книги из ГПНТБ / Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие

рт — перепад давления в турбобуре при данной производительности насосов

Рк. п = 50 • 10-8 -1,3 - 302 • 2600 = 16,2 кгс/см2.

Следовательно,

р = 3,97 +17,4 + 6,45 + 2,62 + 4,82 +1,97 + 24,6 +16,2 = 78 кгс/см2.

Подставив р и Q в формулу, определим мощность, затрачиваемую на преодоление гидравлических сопротивлений в циркуляционной системе.

^ .п = ^ о ! г = 228 кВт.

т]н — полный к. п. д. насоса

Т)н = Г1г“ Т1м,

где т}г и т]м — соответственно гидравлический и механический к. п. д.

# пр|н = 75’о,67528 = 458 кВт= 610 л- с-

160

Определим коэффициент передачи мощности на долото при турбин­ ном способе бурения

у\= iVnp. н • юо = 45 о •100 = 16,6% •

Определение мощности двигателей для привода насосов при бурении скважины электробуром

Задача 91. Определить мощность двигателей для привода буро­ вых насосов при бурении скважины электробуром Э250/8 на буриль­ ных трубах ЭБШ-140 с кабелем КТШЭ 3 X 50 мм2, наружный диаметр которого 45 мм. Остальные данные те же, что и в предыду­ щей задаче.

Решение. Мощность двигателей для привода насосов при бурении

Мощность, затрачиваемая на преодоление гидравлических сопро­ тивлений в циркуляционной системе при бурении электробуром, определяют по формуле

где р — давление нагнетания буровых насосов при бурении элект­ робуром

Р = Рс. м + Р б . в + Р в . т + Р т р + Р э + Р у + Р д + Р эл + Р к . п>

гдо Р с . м» Р б . в! Р в . т* Р т р > Р з» Р у * Рд> Рэлу Р к . п соответственно потери

давления в стояке и манифольде, буровом рукаве и вертлюге, веду­ щей трубе с кабелем, бурильных трубах с кабелем, замках с кабелем,

Принимая L = 2500 м, получаем

ртр = 2120» 10-8 • 2500 -1,3 • 302 = 62 кгс/см2;

Рз ~ 5®зУгЛ. р ^ 2 —J~ •

Согласно данным табл. 18 приложения, я3 = 2,2 • 10 б; I = 12,5 м — длина одной трубы ЭБШ.

Рз = 5 • 2,2 • 10-5.1)3.302.^2. = 25,7 кгс/см2;

16)0

Р у = ЯуБТ^уУгл. рС?2,

Согласно задаче 30, аУБТ = 7,68 • 10"5; 1у = 100 м.

ру= 7,68 • 10-5 • 100 • 1,3 • 302 = 8,9 кгс/см2;

РэЛ ~ ^ЭЛ^ЭлУгЛ. рQ2-

Согласно задаче 30, аэл = 21,5 • 10~5; /эл = 13 м.

рэл = 21,5 - Ю-s. 13 • 1 ,3 .302 = 3,28 кгс/см2.

Согласно предыдущей задаче, рд = 4,82 кгс/см2; рк. „ = 16,2 кгс/см2. Следовательно,

р = 0,47 + 2,45 +1,67 + 62 + 25,7 + 8,9 + 4,82 + 3,28 +16,2 =

= 125,50 кгс/см2.

^ r . n - J - ^ 3- = 367 кВт.

Принимая TiH= 0,675, получаем

Определение мощности двигателей для привода лебедки

Задача 92. Используя щходные данные задачи 90, определить необходимую мощность двигателей для привода лебедки.

Решение. Мощность двигателей для привода лебедки опреде­ ляется по формуле

дт _ Qkvkp

^ п р . л - 102т) .

гДе Qk — вес поднимаемой колонны в кг.

162

1 м труб УБТ, равный 192 кг; qT— вес турбобура, равный 2000 кг;

тора, равный 0,98; т)кр — к. п. д. клиноременной передачи, равный 0,95; Т1вх — к. п. д., учитывающий потери при выхлопе, равный

0,95; т)в — к. п. д., учитывающий потери в вентиляторе, равный 0,95.

Определение мощности двигателей для привода ротора

Задача 93. Используя исходные данные задачи 90, определить мощность двигателей для привода ротора. При этом принимаем число оборотов стола ротора равным пр = 218 об/мин.

Решение. Потребная мощность двигателей для привода ротора определяется по формуле

N nv. P = NA + N X' B+ N B,

где N д — мощность, затрачиваемая на разрушение породы доло­ том.

Уд= 34,2 • lO^KGDpUp.

Значения букв, входящих в формулу, приведены в задаче 90.

Уд = 34,2 • 10'4 • 0,1 •15 - 29,5 •218 = 32 кВт.

