Расчёт частоты вращения

Частота вращения бурового снаряда для коронок:

где - окружная скорость для твердосплавной коронки (0,8-2) м/с;Dср- наружный и внутренний диаметр коронки, м. где Dc – средний диаметр коронки ((D+d)/2).

Dc = (93+55)/2 = 74 (мм).

об/мин.

Частота вращения долота под фильтр:

Значения частот вращения долота зависит от его диаметра и окружной скорости вращения V_окр.,(м/с). Рекомендуемая окружная скорость 1,2-0,8 (м/с). рекомендуемые значения скоростей взяты из таблицы по книге Михайловой.

n = ; (об./мин.).

Частота вращения долота под эксплуатационную колонну:

Расчёт расхода бурового раствора

Расчет расхода бурового раствора для твердосплавных коронок вычисляется по формуле:

Где R – удельный расход промывочной жидкости на 1 мм диаметра коронки (л/мин*мм), возьму из таблицы, где для резцовых коронок он равен 0,6-0,8 л/мин*мм.

л/мин = 0,82 м³/c.

Расчет расхода бурового раствора для долот вычисляется по формуле:

Где: К – Коэффициент неравномерности потока по скважине (К=1,15)

d – Наружный диаметр бурильных труб, м;

D – Диаметр долота, м;

V – Скорость восходящего потока бурового раствора в кольцевом пространстве (зависит от категории буримости I-III кат.-0,6-0,8 м/сек; IV-V кат.-0,6-1,0 м/сек;VIII-IX кат-0,4-0,8 м/сек).Берем маленькую скорость, так как чтобы не было вымывания мягких пород из скважины.

Расчет расхода для бурения фильтровой части скважины

м³/c.

Расчет расхода для бурения сухих песков и плотных глин:

м³ /с.

Расчет расхода бурового раствора при бурении под направляющую трубу:

м³/с.

Расчет оснастки талевой системы

Число бурильных труб:

n = ≈ 17;

Длина бурильных труб:

;

Где – это длина одной бурильной трубы, м;

Расчет веса снаряда

Где:

g_бт – вес 1 м бурильной трубы;

g – ускорение свободного падения;

–длина бурильных труб;

(Н).

Расчет количества подвижных ветвей талевой системы:

Где:

G – вес снаряда;

P_л – грузоподъемность лебедки;

n_c – КПД талевой системы - 0,8;

P_л = 196 000 Н;

Соответственно, талевая система должна быть оснащена одной подвижной ветвью. Будет использована схема 2×3.

Расчет давления нагнетания

Все расчеты произведены для конечного диаметра долота (d=190,5 мм).

Где:

K- коэффициент запаса (1,3);

P1 – давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости внутри колонны БТ;

Р2 – давление в соединениях БТ;

Р3 – давление на долоте;

Р4 - давление в кольцевом пространстве БТ.

Где:

𝜆 – безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений;

V1 – скорость внутри БТ;

Dэ – внутренний диаметр БТ.

Где: K_ш – гидравлическая шероховатость (зависит от износа БТ), К_ш = 5*,Re – число Рейнольца.

, где v – кинематическая вязкость ().

Скорость внутри БТ:

(м/с)

(м/с)

;

(МПа)

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях БТ:

Где: 𝜀 – безразмерный коэффициент местного сопротивления; n – количество бурильных труб (= 18).

Где: d₁ – внутренний диаметр БТ; d₀ – диаметр в соединении.

;

(МПа)

Давление на преодоление гидравлического сопротивления при движении жидкости на долоте:

P₃ = 0,02 (МПа)

Давление на преодоление гидравлического сопротивления при движении жидкости в кольцевом пространстве БТ:

;

;

;

;

(м/с)

(м/с)

;

;

(МПа)

Расчет давления нагнетания

P = 1,3*( 0,28 + 0,04 + 0,02 + 0,06) = 0, 39 (МПа)

Определение мощности бурового агрегата

Выбрана буровая установка УБВ - 218. Ее мощность составляет 180 кВт.

(кВт)

Где: Nз – мощность на забое, кВт;

Nт – мощность вращения бурильных труб, кВт;

Nн - мощность насоса, кВт;

Nст – мощность в трансмиссии буровых узлов, кВт;

Мощность на забое

, кВт

Где: P – осевая нагрузка на долото, Н;

n – частота вращения, об/мин;

, кВт

Мощность холостого вращения

, кВт

Где: – коэффициент, учитывающий влияние промывочной жидкости (= 1,2 для глинистого раствора);

–коэффициент, учитывающий особенности стенок ствола скважины (= 1 - монолитные);

–коэффициент, учитывающий материал труб (= 1 – сталь);

–коэффициент, учитывающий соединение БТ ( = 2 - замковое);

–коэффициент, учитывающий кривизну бурильных труб (= 1);

q – масса 1 м БТ;

E – модуль упругости материала (для стали 2*Па);

I – осевой момент инерции:

Где: d – внешний диаметр БТ;

–внутренний диаметр БТ;

;

;

Где: D – диаметр долота;

d – наружный диаметр БТ.

;

(кВт).

Расчет мощности в трансмиссии буровых узлов

, кВт

–мощность двигателя бурового станка, кВт

(кВт);

Расчет мощности насоса

,кВт

Где: Q – расход бурового раствора, л/сут;

P – осевая нагрузка на долото, Н;

n_н = 0,8 Н/см.

кВт;

Мощность вращения БТ

Где: N_хв – мощность холостого вращения БТ, кВт;

N_доп – мощность вращения сжатой части БТ, кВт;

Мощность вращения сжатой части БТ

, кВт

кВт.

кВт;

Мощность бурового агрегата

кВт;

Мощность выбранной буровой установки УБВ - 218 составляет 180 кВт. Так как она превышает рассчитанную мощность, то выбранная установка подходит для бурения при таких исходных данных.