3.20. Определение основных параметров буровых станков.

3.20.1. Определение усилия подачи бурового инструмента на забой и мощности привода вращателя бурового станка.

а). Станки пневмоударного бурения.

1. Усилие подачи пневмоударника на забой:

где, Р_уд - удельная величина усилия подачи на единицу длины лезвия, Н/м; для приблизительных расчетов можно принимать Р_уд=(2-4)·10⁴,Н/м (меньшее значение предела соответствует меньшей крепости породы);

D – диаметр долота, м;

z – количество перьев долота (2-4).

3. Момент на вращение долота:

где, μ₁ – коэффициент сопротивления вращению долота, учитывающий трение твердосплавных лезвий по забою скважины и трение боковой поверхности долота о стенки скважины, а также частичное срезание породы твердосплавными лезвиями; для приблизительных расчетов принимают μ₁=0,8-1,0

4. Момент на вращение бурового става:

где, К₁=1,2-1,3 – коэффициент, учитывающий трение бурового става о стенки скважины;

5. Мощность, расходуемая на вращение бурового става:

где, ω – угловая скорость вращения бурового става, рад/с;

n - частота вращения бурового става, мин^-1.

6. Мощность двигателя вращателя бурового става:

где, η – кпд передаточного механизма вращателя, η=0,8-0,85

б). Станки шарошечного бурения.

1. Усилие подачи бурового инструмента на забой:

где, f – крепость породы по шкале Н.Н. Протодьяконова

2. Величина силы, необходимой для перекатывания шарошки, находящейся под нагрузкой Р_п/m, равна:

где, d – диаметр шарошки, см

m – количество шарошек долота (для открытых работ применяют трехшарошечные долота тоесть m=3);

f₁ – коэффициент (плечо) трения качения в подшипнике шарошки,

f₁=0,7-1,0см;

f₂ - коэффициент (плечо) трения качения шарошки по породе; принимается приблизительно равным шагу зубьев(штырей) шарошки, f₂=0,8-1,1см

3. Момент на вращение бурового става:

где, , К₁=1-1,1 – коэффициент, учитывающий трение буровой штанги о стенки скважины.

4. Мощность расходуемая на вращение бурового става:

где, n - частота вращения бурового става, мин^-1.

5.Установленная мощность двигателя вращателя:

3.20.2.Определение производительности буровых станков

1. Техническая скорость бурения скважины.

а). Станки пневмоударного бурения:

где, А - работа удара, Н·м (Дж);

n_у – число ударов поршня в минуту, мин^-1

К_б – коэффициент, зависящий от показателя буримости породы, К_б =1-1,1;

П_б – показатель буримости породы;

К_ф – коэффициент, учитывающий форму бурового долота, для трехперых К_ф =1, для крестовых К_ф =1,1.

б). Станки шарошечного бурения:

где, П_б – показатель буримости породы; П_б =(σ_сж+σ_сдв)+0,7γ

σ_сж и σ_сдв соответственно пределы прочности породы на сжатие и сдвиг, МПа; для приблизительных расчетов можно принять П_б= f

γ – плотность породы, т/м³

2. Сменная производительность бурового станка:

где, Т­_см – продолжительность смены, Т­_см=420мин.;

К_и – коэффициент использования станка, К_и=0,5-0,8;

t_б ,t_в – удельные затраты времени на 1м скважины соответственно при бурении и при вспомогательных операциях, мин/м; для современных станков t_в=2мин/м.