Ух. в — мощность, затрачиваемая на холостое вращение бурильной колонны,

Ух. в = Сугл. рD2L n y ,

где С — коэффициент, зависящий от угла искривления скважины. Согласно данным табл. 41 приложения, С принимаем 18,8 • 10~5; Угл.р—удельный вес глинистого раствора, равный 1,3 гс/см3; D — наружный диаметр бурильных труб, равный 0,140 м; L — длина

бурильной колонны, равная 2600 м. Подставляя данные в формулу, получаем

Nx_в = 18,8 • 10-5 • 1,3 • 0,1402 • 2600 • 2181-7 = 112 кВт.

N n — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений в пе­ редаточных механизмах от двигателя до ротора. N a определяют по формуле

N n= axnр + агп\,

где alf а2 — опытные коэффициенты, приведенные в табл. 30.

Принимая ах = 1,17 • 10'1; а2 = 0,12 • 10“3, получаем

N n= 1,17 • 10-1 • 218 + 0,12 • 10-3 •2182 = 31 кВт.

Тогда мощность двигателей для привода ротора равна

iVnp „ = 32 + 112 + 31 = 175 кВт = 238 л. с.

Определение общей мощности двигателей буровой установки при турбинном бурении

Задача 94. Определить общую мощность буровой установки при турбинном бурении, если мощность двигателей для привода насосов 7Vnp н= 458 кВт, мощность двигателей для привода ле­ бедки iVnp л = 468 кВт и мощность двигателей для привода ротора iVnp. p = 175 кВт.

П р и м е ч а н и е . Величины N nр н, Лгпр л, Л’пр р определены в задачах

90, 92 и 93.

Решение. Общая мощность двигателей буровой установки при турбинном бурении определяется по формуле

N = -Л^пр. н “Ь -^пр. л Ч" -^пр. р-

Подставляя данные, получаем

N = 458 + 468 + 175 = 1101 кВт = 1485 л. с.

Определение мощности двигателей для привода насосов при роторном способе бурения

Задача 95. Используя данные задачи 90, определить мощность двигателей для привода буровых насосов при роторном сцособе бурения.

' Решение. Мощность двигателей для привода буровых насосов при роторном способе бурения определяется по формуле

N пр-н = 10,2-Пн ’

164

Коэффициент передачи мощности на долото при роторном способе бурения равен

Определение общей мощности двигателей буровой установки при роторном способе бурения

Задача 96. Определить общую мощность двигателей буровой установки при роторном способе бурения, если мощность двигателей для привода насосов N пр. н = 224 кВт, мощность двигателей для привода лебедки /Vnp_л = 468 кВт, мощность двигателей для при­ вода ротора N np_р = 175 кВт.

П р и м е ч а н и е . Величины JVnp< н, ЛГпр> л.^пр, р определены в задачах 92, 93 и 95.

Решение. Общая мощность двигателей буровой установки при ро­ торном способе бурения определяется по формуле

N —iV n p . н + - ^ п р . Л + - ^ п р , р-

Подставляя данные, получаем

ЛГ = 224+ 468+175 = 867 кВт = 1180 л. с.

П р и м е ч а н и е . Если буровая установка оснащена индивидуальными приводами для различного оборудования, то общая ее потребная мощность равна сумме потребных мощностей для работы этого оборудования

вспомогательных работ. Мощность 7VB п, как правило, не зависит от условий

165

бурения. Поэтому мощность двигателей для выполнения вспомогательных ра­ бот обычно не вычисляют, а определяют но паспортным характеристикам обору­ дования, устанавливаемого для выполнения вспомогательных работ.

ВЫБОР ТИПА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ БУРЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНАСТКИ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ И ГЛУБИНЫ ПЕРЕОСНАСТКИ

Задача 97. Выбрать тип буровой установки для бурения, опре­ делить оснастку талевой системы и глубину переоснастки при следу­ ющих данных: проектная глубина бурения Н = 3800 м; вес 146-мм эксплуатационной колонны Q3 K — 140 т; глубина спуска 219-мм промежуточной колонны Н пр = 2600 м; вес 219-мм промежуточной колонны Qnр = 120 т; вес 140-мм бурильной колонны для бурения под промежуточную колонну с учетом веса труб УБТ и турбобура Q6 к = 110 т; вес 114-мм бурильной колонны для бурения под экс­ плуатационную колонну с учетом веса труб УБТ и турбобура Qб. к = = 155 т; удельный вес промывочной жидкости угр = 1,25 гс/см3; удельный вес материала труб ум = 7,85 гс/см3.

Решение.

Выбор типа буровой установки

Определим статическую нагрузку, действующую на крюк со стороны наиболее тяжелой колонны. В нашем случае наиболее тяжелой является 114-мм бурильная колонна (Q'c. к = 155 т).

где К — коэффициент, учитывающий затяжки и прихваты колонны. При расчете К принимается равным 1,25.

Подставляя данные в формулу, определяем

<?KP = l,25.155 ( l - - ^ ||- ) = . 1 6 2 тс = 162000 кгс.

