ' = 8550 - ,5640 = 7 свечей

6,88 • 18,5

где 8550 = 6,88 кг/м • 1050 м • 1,4 ( і -

5640 кг -

грузоподъемность лебедки на П скорости при'оснастке 1 x 2 . Количество свечей, поднимаемых на П скорости,

 

5640

- ЗДв. = 18 свечей .

 

6,88

18,5

 

Всего в колонне бурильных труб длиной 1050 м будет 57

свечей. Оставшееся количество свечей (57

- 18 - 7 = 27) сле­

дует поднимать на Шскорости лебедки.

 

в)

при бурении до проектной глубины 1500 м.

Потрубная мощность двигателя для подъема инструмента на

I скорости при оснастке 2 x 3 равна

 

..

1.4-6.88-1500-0.847-0.79

--------

Я“ " 102 • 4,3-0,86 .0,90 - 4

'

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