2.3.3. Расчёт частоты вращения долота
Частота вращения шарошечных долот рассчитывается для всех типоразмеров долот по следующим трём показателям:
- рекомендуемой линейной скорости на периферии долота;
- продолжительности контакта зубьев долота с горной породой;
- стойкости опор долота.
- 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.
- для пород категории М α = 0,7 ÷ 0,9;
- для пород категории С α = 0,5 ÷ 0,7;
- для пород категории Т α = 0,3 ÷ 0,5.
23.03.2016 1.48 Mб 5 денежный рынок.doc
21.09.2019 35.16 Кб 1 деньги.docx
18.04.2015 238.59 Кб 35 Дергунова. Тест к зачёту.doc
16.08.2019 78.34 Кб 17 Джозеф Томсон.doc
02.09.2019 317.95 Кб 20 Дзярик С.В. по дисц. Гражданское право.doc
23.03.2016 1.31 Mб 168 Диплом (готовая версия) Мазин (1).docx
23.03.2016 614.91 Кб 33 ДИПЛОМ v1.5.doc
23.03.2016 417.43 Кб 24 ДИПЛОМ v1.5.docx
18.04.2015 393.22 Кб 304 Диплом Мельникова.doc
18.04.2015 392.7 Кб 146 Диплом Мельникова.doc
23.03.2016 3.2 Mб 21 Диплом.docx
Ограничение
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:
2.4.3 Расчет частоты вращения долота
Частота вращения долота определяется при выполнении условия обеспечения необходимого времени контакта вооружения долота с забоем \9\:
(37)
где: n — частота вращения долота, об\мин;
GД – динамическая составляющая осевой нагрузки на долото.Н;
С =5100 м\с – скорость звука в материале вала забойного двигателя;
КВД – коэффициент, учитывающий мгновенную задержку частоты вращения вала забойного двигателя при вдавливании зуба шарошки долота в породу;
Е = 2,1 10 11 – модуль упругости материала, н\м 2 ;
F – площадь поперечного сечения вала турбобура, м 2 ;
RД –радиус долота. м;
— время контакта, млс;
β — угол между осью долота и осью шарошки.
(38)
где: GСТ – статическая составляющая осевой нагрузки на долото, Н.
(39)
интервал 0-716м:
Расчет остальных интервалов аналогичен. Результаты расчета представлены в таблице 22.
Таблица 22 — Частота вращения долота
2.4.4 Обоснование максимальной величины давлений на выкиде буровых насосов
Максимальная величина давления на выкиде буровых насосов является одним из главных параметров, который определяет работу гидравлического забойного двигателя и оказывает существенное влияние на темп углубления скважины.
Расчет производится по методике (9)
(40)
где: Рmax — максимальная величина давления на выкиде буровых насосов, мПа;
G –осевая нагрузка на долото, ;
GВР – вес вращающихся элементов забойного двигателя, Н;
Fр – площадь поперечного сечения турбинок;
РТ— перепад давления в турбобуре, мПа;
GП— осевая нагрузка на пяту забойного двигателя, меняется в зависимости от твердости пород, GП=+30кН:
(41)
где: dcр – средний диаметр турбинок, Н;
(42)
где: G3 – вес забойного двигателя, Н; b – 0,85 – архимедова сила.
интервал 0-715м:
интервал 715-1830м:
2.5 Обоснование. Выбор и расчет компоновок бурильной колонны
Определяем длину УБТ требуемую для создания нагрузки и придания жесткости КНБК.
где с- скорость звука в материале труб;
Т- период продольных вибраций долота;
— расстояние от забоя до УБТ;
— расстояние от забоя до осевой опоры ГЗД.
Для создания осевой нагрузки применяем УБТС-2. В интервале 0-715 м длину УБТС-2 203х61,5 принимаем 12м, а в интервале 715-1830м и 1830-2560м длину УБТС –2 178х49 принимаем 12м \1\.
Длину секции ПК 127х9 определяем по формуле:
(43)
где: lПК – длина секции ПК (ТБПВ), м;
G – осевая нагрузка на долото, Н;
GУБТ— вес УБТ; GУБТ— =1530 н\м-178 мм;
G3 – вес забойного двигателя, Н;
gПК – вес труб ПК 127х9; gПК=305 н\м
b – коэффициент учитывающий архимедову силу
(44)
где: — плотность материала труб, ПК =7850кг\м 3
Длину секции ЛБТ 147х11 Д16Т находим по формуле \10\.
(45)
где: lЛБТ – длина секции ЛБТ Д16Т, м;
lк – длина бурильной колонны. м;
lУБТ – длина труб УБТ, м;
l3 – длина забойного двигателя, м;
l3 – длина инструмента от забоя до верхней осевой опоры забойного двигателя, м;
Производим расчет по формулам (2.43-2.45):
интервал 0-715 м:
Длину секций труб ПК принимаем равным lПК=144м или 6 секций.
интервал 715- 1830 м:
Максимально необходимую длину секций труб ТБПВ принимаем равным lПК=96 м или 4 свечи.
интервал 1830-2560 м:
Для бурения интервала на эксплуатационную колонну длину секций труб ПК принимаем равным lПК=600м или 26 секций.
При расчете длин секций ЛБТ принимаются во внимание удлинение ствола скважины из-за профиля скважины.
Интервал 0-715 м:
Длину секций ЛБТ принимаем равным lЛБТ=456м или 19 свечей.
Интервал 715-1830 м:
Длину секций ЛБТ принимаем равным lЛБТ=1000м или 40 свечей.
Интервал 1830-2560 м:
по стволу скважин:
Длину секций ЛБТ принимаем равным lЛБТ=2000м или 80 свечей.
