Расчет осевой нагрузки на долото по интервалам горных пород

 

В практике бурения для приближенного расчета осевой нагрузки используется формула:

G_ос = g_o × Д_Д, (2.8)

где g_o – удельная нагрузка на 1 см диаметра долота, кгс/см [4];

Д_Д – диаметр долота, см

Значения удельных нагрузок:

- для пород категории М, g_o = 200 кгс/см;

- для пород категории МС, g_o = 200 - 400 кгс/см;

- для пород категории С, g_o = 400 - 800 кгс/см.

Исходя из расчетов, были приняты нагрузки в пределах вычисленных величин. Значения осевой нагрузки на долото по интервалам бурения горных пород приведены в табл. 2.3.2.

Таблица 2.3.2 - Значение осевой нагрузки по интервалам бурения

Интервал, м	Осевая нагрузка, тс
0 – 30	вес инструмента
30 – 750	6, 98
750 – 1130	4, 89
1130 – 2400	9, 78
2400 – 2700	19, 56

Расчет частоты вращения долота

Частота вращения шарошечных долот рассчитывается для всех типоразмеров долот по следующим трём показателям [4]:

- рекомендуемой линейной скорости на периферии долота;

- продолжительности контакта зубьев долота с горной породой;

- стойкости опор долота.

Расчёт частоты вращения по рекомендуемой окружной скорости на периферии долота производится по формуле:

n = (60 × V_ОКР) / (π × Д_Д), (2.11)

где n – расчётная частота вращения долота, об/мин;

V_ОКР – окружная скорость для шарошечных долот, м/с;

Д_Д – диаметр долота, м.

Окружная скорость выбирается в зависимости от твёрдости горной породы:

- для пород категории М, V_ОКР = 2, 8 – 3, 4 м/с;

- для пород категории МС V_ОКР = 1, 8 – 2, 8 м/с

- для пород категории С, V_ОКР = 1, 3 – 1, 8 м/с;

На интервале бурения от 30 до 750 метров расчётная частота вращения долота равна:

n = (60 × (2, 8 – 3, 4))/(3, 14× 0, 3492) = (168 – 204)/1, 1 = 153 - 186 об/мин.

На интервале бурения от 750 до 1130 метров расчётная частота вращения долота равна:

n = (60 × (2, 8 – 3, 4)) / (3, 14× 0, 2445) = (168 – 204)/0, 77 = 218 - 265 об/мин.

На интервале бурения от 1130 до 2400 метров расчётная частота вращения долота равна:

n = (60 × (1, 8 – 2, 8)) / (3, 14× 0, 2445) = (108 – 168)/0, 77 = 140 – 221 об/мин.

На интервале бурения от 2400 до 2700 метров расчётная частота вращения долота равна:

n = (60 × (1, 3 – 1, 8)) / (3, 14× 0, 2445) = (78 – 108)/0, 77 = 100 – 140 об/мин.

Расчёт частоты вращения по продолжительности контакта зубьев долота с горной породой производится по формуле:

n = 0, 6× 10⁵× d_Ш / (τ _min × z × Д_Д), (2.12)

где n – частота вращения долота, об/мин;

d_Ш – диаметр шарошки долота, м;

Д_Д – диаметр долота, м;

d_Ш / Д_Д = 0, 6 ÷ 0, 7 принимается среднее значение равное 0, 64.

z – число зубьев на периферийном венце шарошки [4];

· z = 12 для долота типа III 349, 2 М – ГВ,

· z = 20 для долот типа III 244, 5FGS+C и III 244, 5 FG-15;

τ _min – минимальное значение времени контакта зубьев долота с горной породой;

Минимальное значение времени контакта зубьев долота с горной породой (τ _min):

· для упруго пластичных пород равно 5 ÷ 7 мкс;

· для пластичных пород равно 3 ÷ 6 мкс;

· для упруго хрупких пород равно 6 ÷ 8 мкс;

· для хрупких пород равно 8 ÷ 10 мкс.

На интервале бурения от 30 до 750 метров: τ _min = 6 мкс; z = 12

n = 0, 6× 10⁵ × 0, 64 / (6× 12) = 520 об/мин;

На интервале бурения от 750 до 1130 метров: τ _min = 6 мкс; z = 20

n = 0, 6× 10⁵ × 0, 64 / (6× 20) = 320 об/мин;

На интервале бурения от 1130 до 2400 метров: τ _min = 7 мкс; z = 20

n = 0, 6× 10⁵ × 0, 64/ (7× 20) = 274, 3 об/мин;

На интервале бурения от 2400 до 2700 метров: τ _min = 8 мкс; z = 20

n = 0, 6× 10⁵ × 0, 64/ (8× 20) = 240 об/мин;

Расчёт частоты вращения по износу опор долота производится по формуле:

n = T_o / (0, 02× (α + 2)), (2.13)

где n – частота вращения долота, об/мин;

T_о – потенциальная стойкость опор долота, час;

α – коэффициент, учитывающий свойства горных пород:

для пород категории М α = 0, 7 ÷ 0, 9;

для пород категории С α = 0, 5 ÷ 0, 7;

T_о = 0, 0935× Д_Д,

где Д_Д – диаметр долота, мм;

На интервале бурения от 30 до 750 метров: α = 0, 8,

T_о = 0, 0935× 349, 2 = 32, 65 час,

n = 32, 65/ (0, 02× (0, 8 + 2)) = 583 об/мин;

На интервале бурения от 750 до 1130 метров: α = 0, 7,

T_о = 0, 0935× 244, 5 = 22, 86 час,

n = 22, 86/ (0, 02× (0, 7 + 2)) = 423, 3 об/мин;

На интервале бурения от 1130 до 2400 метров: α = 0, 6,

T_о = 0, 0935× 244, 5 = 22, 86 час,

n = 22, 86/ (0, 02× (0, 6 + 2)) = 439, 6 об/мин;

На интервале бурения от 2400 до 2700 метров: α = 0, 5,

T_о = 0, 0935× 244, 5 = 22, 86 час,

n = 22, 86/ (0, 02× (0, 5 + 2)) = 457, 2 об/мин;

Частота вращения долота окончательно принимается при выборе забойного двигателя.

 

Выбор и обоснование типа забойного двигателя

Выбор забойного двигателя производится в зависимости от конструкции скважины, глубины и геологических условий проводки скважины.

Диаметр гидравлического забойного двигателя определяется из условия:

D_т.б. = 0, 9× D_Д, (2.14)

где D_Д – диаметр долота, мм.

Рассчитывается диаметр турбобура на интервале бурения от 30 до 750 метров:

D_т.б = 0, 9× 349, 2 = 314, 28 мм;

Рассчитывается диаметр турбобура на интервале бурения от 750 до 2700 метров:

D_т.б = 0, 9× 244, 5 = 220, 05 мм.

Номинальный крутящий момент (М_кр) на долоте рассчитывается по формуле:

М_кр = М_уд× G_ос, (2.15)

где М_уд – удельный момент на долоте, Н× м / кН;

G_ос – осевая нагрузка на долото, кН.

М_уд = θ × 1, 2× D_д,

где θ – опытный коэффициент, для шарошечных долот θ равен 1 Н× м / кН;

D_д – диаметр долота, см.

Рассчитывается номинальный крутящий момент на долоте для интервала от 30 до 750 метров:

М_уд = 1× 1, 2× 34, 92 = 41, 904 Н× м / кН;

М_кр = 41, 904× 69, 8 = 2924, 9 Н× м.

Рассчитывается номинальный крутящий момент на долоте для интервала от 750 до 1130 метров:

М_уд = 1× 1, 2× 24, 45 = 29, 34 Н× м / кН;

М_кр = 29, 34× 69, 8 = 2047, 9 Н× м.

Рассчитывается номинальный крутящий момент на долоте для интервала от 1130 до 2400 метров:

М_уд = 1× 1, 2× 24, 45 = 29, 34 Н× м / кН;

М_кр = 29, 34× 97, 8 = 2869, 5 Н× м.

Рассчитывается номинальный крутящий момент на долоте для интервала от 2400 до 2700 метров:

М_уд = 1× 1, 2× 24, 45 = 29, 34 Н× м / кН;

М_кр = 29, 34× 195, 6= 5738, 9 Н× м.

На основании полученных значений выбирается:

- для бурения под кондуктор редукторный турбобур ТР-240;

- для бурения под эксплуатационную колонну в интервале 750 – 2400 метров редукторный турбобур ТР-195СТ:

- для бурения под эксплуатационную колонну в интервале 2400 – 2700 метровзабойный винтовой двигатель Д2-195:

Технические характеристики редукторных турбобуров и гидравлического забойного двигателя приведены в таблице 2.3.3.

Таблица 2.3.3 - Характеристика забойных двигателей

Технические характеристики	Шифр двигателя
ТР-240	ТР-195СТ	Д2-195
Расход жидкости, л/с Крутящий момент, Н*м Частота вращения, об/мин Перепад давления, МПа Длина, мм Масса, кг Наружный диаметр, м Присоединительная резьба: к долоту к бурильной колонне	44 – 55 2800 – 3500 145 – 260 3, 4 – 5, 2   3 – 152 3 – 171	24 – 32 1800 – 3000 85 – 235 3, 3 – 5, 9   З – 117 З – 147	25 – 35 5200 – 7000 90 – 115 4, 3 – 6, 7   3 – 117 3 – 147

 

В соответствии с выбранными забойными двигателями и с п. 2.3.3 принимаются частоты вращения долот по интервалам бурения (см. табл.2.3.4).

Таблица 2.3.4 - Частота вращения долот по интервалам бурения

Интервал, м	Частота вращения долота, об/мин
от	до

Выбор компоновки и расчёт бурильной колонны

Бурильная колонна (БК) состоит из компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и колонны бурильных труб (КБТ).

В общем случае КНБК включает в себя долото, забойный двигатель, калибраторы, центраторы, стабилизаторы, расширители, отклонители и утяжелённые бурильные трубы (УБТ).

Для управляемого искривления ствола скважины в заданном направлении или же, напротив, для выправления уже искривлённого ствола в состав бурильной колонны включают отклонители.

КБТ состоит из секций бурильных труб (БТ) одинаковых по типу, наружному диаметру, толщине стенки, группе прочности (марке) материала, типоразмеру замковых соединений.

Расчет бурильной колонны произведен по компьютерной программе: вводя данные долот, турбобура и необходимые параметры обсадных колонн.

Таблица 2.3.5 - Конструкция бурильной колонны

Название секции	Шифр труб	Длина, м	Вес, кг
I секция УБТ II секция УБТ I секция КБТ II секция КБТ	УБТ – 178 – 90 УБТ – 146 – 74 ТБПК – 127 × 9 АБТ – 147 × 11		24572, 6 781, 0 6513, 54 22594, 8
Итого:			54461, 9

 

Компоновка низа бурильной колонны представлена в таблице 2.3.6.

 

Таблица 2.3.6 -Компоновка низа бурильной колонны

Услов-ный № КНБК	Интервал, м	Номер по порядку	Элементы КНБК (до бурильных труб)	Назначение
по верти-кали	по стволу
	0-30	0-30		ЗЛ (Г) – 444, 5 М УБТ	Бурение под направле-ние
	30-	30-		III 349, 2 М - ГВ Калибратор 8КС – 349, 2 СТ ТР-240 Клапан обратный КОБ 203´ 3-171 УБТ	Бурение вертикаль-ного участка под кондуктор
Услов-ный № КНБК	Интервал, м	Номер по порядку	Элементы КНБК (до бурильных труб)	Назначение
по верти-кали	по стволу
	100- 460, 6	100-	4	III 349, 2 М - ГВ Калибратор 8КС – 349, 2 СТ ТР-240 Кривой переводник с углом перекоса 2030’ Обратный клапан КОБ 203´ 3-171 Телесистема ЗИС- 4 М УБТ	Набор зенитного угла при бурении под кондуктор
	460, 6-750	490-		III 349, 2 М - ГВ Упругий центратор ЦУ-349, 2/175 ТР-240 Обратный клапан КОБ 203´ 3-171 Телесистема ЗИС -4 М УБТ	Стабилиза-ция зенитного угла при бурении под кондуктор
	750-907, 6	831- 1065, 2		III 244, 5 FGS + C Калибратор КС 244, 5 СТ ТР-195СТ Обратный клапан КОБ 178´ 3-147 Телесистема ЗИС- 4 М УБТ	Стабилиза-ция зенитного угла при бурении под эксплуата-ционную к-ну
	907, 6-1130	1065, 2-1300		III 244, 5 FGS + C Калибратор КС-244, 5 ТР-195СТ Обратный клапан КОБ 178´ 3-147 Центратор упругий ЦКУ 244 Телесистема ЗИС- 4 М УБТ	Уменьше-ние зенитного угла при бурении под эксплуата-ционную колонну

 

Продолжение таблицы 2.3.6

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Влияние привода и силы тяги на нагрузки от колёс на рельсы
2. Возрастные показатели плодовитости по возрастным интервалам
3. Время ему показали резвых породистых коней,
4. ГИДРОГЕОЛОГИЯ, ПРЕДМЕТ ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
5. Грунты при их характеристике в практике подразделяют на скалистые и рыхлые. Рыхлые грунты покрывают подавляющую часть суши. Каменистые грунты чаще всего распространены в горных районах.
6. Задача по оценке физических свойств горных пород и их структуры
7. Затраты на проведение подземных горных выработок
8. Зонирование территории по степени техногенной нагрузки.
9. Идентификация видов пород древесины по основным товароведческим характеристикам
10. Изучить историю появления фризской породы лошадей в России.
11. Исследование величины нагрузки на занятиях с теоретической направленностью
12. Какие нагрузки действуют на штанги и на станок-качалку?