Рассматривая характеристики буровых установок, приведенные в табл. 36 и 37 приложения, находим, что наиболее приемлемой для нашего примера является буровая установка Уралмаш ЗД. Грузоподъемность установки Уралмаш ЗД составляет 200 т.

Выбор оснастки талевой системы

Учитывая вес наиболее тяжелой колонны, определим тип ос­ настки талевой системы по формуле

где т — число оснащенных роликов талевого блока; К х — коэффи­ циент запаса прочности талевого каната. При расчетах К х прини­ мается равным 3—5; Р к — предельное разрывное усилие талевого

166

пустимую глубину бурения при данной оснастке можно определить по формуле

Учитывая, что вес промежуточной колонны больше веса 140-мм бурильной колонны, целесообразно переоснастку делать перед спу­ ском промежуточной колонны. Поэтому принимаем +доп = 2600 м.

Таким образом, до глубины 2600 м бурим при оснастке 4 X 5 , а с глубины 2600 м и до проектной глубины — при оснастке 5 X 6 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БУРОВЫХ УСТАНОВОК НА РАСЧЕТНЫЙ ГОД

Задача 98. Определить количество буровых установок на рас­ четный год для обеспечения плана буровых работ, если ожидаемый парк установок на начало планируемого периода составляет 42 комплекта. Предполагается, что шесть комплектов из этого коли­ чества станков будет списано. Известно, что в управлении ведется как разведочное бурение, так и эксплуатационное. План разведоч­ ного бурения составляет 65 000 м; эксплуатационного — 95 000 м. Скорость разведочного бурения 550 м/ст.-мес, эксплуатационного —

940 м/ст.-мес.

Решение. Для определения количества буровых установок на рас­ четный год нужно иметь следующие исходные данные: плановый объем буровых работ в м; плановые скорости бурения в м/ст.-мес; плановые сроки строительно-монтажных, а также демонтажных работ; плановые затраты времени на испытание скважин; время транспортировки оборудования в ремонт и обратно; фактическое

167

время нахождения оборудования в ремонте. Эти данные различны для разных предприятий и большинство из них может быть полу­ чено в плановых отделах и из графика строительно-монтажных работ.

Необходимое количество буровых установок для выполнения планируемого объема бурения определим по формуле

установок, которое будет списано с баланса предприятия в течение планируемого периода, q = 6; Кр — коэффициент оборачиваемости буровых установок для разведочного бурения. Принимаем Кр = = 2,5; К э — коэффициент оборачиваемости буровых установок для эксплуатационного бурения. Принимаем Кэ = 2,2. Подставляя дан­ ные в формулу, получаем

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ

Задача 99. Определить мощность электростанции для буровой установки на дизельном приводе, если известно, что мощность ком­ прессора 30 кВт; мощность привода глиномешалки 14 кВт; мощ­ ность привода транспортера 7,5 кВт; освещение точек буровой уста­ новки — согласно правилам техники безопасности.

Решение. Мощность электростанции, необходимая для обеспе­ чения электроэнергией буровой установки определим по формуле

^ -= (^ + ^ + 4 г)

(отношение фактически потребляемой мощности к суммарно уста­ новленной); N oc — мощность, которая тратится на освещение бу­ ровой установки. Согласно правилам техники безопасности в нефте­ добывающей промышленности существуют нормы освещенности бу­ ровых точек. Возьмем за основу буровой станок с 53-метровой выш­ кой. Для этой установки необходимо иметь 12 светильников мощ­

168

ностью по 300 Вт; один светильник на 100 Вт; восемь светильников по 200 Вт и десять светильников по 140 Вт.

Зная эти данные, определяем N 0Cl:

Noc, = 12.300 + 1.100 + 8- 200 + 10-140 = 6700 Вт = 6,7 кВт.

В точки освещенности не входит желобная система. Для осве­ щения ее принимаем четыре светильника по 300 Вт. Тогда мощность, которая тратится на освещение, составит

У ос = N0Cl + 4 •300 = 6700 +1200 =» 7900 Вт = 7,9 кВт.

Определив N 0Ci можно вычислить N 3:

1 4 ok)-1 + 7,9:=67,9 „Вт.

0 , 8 5

Таким образом, для обеспечения буровой установки электро­ энергией необходима электростанция мощностью 70 кВт. С учетом резерва электроэнергии следует иметь две электростанции (одну запасную) мощностью по 100 кВт.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

Задача 100. Определить производительность компрессорной стан­ ции для буровой установки со средствами механизации (ключом АКБ-ЗМ, пневмоклиньями ПКР, пневмораскрепителем). *

Решение. За основу берем установку Уралмаш ЗД-61. Наиболь­ шее количество сжатого воздуха расходуется во время спуско­ подъемных операций (во время подъема колонны).

Рассмотрим объемы пневмоустройств, которые одновременно

V4 = 0,785 •0,1752 • 0,175 = 0,0042 м3;

169