animateMainmenucolor
 
Малогабаритные буровые установки
 
 
Вездеходы Арго
 
 
Каталог предприятий
 
 
Сделай заказ
 
 
Наличие на складе
 
 
Буровые установки
 
 
Буровое оборудование
 
 
Буровой инструмент
 
 
Запчасти к буровым установкам
 
 
Технология бурения скважин
 
 
Расчеты в бурении
 
 
Горные породы
 
 
Природные ресурсы
 
 
Техника для содержания скважин
 
 
Бурильно-крановые машины
 
 
Буровые вышки
 
 
Насосное оборудование
 
 
Оборудование водопонижения
 
 
Нефтегазопромысловое оборудование
 
 
Нефтегазопромысловая спецтехника
 
 
Горнодобывающее оборудование
 
 
Геофизическое оборудование
 
 
Геологоразведка
 
 
Добыча золота
 
 
Словарь
 
 
Реклама
 
 
Инженерно-геологические изыскания
 
 
Инженерно-геодезические изыскания
 
 
Учебные заведения
 
 
Дополнительное оборудование
 
 
Фотографии
 
 
Заказать буровое оборудование, станок СКБ 4
 
 
Карта сайта
 
 
{продукция}
{компания}
Главная / Расчеты в бурении / Выбор буровой установки / Расчет мощности / Мощность двигателей, расходуемая на бурение

Мощность двигателей, расходуемая на бурение

Определение мощности двигателей, расходуемой на собственно бурение

Мощность двигателя (в кВт) в процессе вращательного бурения геологоразведочных скважин расходует на:

  • холостое вращение бурильной колонны Nх.в;
  • разрушение горной породы на забое скважины Nзаб;
  • преодоление сопротивлений, возникающих при трении гребней полуволны вращающейся колонны о стенки скважины при передаче осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент Nдоп,

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 расчетов можно воспользоваться экспериментальными формулами:

для вертикальных скважин с углом наклона до 75°

Nх.в=55,8∙10-4k1k2k3 (1+0,44cosβ(0,9+20∙δ))k4qdn1,83L0,75                     (8.3)

где к1 - коэффициент, учитывающий тип соединения бурильных труб (для ниппельного соединения k1=1; для муфтово-замкового - k1=1,3); k2 - коэффициент, учитывающий вид промывочной жидкости и применение антивибрационной смазки (при промывке глинистым раствором k2=1,1÷1,3; при промывке водой k2=1; при использовании антивибрационной смазки или эмульсионного раствора k3=0,4÷0,6); k3 - коэффициент, учитывающий характер стенок скважины (для нормального разреза k3=1; в сложных геологических условиях k2=1,5÷2); k4 - коэффициент, учитывающий материал бурильных труб (для СБТ k4=1; для ЛБТ k4=0,75); δ=(D-d)/2 - зазор между стенками скважины и бурильными трубами, м, где D - диаметр скважины, м id - диаметр бурильных труб, м; q - масса 1 м бурильных труб, кг/м; n -частота вращения снаряда, с-1; L - глубина скважины, м; cosβ- косинус угла наклона скважины;

для высоких частот ращения бурильной колонны при n>n0

Nх.в=kс(2.0ό∙10-6qδn2+0,8·10-3qd2n)L                     (8.4)

для низких частот вращения бурильной колонны при n>n0

Nх.в=kc1,44·10-3kcqd2nL                       (8.5)

где kc - коэффициент, учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости, обладающей смазочными свойствами, kc= 1,0 при полном покрытии колонны смазкой типа КАВС в сочетании с промывкой скважины технической водой, kc=1,5 при отсутствии смазки; n0=0,32·103·d2/δ - граница раздела зон частот вращения бурильной колонны.

Для определения мощности, необходимой для холостого вращения стальной бурильной колонны при бурении скважин с зенитным углом θ≤5° буровыми установками роторного типа используется полуэмпирическая формула, предложенная А.Е.Сарояном:

Nх.в=13,5·10-8Ld2n1,5D0,5γж        (8.6)

где D - диаметр скважины, м; γж - удельный вес промывочной жидкости, Н/м3; n (в мин-1).

Для труб из легких сплавов Nх.в снижается пропорционально уменьшению удельного веса материала труб.

Мощность на разрушение породы при бурении зависит от типа породоразрушающего инструмента и параметров режима бурения.

При бурении твердосплавными коронками затраты мощности (кВт) на забое определяются по формуле

Nзаб=5,3·10-4PnDср.k(0,137+μ)

где Р - осевая нагрузка, даН; n - частота вращения коронки, мин-1; Dср.k -средний диаметр коронки, м.

Dср.к=D1k+D2k/2           (8.8)

D1k  и D2k - наружный и внутренний диаметр коронки, м; μ - коэффициент трения резцов коронки о породу забоя.

