ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 361
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской ФедерацииФГБОУ ВПО «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе» (МГРИ-РГГРУ) _________________________________________________________________________ КАФЕДРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ СКВАЖИНРАСЧЁТНАЯ РАБОТАпо дисциплине:«Проектирование бурового оборудования» Специальность:210301 «Нефтегазовое дело» Группа ЗНД-14Выполнила: Иванова Ж. Р.Проверила: доцент Фролова М. С. МОСКВА 2019г.
1. Определение мощности двигателей для бурения.Для решения технических и технологических задач, связанных с расчётом бурового и силового оборудования, важно заранее знать необходимую мощность, расходуемую на процесс бурения.Мощность двигателя расходуется на: бурение; подъём бурового снаряда или обсадной колонны; привод бурового насоса для промывки скважины (или компрессора при продувке). Мощность двигателя (в кВт) в процессе бурения геологоразведочных скважин расходуется на:
- холостое вращение бурильной колонны ,- разрушение горной породы на забое скважины ,- преодоление сопротивлений, возникающих при трении гребней полуволны вращающейся колонны о стенки скважины при передаче осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент .Мощность на холостое вращение определяется в зависимости от большого числа факторов - глубины, диаметра и профиля скважины, параметров режима бурения, состояния пород и вида промывочной жидкости. Вследствие этого для практических расчётов можно воспользоваться экспериментальными формулами:а) Формула НПО «Геотехника» (В.Г. Кардыш, А.С. Окмянский) для вертикальных скважин с углом наклона до 75°: , (1) где - коэффициент, учитывающий тип соединения бурильных труб (для ниппельного соединения =1; для муфтово-замкового =1,3); - коэффициент, учитывающий вид промывочной жидкости и применение антивибрационной смазки (при промывке глинистым раствором 1,1÷1,3; при промывке водой =1, при использовании антивибрационной смазки или эмульсионного раствора =0,4>0,6); k3 - коэффициент, учитывающий характер стенок скважины (для нормального разреза =1; в сложных геологических условиях =1,5÷2); - коэффициент, учитывающий материал бурильных труб (для СБТ = 1; для ЛБТ = 0,75);
- зазор между стенками скважины и бурильными трубами, м, где – диаметр скважины, м; – диаметр бурильных труб, м; – масса 1 м бурильных труб, кг/м; – частота вращения снаряда, ; – глубина скважины, м; - косинус угла наклона скважины;б) Формула ВИТР (Л.Г. Буркин):Для высоких частот вращения бурильной колонны при >
(2)Для низких частот вращения бурильной колонны при (3)где – коэффициент, учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости, обладающей смазочными свойствами ( =1,0 при полном покрытии колонны смазкой типа КABC в сочетании с промывкой скважины технической водой, =1,5 при отсутствии смазки). – граница раздела зон частот вращения бурильной колонны.Для определения мощности, необходимой для холостого вращения стальной бурильной колонны при бурении скважин с зенитным углом <5° буровыми установками роторного типа, используется полуэмпирическая формула, предложенная А.Е. Сарояном: (4)где – диаметр скважины, м; ж – удельный вес промывочной жидкости, H/м3;n – частота вращения снаряда (в мин
-1).Для труб из легких сплавов снижается пропорционально уменьшению удельного веса материала труб.Мощность на разрушение породы при бурении зависит от типа ПРИ и параметров режима бурения.При бурении твёрдосплавными коронками затраты мощности (кВт) на забое определяются по формуле: (5)где - осевая нагрузка, в кН; - частота вращения коронки, мин-1; - средний диаметр коронки, м:- наружный и внутренний диаметр коронки, м; – коэффициент трения резцов коронки о породу забоя.Коэффициент трения резцов о породу зависит от многих факторов и является величиной приближённой. Его значения зависят от параметров режима бурения, состава очистного агента, проходимых пород и ряда других факторов.Ориентировочные значения для разных типов пород приведены ниже:Глина 0,12-0,20Глинистый сланец 0,15-0,25Мергель 0,18-0,27Известняк 0,30-0,40Доломит 0,25-0,40Песчаник 0,30-0,50Гранит 0,30-0,40При бурении алмазными коронками: (7)При бескерновом бурении: (8)При использовании шарошечных долот можно рассчитывать мощность, затрачиваемую на забое, также по формуле: (9)Для долот диаметром 76 мм и более =0,17, диаметром 59 мм и менее =0,10.Обозначения в формулах (6), (7), (8), (9) те же, что и в формуле (5).Из большого числа зависимостей по вычислению мощности, затрачиваемой на работу шарошечных долот диаметром 120-450 мм. установками роторного типа, отметим формулу фирмы «Юз» (США), полученную на основании стендовых испытаний трёхшарошечных
| СОДЕРЖАНИЕ: | ||
| 1 | Определение мощности двигателей для бурения | 2 |
| 2 | Расчёт размеров, канатоёмкости и напряжения сжатия барабана лебёдки | 6 |
| 3 | Расчёт усилий, передаваемых зажимным патроном ведущей трубе при бурении | 11 |
| 4 | Расчёт частот вращения для станка колонкового бурения | 14 |
| 5 | Расчёт и выбор основных параметров ротора | 17 |
| | Список литературы | 21 |
- холостое вращение бурильной колонны ,- разрушение горной породы на забое скважины ,- преодоление сопротивлений, возникающих при трении гребней полуволны вращающейся колонны о стенки скважины при передаче осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент .Мощность на холостое вращение определяется в зависимости от большого числа факторов - глубины, диаметра и профиля скважины, параметров режима бурения, состояния пород и вида промывочной жидкости. Вследствие этого для практических расчётов можно воспользоваться экспериментальными формулами:а) Формула НПО «Геотехника» (В.Г. Кардыш, А.С. Окмянский) для вертикальных скважин с углом наклона до 75°: , (1) где - коэффициент, учитывающий тип соединения бурильных труб (для ниппельного соединения =1; для муфтово-замкового =1,3); - коэффициент, учитывающий вид промывочной жидкости и применение антивибрационной смазки (при промывке глинистым раствором 1,1÷1,3; при промывке водой =1, при использовании антивибрационной смазки или эмульсионного раствора =0,4>0,6); k3 - коэффициент, учитывающий характер стенок скважины (для нормального разреза =1; в сложных геологических условиях =1,5÷2); - коэффициент, учитывающий материал бурильных труб (для СБТ = 1; для ЛБТ = 0,75);
- зазор между стенками скважины и бурильными трубами, м, где – диаметр скважины, м; – диаметр бурильных труб, м; – масса 1 м бурильных труб, кг/м; – частота вращения снаряда, ; – глубина скважины, м; - косинус угла наклона скважины;б) Формула ВИТР (Л.Г. Буркин):Для высоких частот вращения бурильной колонны при >
(2)Для низких частот вращения бурильной колонны при (3)где – коэффициент, учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости, обладающей смазочными свойствами ( =1,0 при полном покрытии колонны смазкой типа КABC в сочетании с промывкой скважины технической водой, =1,5 при отсутствии смазки). – граница раздела зон частот вращения бурильной колонны.Для определения мощности, необходимой для холостого вращения стальной бурильной колонны при бурении скважин с зенитным углом <5° буровыми установками роторного типа, используется полуэмпирическая формула, предложенная А.Е. Сарояном: (4)где – диаметр скважины, м; ж – удельный вес промывочной жидкости, H/м3;n – частота вращения снаряда (в мин
-1).Для труб из легких сплавов снижается пропорционально уменьшению удельного веса материала труб.Мощность на разрушение породы при бурении зависит от типа ПРИ и параметров режима бурения.При бурении твёрдосплавными коронками затраты мощности (кВт) на забое определяются по формуле: (5)где - осевая нагрузка, в кН; - частота вращения коронки, мин-1; - средний диаметр коронки, м:- наружный и внутренний диаметр коронки, м; – коэффициент трения резцов коронки о породу забоя.Коэффициент трения резцов о породу зависит от многих факторов и является величиной приближённой. Его значения зависят от параметров режима бурения, состава очистного агента, проходимых пород и ряда других факторов.Ориентировочные значения для разных типов пород приведены ниже:Глина 0,12-0,20Глинистый сланец 0,15-0,25Мергель 0,18-0,27Известняк 0,30-0,40Доломит 0,25-0,40Песчаник 0,30-0,50Гранит 0,30-0,40При бурении алмазными коронками: (7)При бескерновом бурении: (8)При использовании шарошечных долот можно рассчитывать мощность, затрачиваемую на забое, также по формуле: (9)Для долот диаметром 76 мм и более =0,17, диаметром 59 мм и менее =0,10.Обозначения в формулах (6), (7), (8), (9) те же, что и в формуле (5).Из большого числа зависимостей по вычислению мощности, затрачиваемой на работу шарошечных долот диаметром 120-450 мм. установками роторного типа, отметим формулу фирмы «Юз» (США), полученную на основании стендовых испытаний трёхшарошечных
долот при бурении в песчанике, известняке и граните:
(10)
где 
– коэффициент крепости пород, принимаемый для мягких пород =2,6; для пород средней твердости 
; для крепких =1,85.
Остальные обозначения: 
(в мин-1), 
(в мм) и 
- осевая нагрузка на долото (в кН).
Мощность, потребляемая колонковым долотом (в кН):
(11)
где 
- удельная мощность, отнесённая к 1см2 забоя, кВт/см (в зависимости от частоты вращения, давления на забое и скорости бурения колеблется в пределах 0,06 - 0,18кВт/см2);
F -площадь забоя, см2.
Значение 
(кВт) определяется по формуле:
(12)
Обозначения в формуле (12): 
(в м.), (в кН), (в мин-1). Мощность, потребляемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, определяется по формуле:
(13)
где 
- опытный коэффициент, характеризующий потери мощности в элементах трансмиссии станка, значения которого, полученные на основании экспериментальных работ, приведены ниже:
| ТИП СТАНКА | СКБ-4 | СКБ-5 | СКБ-7 | ЗИФ-650М | ЗИФ-1200МР |
| ВСТ, 10-3 кВт·мин-1 | 5,5 | 5,0 | 6,8 | 8,8 | 8,2 |