Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ БУРОВОГО АГРЕГАТА

Приводом 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 в основном при централизованном энергоснабжении. Основными преимуществами электродвигателей являются: экономичность, на­дежность и удобство в обслуживании, высокая перегрузочная спо­собность с коэффициентом перегрузки Х= 1,54-2,0. Дизели обеспе­чивают автономность буровых установок, что важно при проведе­нии геологоразведочных работ в малоосвоенных районах. Дизели экономичны, надежны и долговечны в работе, но требуют специ­ального обслуживания; перегрузочная способность дизелей харак­теризуется коэффициентом перегрузки Я,= 1,10-7-1,15.

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

Мощность бурового агрегата зависит от двух основных процес­сов: собственно бурения, в результате которого осуществляется углубление скважины, и спуско-подъемных операций. Определяю­щими для выбора необходимой мощности привода, как правило, являются затраты мощности на бурение.

§ 1. Определение мощности двигателей для бурения

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

Л^б = Л^з + ЛГТ + Л/^т» (IX. 1)

где ЛГа—мощность, расходуемая на забое скважины, кВт; — мощность, расходуемая на вращение колонны бурильных труб в скважине, кВт; Лгст — мощность, расходуемая в трансмиссии и дру­гих узлах бурового станка, кВт.

При использовании дизельного привода к уравнению (IX. 1) следует добавить мощность, расходуемую на привод насоса.

Мощность, затрачиваемая на забое. Зависимости, применяемые в настоящее время для определения мощности, расходуемой при работе породоразрушающего инструмента, не полностью отража­ют количественные соотношения между параметрами, определяю­щими мощность, а раскрывают в основном качественную картину процесса. Входящие в формулы величины зависят от многих фак­торов, учесть которые трудно. Поэтому полученные в результате

6* 139

пягчртов значения мощности, затрачиваемой на Забое, МОЖНО рас­сматривать только как приблизительные [2, 11, 24, 36 и др.] Ана — лиз формул для расчета затрат мощности на забое при колонко­вом бурении показал, что с достаточной для практических расче­тов точностью можно пользоваться следующими формулами.

1. При бурении твердосплавными коронками [43]

ЛГ, = 5,3.10-4^Ср(0,137 + ц), (1Х.2)

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

Коэффициент трения х резцов о породу забоя не является строго постоянной величиной. Значение коэффициента трения из­меняется при изменении величины нагрузки на коронку, частоты ее вращения, качества промывочного агента, а также при изме­нении состава пород, величины и формы зерна, состава цемента, твердости горных пород и ряда других факторов. В связи с этим при расчете затрат мощности на забое можно воспользоваться только ориентировочными средними значениями коэффициентов трения:

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

2. При бурении алмазными коронками [43]

Ы9 = 2 -10~*РпОср. ]/ + (1Х. З)

3. При бескерновом бурении [43]

Л^8 = (3 — ь 4) 10~*РпО. (1Х.4)

При использовании шарошечных долот можно рассчитать мощность, затрачиваемую на забое, также и по следующей фор­муле [24]:

ЛГ8= 10 ~У>л£. (IX. 5)

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

Обозначения в формулах (1Х. З), (1Х.4) и (IX.5) те же, что и в (IX.2).

Мощность на вращение колонны бурильных труб в скважине

— составляет основную долю от затрат мощности на бурение скважины. Л^т складывается из двух составляющих: — мощ­

ности на холостое вращение колонны бурильных труб в скважине и Л^доп — дополнительной мощности, затрачиваемой на вращение сжатой части бурильной колонны, которой создается осевая на­грузка на породоразрушающий инструмент. Таким образом, #т =

= Л^ХВ"1“^ДОП’

Значение Л^доп может быть рассчитано по данным [23] по формуле СКВ ВПО «Союзгеотехника»:

^доп = 2,45- 10”4бРл, (1Х.6)

где б — радиальный зазор, м; б = (/)—(1)12, О — диаметр скважи­ны, м; й — наружный диаметр бурильных труб, м; Р — осевая на­грузка на породоразрушающий инструмент, даН; п — частота вра­щения колонны бурильных труб, об/мин.

Наиболее сложными для определения являются затраты мощ­ности на холостое вращение колонны бурильных труб в скважине, так как они зависят от целого ряда факторов, часть из которых имеет случайный переменный 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.

Для расчетов МХв в основном используются эмпирические зави­симости, полученные в результате выполнения большого объема теоретических и экспериментальных исследований. Многие из по­лученных зависимостей [И, 13, 36, 37] имеют строго ограниченную область применения, определяемую условиями проведения экспе­риментальных работ.

Для практических расчетов при колонковом бурении рекомен­дуются следующие формулы. Для вертикальных скважин и с уг­лом наклона до 75°.—————————— ————————————————————————- ————————————————————————-

1. Предложенная СКВ ВПО «Союзгеотехника» формула В. Г. Кардыша [23]

ЛГЖВ = ААМ&[8.28-10- (0,9 + 206) х

X п1-851°’75 0 + 0,44 005<р)]. (IX.7)

2. Предложенная ВИТР формула Л. Г. Буркина [2, 41].

Для высоких частот вращения колонны бурильных труб при п>п0

= М2,0- 10-«<7бп2 + 0,8 • Ю-^сРп) I. (1Х.8)

Для низких частот вращения колонны бурильных труб при п<п0

ЛГ1В = 1,44 • 10(IX.9)

По=0,32 • 1ШЩ — граница раздела зон частот вращения колонны бурильных труб по применимости формул (IX.8) и (1Х.9).

Для горизонтальных скважин [13]: при диаметре скважины

59 мм и бурильных трубах СБТН — 42 мм

ЛГ„ = (3,5 ■ 10~7я2 — 3,5-10~*п + 3,4 • 10’*) L. (IX. 10)

При диаметре скважины 59 мм и бурильных трубах СБТН —

50 мм

Л^хв = (2,75-10 т/га — 2,6- 10~*л + 4- Ю"г) I. (IX. 11)

• При диаметре скважины 76 мм и бурильных трубах СБТМ —

50 мм

N„ = (6,17.10-V — 1,25 • 10~‘я + 4 ■ 10’*) (IX. 12)

Обозначения в приведенных для расчета формулах сле­дующие: — глубина скважины, м; п — частота вращения колон­

ны бурильных труб, об/мин; <7 — масса 1 м бурильной колонны, кг; б —радиальный зазор, м; б=(£>—й)/2, Б — диаметр скважи­ны, м; й — наружный диаметр бурильных труб, м; ф — угол накло­на скважины к горизонтали, градус. к — коэффициент, учитываю­щий влияние промывочной жидкости (&| = 1,0 для технической во­ды; £| = 0,6 для эмульсионных растворов и при введении смазки; &1 = 0,45 для сочетания эмульсии и смазки; к = ,2 для глинистого раствора; А) = 1,5 при продувке воздухом); — коэффициент, учи­тывающий особенности стенок ствола скважины (&2 —2 при буре­нии в трещиноватых, разрушенных и кавернозных породах, 62= 1 при бурении в монолитных породах; £2 = 0,5—0,75 при вращении колонны в скважине, обсаженной колонной обсадных труб); &з — коэффициент, учитывающий материал труб (/г3= 1 для сталь­ных труб, &3 = 0,75 для труб из алюминиевых сплавов); 64 — ко­эффициент, учитывающий тип соединения бурильных труб для ниппельного соединения, /г4=1,3 для муфтово-замкового соеди­нения); &5 — коэффициент, учитывающий кривизну бурильных труб (Л5= 1 для бурильных труб, изготовленных в соответствии с ОН 41-1-68, для которых средняя кривизна составляет 0,25— 0,30 мм на 1 м, 65= 1,3 для бурильных труб, средняя кривизна составляет 0,55—0,85 мм на 1 м, /25=1,6 для бурильных труб со средней кривизной более 0,85 мм на 1 м); &с — коэффициент, учи­тывающий влияние смазки и промывочной жидкости в формулах (IX.8) и (1Х.9) (&с = 0,8 при использовании смазки типа КАВС в сочетании с промывочной жидкостью, обладающей смазочными свойствами, &с= 1,0 при полном покрытии колонны смазкой типа КАВС в сочетании с промывкой скважины технической водой, /гс = 1,5 при отсутствии смазки).