Коэффициент трения резцов о породу зависит от многих факторов и является величиной приближенной. Его значения зависят от параметров режима бурения, состава очистного агента, проходимых пород и ряда других факторов.

Ориентировочные значения μ для разных типов пород приведены ниже:

Глина.

0,12-0,20

Глинистый сланец

0,15-0,25

Мергель

0,18-0,27

Известняк

0,30-0,40

Доломит

0,25-0,40

Песчаник

0,30-0,50

Гранит

0,30-0,40

При бурении алмазными коронками Nзаб = 2·10-4PnDср.к.                   (8.9)

При бескерновом бурении Nзаб=(3÷4)10-4РдnD.                   (8.10)

При использовании шарошечных долот можно рассчитывать мощность, затрачиваемую на забое, также по формуле

Nзаб=10-3μPдnD                   (8.11)

Для долот диаметром 76 мм и более μ=0,17, диаметром 59 мм и менее μ=0,10.

Обозначения в формулах (8.9), (8.10), (8.11) те же, что и в формуле (8.7).

Из большого числа зависимостей по вычислению мощности, затрачиваемой на работу шарошечных долот диаметром 120-450 мм установками глубокого бурения роторного типа отметим формулу фирмы «ЮЗ» (США), полученную на основании стендовых испытаний трехшарошеч-ных долот при бурении в песчанике, известняке и граните

Nд=с·10-5Pд1,3nD0,4              (8.12)

где с - коэффициент крепости пород, принимаемый для мягких пород с=2,6; для пород средней твердости с=2,3; для крепких с=1,85; для изношенных долот величина с увеличивается в 1,5 раза.

Остальные обозначения: п (в мин-1), D (в мм) и Рд - осевая нагрузка на долото (в кН).

При бурении долотами режуще-истирающего типа Nд значительно возрастает: при Dд = 190мм, n = 70мин-1 и Рд =50 ÷ 150кН расход мощности на разрушение породы достигает 11-36 кВт.

Мощность, потребляемая колонковым долотом (в кН)

Nд=N0S             (8.13)

где N0 - удельная мощность, отнесенная к 1 см2 забоя, кВт/ см2 (в зависимости от частоты ращения, давления на забое и скорости бурения N0 колеблется в пределах 0.06-0.18 кВт/ см2); .S-площадь забоя, см2.

Значение Nдоп (кВт) определяется по формуле

Nдоп=2,45·10-3δPn,              (8.14)

Обозначения в формуле (8.14): δ (в м), Р (в даН), n (в мин-1).

Мощность, потребляемая в трансмиссии и других узлах бурового станка определяется по формуле:

Nстст.n                (8.15)

где Вст - 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/об

5,5

5,0

6,8

8,8

8,2

Nст можно также определить из выражения

Nст=1,1Nдв(6·10-2+1,2·10-4n)         (8.16)

Мощность, необходимость для подъема бурового инструмента с проектной глубины скважины

             (8.17)

Пример 8.3 Проверить, достаточна ли мощность Nдв=37кВт двигателя, приводящего в действие буровой станок для бурения скважины глубиной L=800 м для следующих условий: работа на проектной глубине будет вестись алмазной коронкой диаметром D/D1=59/42мм с использованием бурильных труб ЛБТН-54 наружным диаметром d=54 мм; скважина промывается полимерной промывочной жидкостью, обеспечивающей смазочный эффект; нагрузка на крюке Qкр=40кН; талевая система - с двумя рабочими струнами; осевая нагрузка на алмазную коронку Ра.к=8,5kH; частота вращения бурового снаряда n=1080мин-1(18с-1); скорость навивки каната на барабан лебедки при подъеме бурового снаряда из скважины V0=0,77м/с; угол наклона скважины к горизонту α=60°.

Решение: Мощность (кВт) на вращение снаряда в процессе бурения

                 (8.18)

где Nзаб - мощность на разрушение породы на забое скважины; Nдоп- дополнительные затраты мощности на вращение бурильной колонны, передающей осевую нагрузку на коронку; Nx.в - мощность на холостое вращение бурильной колонны; η=0,75-0,85 - к.п.д передач.

Мощность (кВт) на разрушение породы алмазной коронкой по формуле (8.9)

Nзаб = 2·10-4·850·1080·0.0505 = 9.5кВт.

где Dср=(D+D1 )/2=(0,059+0,042)/2=0,0505м.

Значение Nдоп находим из уравнения (8.14)

Nдоп = 2.45·10-3·0.0025·850·1080 = 5.5кВт,

где δ=(0,059-0,054)/2=0,0025м.

Мощность на холостое ращение снаряда по формуле (8.3):

Nx.в=55,8·10-4·1·0,6·1·(1+0,44cos60°·(0,9+20·0,0025))·0,75·4,8·0,054·181,838000,75=22,5кВТ

Общая мощность на бурение

Расчет показывает, что мощность двигателя станка при заданном течении n=1080мин-1 не достаточна и должна быть снижена.

Торговый дом АУМАС