Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Приводами для буровых станков и насосов при геологораз­ведочном бурении являются электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания, главным образом дизели.

Тип двигателя для привода бурового агрегата выбирается в зависимости от условий его эксплуатации (объем буровых работ, удаленность участков бурения от баз геологоразведоч­ных партий и экспедиций, буровых установок друг от друга, наличие электроэнергии в районе работ и т. п.). Электродвига­тели применяют при централизованном энергоснабжении, и в настоящее вермя они применяются в большинстве случаев. Основными преимуществами электродвигателей являются: эко­номичность, надежность и удобство в обслуживании, высокая перегрузочная способность (коэффициент перегрузки Х= 1,7— 2,2). Дизели обеспечивают автономность буровых установок, что важно при проведении геологоразведочных работ в мало­освоенных районах. Дизели также экономичны, надежны и долговечны в работе, но требуют специального обслуживания; перегрузочная способность дизелей также достаточно велика (*=1,1-1,15).

При дизельном приводе, как правило, один двигатель приво­дит в действие станок и насос, при электроприводе применя­ются индивидуальные двигатели для станка и насоса.

Потребнай" мощность бурового агрегата зависит от двух ос­новных процессов: собственно бурения, в результате которого осуществляется углубка скважины, и спуско-подъемных опера­ций. Определяющей для выбора мощности привода, как пра­вило, является мощность и а бурение скважины.

Мощность двигателя, необходимая в процессе собственно бурения, складывается из трех основных составляющих:

Nб^N3 + Nт + NC[, (6.7)

где N3 — мощность, реализуемая на забое скважины, кВт; А^т— мощность на вращение колонны бурильных труб в скважине, кВт; Л/ст — мощность, потребляемая в трансмиссии и других уз­лах бурового станка, кВт.

При использовании дизельного привода к уравнению (6.7) следует добавить мощность на привод насоса.

Мощность, реализуемая на забое. Применяемые в настоящее время зависимости для определения мощности, реализуемой на забое, раскрывают в основном качественную картину процесса. Входящие в формулы величины зависят от многих факторов, учесть которые трудно. Полученные в результате расчетов зна­чения этой мощности можно рассматривать только как прибли­зительные. Применительно к условиям колонкового бурения с достаточной для практики точностью можно пользоваться фор­мулами С. Н. Тараканова.

1. При бурении твердосплавными коронками

УУ3 = 5,3 • 10-4Р/г£>ср (0,137 +р.), кВт, (6.8)

где Р — осевая нагрузка на коронку, даН; п — частота враще­ния коронки, об/мин; 1)ср — средний диаметр коронки, м; 1)ср= = (£>!-(-,02)/2 (здесь и — наружный и внутренний диа­метры коронки по резцам, м; ц — коэффициент трения резцов коронки о породу забоя).

0,12—0,20 0,15—0,25 0,18—0,27 0,30—0,40 0,25—0,40 0,30—0,50 0,30—0,40

Коэффициент Трения |Л не является строго постоянной вели­чиной. Его значения изменяются при изменении осевой на­грузки, частоты вращения, качества очистного агента, а также при изменении состава н свойств пород. При расчетах можно воспользоваться только следующими ориентировочными сред­ними значениями коэффициента трения:

Глнна ….

Глинистый сланец

Мергель ….

Известняк . . .

Доломит ….

Песчаник . . .

Гранит….

2. При бурении алмазиыми коронками

Ыа = 2 -10-4РпОср, кВт. (6.9)

3. При бескерновом бурении

Ыя = (3 ч — 4) • 1 0_4Рп£>2, кВт. (6.10)

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

Л/а = Ю-3|ДРпВ2, кВт, (6.11)

в которой применяются: для долот диаметром 76 мм и более |д,=0,17; для долот диаметром 59 мм и менее р=0,10. Обозна­чения в последних формулах те же, что и в (6.8).

Мощность на вращение колонны бурильных труб в скважине Ыт составляет основную долю от затрат мощности на бурение

скважины. Ыт складывается из двух составляющих: Мхв — мощ­ности на холостое вращение колонны бурильных груб в сква­жине и Ылоп — дополнительной мощности на вращение сжатой части бурильной колонны, которая создается осевой нагрузкой на породоразрушающий инструмент. Таким образом, МТ = ЫХВ + +Адоп, кВт:

Значение Л^доп может быть рассчитано по формуле

. ДОдоп = 2,45• 10-4Рлб, кВт, (6.12)

где 6 —радиальный зазор, м; б=(1)—<^)/2; Б — диаметр сква­жины, м; йч — наружный диаметр бурильных труб, м.

Наиболее сложной для определения является мощность на холостое вращение колонны бурильных труб в скважине, так как она зависит от целого ряда факторов, часть из которых имеет случайный характер. К этим факторам относятся: кон­структивные особенности, материал и техническое состояние бурильных труб, состояние стенок скважины, наличие каверн и желобов, характер проходимых пород, искривление скважины, наличие в скважине специальных эмульсионных растворов и смазок, режимные параметры и т. д.

Для расчетов А^в в основном используются эмпирические за­висимости. Многие из них имеют строго ограниченную область применения, определяемую условиями проведения эксперимен­тальных работ.

Для практических расчетов Ыхв при колонковом бурении вер­тикальных и слабонаклонных (до 75°) скважин рекомендуется формула Л. Г. Буркина (ВИТР), имеющая два варианта:

для высоких частот вращения колонны бурильных труб (при п>п)

Ыхв = &с (2 ■ 10~6фп2 + 0,8 ■ 10~3<7$>я) I, кВт, (6.13)

I

где Ь — длина ствола скважины, м; <7— масса 1 м бурильной колонны, кг;

для низких частот вращения колонны бурильных труб (при П<По)

N= кВт,

«о=(0,32.103МУб—граница раздела зон частот вращения ко­лонны бурильных Труб.

Коэффициент, учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости в формуле (6.13), &с=0,8 при использовании смазки типа КАВС в сочетании с промывочной жидкостью, обладаю­щей смазочными свойствами; А:с=1,0 при полном покрытии ко­лонны смазкой типа КАВС в сочетании с промывкой техниче­ской водой; £с = 1,5 при отсутствии сдоазки.

Мощность, потребляемая в трансмиссии и других узлах бу­рового станка, может быть рассчитана по формуле

Ыег = Встп, кВт, (6.14)

где Вст — опытный коэффициент, характеризующий переменные потери в станке, кВт • мин/об-

Мощность двигателя для привода насоса рассчитывается по формуле

кВт, (6.15)

‘Пн’П

где V—подача насоса, м3/с; р — давление нагнетания, мПа; г]н — коэффициент полезного действия насоса, г)н=0,75—0,85;

г) — коэффициент полезного действия передач от двигателя до насоса. При практических расчетах принимают г]нт) = 0,70—0,80.

Более точные, но сложные формулы для рассмотренных слу­чаев, как и для специфических условий бурения, например го­ризонтального, можно найти в специальных руководствах.

Комментарии запрещены.