Для более подробного исследования затрат мощности на вра­щение колонны бурильных труб в скважине можно воспользовать­ся данными,, приведенными в работе [36].

С целью упрощения расчетов по формуле (1Х.7) могут быть использованы следующие данные [табл. 43].

Тип станка………………………………………………………… ЗИФ-1200МР

ЗИФ-650М

СКБ-4

СКБ-5

СКБ-7

Вп, кВт*мнн/об………………………………………………………… 8,2*10……………………………………………………. 3

8,8* 10“3

5,5-Ю-з

5(0-10”3

6, 8-10 3

Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка — Л/Ст может быть рассчитана для шпиндельных станков с механическими передачами по формуле [23]

А^ст = М^дв И + = 1, Шдв (6 -10-3+ 1,2-10-*п), (IX. 13)

где /еп — коэффициент, учитывающий увеличение потерь энергии в станке под нагрузкой; УУДВ — мощность приводного двигателя

* станка, кВт; А — опытный коэффициент, характеризующий потери мощности в элементах трансмиссии, не зависящие от частоты вра­щения; В— опытный коэффициент, характеризующий потери мощ­ности в элементах трансмиссии, частота вращения которых зави­сит ог п.

Формулу (IX. 13) следует применять при расчете мощности на холостое вращение по формуле (1Х.7). При использовании для расчета Л^хв формул (1Х.8) и (1Х.9) потери мощности в станке следует рассчитывать по формуле [2]

*ст «Вв-л, (IX-14)

где Вс — опытный коэффициент, характеризующий переменные потери в станке, кВт-мин/об. Опытные значения Вс приведены выше. Рекомендации по применению различных формул для расчета ЫСт связаны с проведением экспериментов по определению А^т в различных условиях.

Мощность двигателя для привода насоса Л/н рассчитывается по формуле

£-Р/ЛиЛ, (IX. 15)

где ф — подача насоса, м3/с; р — давление нагнетания, кПа; г)„ —

коэффициент полезного действия насоса (т]„ = 0,75—0,85); т| —

коэффициент полезного действия передач от двигателя до насоса. При практических расчетах принимают 111111 = 0,70—0,80.

При регулировании расхода промывочной жидкости, подавае­мой в скважину путем сброса части ее в сливную линию, потреб­ляемую двигателем мощность определяют по формуле

Мп = (ЭР1Мп’г, (IX. 16)

где ф — полная подача насоса, м3/с; р—давление нагнетания при расходе С}.

Тип бурильных труб, диаметрх Xтолщина стенки, мм

Масса 1 м колонны ф, кг

Осевой момент инерции / м4

Жесткость £/, Н-м*

"Вспомогатель­ная величина

СБТМЗ-42Х5.0

5,25

1,03

10”*

2,06

10*

4,9

СБТМЗ-50Х5.5

6.75

1,97

ю-*

3,94

10*

5,43

СБТМЗ-бЗ,5×6,0

10,0

4,6

10-*

9,2

10*

6,22

СБТН-42Х4.5

4,89

9,65

10-«

1,93

10*

4,85

СБТН-54Х4.5

6,48

2,2

10-*

4,4

10*

5,53

СБТН-68Х4.5

8,68

4,65

10-*

9,3

10*

6,24

СБТН-33,5X4.75

3,70

4,65

10-е

0,93

10*

4,31

СБТН-42х5,0

5,15

1,03

10-*

2,06

10«

4,90

СБТН-50х5,5

6,80

1,97

10-*

3.94

10*

5,44

ЛБТН-42Х7

3,08

1,25

10-*

0,875

10*

4,27

ЛБТН-54Х9

4,40

3.4

10-*

2,38

10*

5,0

ЛБТН-68Х9

5,46

7,58

10-*

5,30

10*

5,7

ЛБТМ-54х7,5

4,0

3,1

10-*

2,17

10*

4,94

ССК-59-55х4,8

6,0

2,45

10-*

4,9

10*

5,63

ССК-76-70Х4.8

7,65

5,5

10-*

11

10*

6,41

КССК-76-70 Х4.5

7,62

5,0

10-*

10

10*

6,31

Примечание. Е для стали, равную 2*10

И Н/м*

; Е для

ЛБТ—0,

7.10“

Н/м*.

Оставить комментарий