Расчёт колонны на прочность проводим для турбинного бурения по методике
/5/. Определяем растягивающие напряжения в верхнем сечении колонны
при наиболее тяжелых условиях, когда колонна поднимается из искривлённой части скважины с большей скоростью при циркулирующей жидкости по формуле:
, (46)
где =1,3-коэффициент динамичности при СПО с включенными буровыми насосами /5/.
— площадь поперечного сечения типа ЛБТ.
— площадь поперечного канала труб /6/.
— силы трения колонны о стенки скважины /5/.
После расчёта необходимо проверить выполняется ли следующее условие:
(47)
где =274 МПа.-предел текучести сплава Д16-Т из которого изготовлен ЛБТ.
=1,3- коэффициент запаса прочности /6/.
Если приведённое условие не выполняется , то необходимо перекомпоновка и соответственно перерасчёт колонны на прочность.
Расчеты приведены в таблице 23.
Таблица 23 — Прочность бурильной колонны
2.7.2 Расчет рабочих характеристик забойных двигателей
-расход промывочной жидкости, Qп.ж.=0,028 м 3 /с.
Cтендовые характеристики ВЗД:
Для данного двигателя определяем значения
где Dср— средний диаметр ротора;
β- угол подъема винтовой линии зуба ротора по среднему диаметру.
Момент на валу при холостом вращении
Момент трения в опоре
Удельный момент на долоте примем
Cреднее контактное давление кд=1 Мпа.
Из результатов стендовых испытаний для Q=0,028 м 3 /с, =5450 Нм.
Выбираем следующие значения нагрузок на долото
Для G1=0 кН, М рассчитываем по формуле
Аналогично рассчитываются значения М, Мд для остальных значений Gд.
Используя полученные значения М, рассчитываем значения ω и n по формулам
Аналогично рассчитываются значения ω и n для остальных значений М.
Таким же образом рассчитываются остальные значения N0 и Nд.
Таблица 2.15-Рабочие характеристики ДР-178
Характеристика забойного винтового двигателя
Энергетические параметры винтового гидравлического двигателя определяются его передаточным числом, перепадом давления и расходом рабочей жидкости. При постоянном расходе Q двигатель характеризуется изменением вращающего момента М от перепада давления Δ р, частоты вращения п вала шпинделя, мощности N и к. п. д. η.
На рис. 2.8-2.9 приведены рабочие характеристики винтовых забойных двигателей Д2-172м и ДГ-155.
Наибольшая частота вращения соответствует режиму холостого хода, а максимальный вращающий момент — режиму торможения при п = 0. Двигатель запускается при перепаде давления Δ р = 1÷2 МПа. Это давление расходуется на механические и гидравлические потери. При увеличении момента торможения перепад давления возрастает, одновременно повышаются мощность и к.п.д.
Режим максимальной мощности называется эффективным, а наивысшего к.п.д. — оптимальным. Обычно в этих двигателях они не совпадают. Зона устойчивой работы двигателя находится между этими режимами. В рабочем режиме гидромеханический к.п.д. составляет 0,4—0,5, объемный — 0,8—0,9, а общий достигает 0,5÷0,55.
В рабочей области от режима холостого хода до оптимального частота вращения n прямо пропорциональна расходу Q, поэтому при изменении расхода Q 1на Q 2частота вращения
(2.47)
С увеличением расхода раствора диапазон устойчивой работы двигателя расширяется. В винтовых двигателях частота вращения существенно зависит от величины вращающего момента, В этих двигателях по мере их износа характеристики ухудшаются. Это объясняется повышением утечек жидкости через зазоры по мере их увеличения при износе. Износ ротора и статора по выступам и профилю зубьев приводит к нарушению герметичности рабочей пары, увеличению объемных потерь и снижению нагрузочной характеристики. Износ рабочей пары определяет межремонтный срок службы двигателя, составляющий 50—200 ч в зависимости от качества двигателя и свойств бурового раствора.
Техническая характеристика винтовых двигателей
| Типоразмер | Д1-195 | Д2-172М | Д-127 | Д-85 | Д1-54 |
| Частота вращения, об/мин | 100-130 | 115-220 | 200-250 | 225-290 | 180-480 |
| Вращающий момент, кН·м | 5,0-6,1 | 2,9-4,1 | 1,0-1,2 | 0,27-0,34 | 0,06-1,08 |
| Мощность, кВт | 50-80 | 33-92 | 20-30 | 6-10 | 1,3-3,1 |
| Расход жидкости, м 3 /с | 30-40 | 23-36 | 12-15 | 5,7 | 1,0-2,5 |
| Перепад давления, МПа | 5-6 | 4,5-6 | 3,5-4,5 | 2,7-3,0 | 3,8-4,2 |
| Наружный диаметр, мм | 5,4 | ||||
| Длина, м | 6,23 | 6,90 | 4,40 | 3,19 | 2,0 |
| Масса, кг |
Пример 2.6. Определить передаточное число винтового двигателя Д2-172М и частоту его вращения при расходе бурового раствора Q =0,025 м 3 /с Дано: число зубьев статора z1=10 и ротора z2=9; рабочий объем винтового двигателя V о=0,01 м 3 .
Передаточное число определяем по формуле (2.36)
Частота вращения из выражения (2.41)
Пример 2.7. На сколько уменьшится крутящий момент винтового двигателя Д2-172М, если при перепаде давления р 1=6 МПа он развивает момент M 1= 5 кН·м, а фактический перепад давления р ф=5 МПа.
Геометрические характеристики двигателя М о, D, t, e не изменяются при изменении перепада давления, поэтому
т. е. вращающий момент уменьшится на 0,83 кН·м.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: