Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Проектирование режимов алмазного бурения

Многочисленными исследованиями [5, 22, 40, 41] и практикой бурения установлено, что алмазное бурение может быть эффек­тивно только при определенном сочетании режимных параметров, обеспечивающих высокую механическую скорость, проходку на ко­ронку до ее износа при малом расходе алмазов на I м бурения.

Исследованиями ВИТР [41] установлено, что наибольшее влия­ние на механическую скорость оказывает частота вращения ко­ронки, а на износ коронки по торцу — осевая нагрузка на коронку. Механическая скорость бурения почти во всех породах увели­чивается пропорционально увеличению частоты вращения коронки без увеличения расхода алмазов на I м бурения. В связи с этим алмазное бурение целесообразно вести при возможно высокой час­тоте вращения коронки, допускаемой состоянием бурового обору­дования и инструмента, а также характером разбуриваемых по­род (физико-механическими свойствами, структурными и текстур­ными особенностями, трещиноватостью); при отсутствии вибрации или при возможности значительного снижения ее применением ан­тивибрационных средств; при обеспечении кондиционного керна.

Частота вращения. Оптимальной частотой вращения алмазной коронки будет максимальная частота вращения, при которой:

1) мощность буровой установки и прочность бурильной колонны достаточны, чтобы обеспечить бурение при оптимальной нагрузке^, на коронку; 2) обеспечивается требуемый выход керна и мини­мальный расход алмазов на 1 м бурения.

При выборе частоты вращения алмазной коронки следует ру­ководствоваться следующими общими положениями: наибольшие

значения частоты вращения задавать при бурении скважин неглу­боких (до 500 м) в монолитных и слаботрещиноватых породах ко­ронками малого диаметра (до 59 мм) и при бурении импрегниро — ванными коронками; пониженные значения частоты вращения за­давать при бурении весьма твердых кварцевых ожелезненных по­род типа яшм, джеспилитов, роговиков; сильнотрещиноватых, раздробленных пород; прослоев пород, значительно отличающихся по твердости; глубоких скважин (свыше 2000 м) и скважин боль­шого диаметра (свыше 59 мм); при использовании коронок, армированных алмазами зернистостью 5—8 шт/кар или крупнее; при низком выходе керна.

Рекомендуемая частота вращения алмазной коронки может быть рассчитана:

1) по формуле (VIII.2), используя значения окружной скоро­сти (м/с) для различных пород [5]:

Для пород VIII—IX категорий… *…………………………………………. ………………………………………………………………………………………………… . 3—4

То же, X—XI категорий……………………………………………………………………………………………. 2—3

» XII категорий *………………………………………………………………. * — 1,5—2

2) в зависимости от твердости разбуриваемых пород по форму­ле (VIII.4), предложенной О. В. Ивановым [41]. При расчете мож­но воспользоваться данными прил. 1.

п — 19Л (3,64 — 0,0038/701) (VIII 4)

Dc

где Dc — диаметр скважины, м; рш— твердость породы, ГПа (1 ГПа = Ы09 Па; для пород VII—XII категории 2,0<рш< <8,0 ГПа);

3) может быть выбрана по данным табл. 32 [41].

Осевая нагрузка. Оптимальные значения осевой нагрузки на коронку зависят от физико-механических свойств породы и задан­ной частоты вращения коронки. Увеличение нагрузки сверх опти­мальной приводит к увеличению расхода алмазов и снижению проходки на коронку. Оптимальные значения осевой нагрузки могут быть приняты по данным табл. 32 или рассчитаны по форму­лам (VIII.5), (VIII.6) или (VIII.7).

Расчет оптимальной осевой нагрузки на алмазную коронку может быть произведен по формулам, предложенным С. Н. Тара­кановым [41],

для однослойной коронки

р = 0,055 &В — , (VIII.5)

для импрегнированной коронки

Р = 0,055 5Јhl, (VIII. 6)

h

Категория

буримости

 

Параметры

Частота вращения, об/мин

Осевая нагрузка, даН

Расход промывочной жидкости, л/мин

 

VI—VII

_

500—900

VIII—IX

900—1700

600—1200

IX—XI

1400—2500

1000—1700

XI—XII

1000—1700

800—1300

VI—VII

300—500

VIII—IX

300—500

400—700

IX—XI

400—700

600—900

XI—XII

500—800

700—1000

VI—VII

30—50

VIII—IX

20—30

30—40

IX—XI

16—25

20—30

XI—XII

10—15

15—20

 

где С? — масса объемных алмазов, кар (.прил. 18); рш — твердость породы, Н/мм2 (прил. 1); Оа — средний условный диаметр зерен объемных алмазов, мм; к—высота отрабатываемой части матри­цы, мм, обычно высота отрабатываемой части матрицы составляет

4— 5 мм.

Оптимальная осевая нагрузка может быть рассчитана на осно­вании значений удельной нагрузки на 1 см2 рабочей площади тор­ца алмазной коронки, рекомендованной для различных категорий пород, по формуле

Р = РГБ, (VIII. 7)

где 5 — рабочая площадь торца алмазной коронки (за вычетом площади промывочных каналов), см2; Ру — удельная нагрузка, даН/см2; для пород VIII—IX категорий Ру = 60—75 даН/см2, для пород X категории Рт = 75—90 до 120 даН/см2; для пород XI кате­гории Ру=90—120 даН/см2 и для пород XII категории Ру = = 100—150 до 170 даН/см2. Расчет осевой нагрузки по формуле (VII 1.7) следует производить особенно в тех случаях, когда тол­щина матрицы алмазной коронки отличается от стандартной (ко­ронки с утолщенной матрицей, коронки для двойных колонковых труб и др.).

Осевую нагрузку следует снижать при бурении в трещиноватых перемежающихся по твердости абразивных породах на 20—50 % от рекомендуемых для нормальных условий; при бурении косо­слоистых пород, разбуриваемых под углом к их напластованию (в целях уменьшения искривления скважины); при недостаточной мощности станка.

При алмазном бурении необходима координация частоты вра­щения и осевой нагрузки на коронку, т. е. при увеличении часто­ты вращения следует увеличивать и значение осевой нагрузки;

Диаметр коронки, мм

БЭ

76

93

112

400—700

300-500

200—300

150—300

300—1200

400—700

250—450

200—350

800—1700

600—1000

400—700

300—500

600—1000

400—700

400—800

500—1000

600—1300

800—1600.

600—1000

800—1300

900—1600

1200—2000

800—1300

1000—1700

1300—2000

1600—2500

1000—1600

1300—2000

——

50—80

80—100

80—130

120—200

40—60

50—80

60—90

90—140

30—50

40—60

50—80

70—120

20—30

20—40

снижение частоты вращения коронки требует снижения задавае­мой осевой нагрузки.

Качество и количество промывочной жидкости выбираются в зависимости от геолого-технических условий бурения, типа корон­ки, ее размера и глубины бурения. Качество промывочной жидко­сти может быть выбрано по данным табл. 21; количество промы­вочной жидкости может быть рассчитано по формулам, приведен­ным в гл. VI, § 1, или принято в соответствии с рекомендациями табл. 32. При алмазном бурении режим промывки имеет особое значение, так как при недостаточном количестве жидкости на за­бое короцку может прижечь, а при чрезмерном количестве жид­кости может происходить разрушение матрицы и промывочных каналов.

В соответствии с разработанными ВИТР рекомендациями (см. табл. 32) следует задавать большие количества промывочной жид­кости при бурении в абразивных породах, чтобы предотвратить повышенный износ матрицы и алмазов, и при бурении на боль­шие глубины с целью компенсировать утечки в соединениях бу­рильной колонны.

Средства снижения вибрации бурового снаряда при алмазном бурении. Вибрации бурового снаряда, возникающие по целому ря­ду причин (геологические, технические и технологические), оказы­вают вредное влияние на технологический процесс алмазного бу­рения: резко возрастают затраты мощности на вращение бурового снаряда, в связи с чем снижается возможная частота его враще­ния; снижаются показатели работы породоразрушающего инстру­мента, а также выход керна; происходит повышенный износ бу­рового инструмента и оборудования; снижается производитель­ность бурения..

Для снижения вибраций бурового снаряда при алмазном буре­нии скважин с поверхности и из подземных горных выработок

1

Породы

Категория

буримостн

Величина углубления между рас­хаживаниями, м

Высота подъема инструмента над забоем, и

Пески

II

0,1— 0,5

0,3—1,5

Супеси, глины плотные и средней плотности

III—IV

0,3—1,5

1,0—2,0

Гравийно-галечные отложения

III

0,3—1,0

0,2—0,6

Породы

V—VII

2-4

0,5—1,0

Таблица 33

Параметры

ТДН-УТ-46

ТДН-УТ-59

ТДН-УТ-76

ТДН-0-75

Частота вращения, об/мин

700—1250

700—1000

300-700

430—700

Осевая нагрузка на алмазную

600—800

600—1200

800—1500

600—1800

коронку, даН

Количество промывочной жидко­

30-

-50

30—60

30—60

сти, л/мин

Таблица 34

Одинарный снаряд

Двойной снаряд

Параметры

Категория

буримостн

ОЭС-57

ОЭС-73

ДЭС-73

ДЭС-89

Частота вращения, об/мин

VIII—IX

200—300

350—250

500—300

500—300

X

200—300

350—250

500—300

500—300

XI—XII

200—300

350—200

500—300

500—300

Осевая нагрузка, даН

VIII—IX

500—600

500—700

700—900

900—1200

X

600—700

700—800

750—900

900—1300

XI—XII

700—900

800—1100

900—1200

Расход промывочной жидко­

VIII—IX

100—120

120—150

90—120

120—150

сти, л/мин

ш

X, XI, XII

100—120

120—150

90—120

120—150

твердым сплавом: диаметром 76 мм — для устойчивых пород; диа­метром 84 мм — для вспучивающихся и неустойчивых пород и диаметром 92 мм — для мощных толщ сыпучих пород и плывунов. Режимы бурения специальным породоразрушающим инструмен­том комплексом КГК-100 характеризуются следующими парамет­рами:

Частота вращения бурового снаряда, об/мин…. 150—225

Количество промывочной жидкости, л/мин…. 140—160 и

200—250 в трещиноватых породах

1 Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент (в даН) устанавливается в следующих пределах:

Для пород II—-III категорий буримости (пески, суглинки,

глины)……………………………………………………………………………. ………………………………………………………………. 300—900

То же, IV категории буримости (суглинки, плотные гли­ны) ……………………………………………………………… …………………………………………………………………………. 600—1200

Для’гравийно-галечных отложений………………………………….. 300—1200

Для пород V—VII категорий буримости………………………………… 800—2000

При бурении комплексом КГК производится периодическое расхаживание бурового снаряда, частота которого и высота подъе­ма над забоем зависят от характера пород (табл. 32, а).

При разведке месторождений угля качественный отбор керна обеспечивается применением специальных колонковых снарядов «Донбасс НИЛ —I, II, III». При буренуй ДКС «Донбасс НИЛ» диаметром 76 мм рекомендуются следующие режимные парамет­ры [5]:

Расход промывочной жидкости, л/мин…………………………………. ………………………………………………………………………………………… 50—70

Частота вращения снаряда, об/мин…………………………….. 100—150

Осевая нагрузка при бурении, даН:

по углю……………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………….. 400—600

по прослоям породы и крепким углям………………………… 700—1000

Проектирование режимов бурения комплексами ССК и КССК. Применение при колонковом бурении комплексов ССК и КССК позволяет увеличить’ производительность бурения в 1,5—2 раза и довести выход керна до 90—100 % по сравнению с обычным ал­мазным бурением за счет сокращения времени на СПО и исполь­зования высоких частот вращения бурового снаряда. Бурение с ССК и КССК может осуществляться всеми буровыми станками ко­лонкового бурения, рассчитанными на заданную глубину бурения* [5, 25, 37].

Комплексы ССК рекомендуются для бурения в породах VII—X категории буримости на глубину до 1000 м (ССК-46) и 1200 м (ССК-59 и ССК-76); комплекс КССК предназначен для бурения скважин в породах V—IX категорий буримости при глубине до 2000 м.

Рекомендуемые режимные параметры бурения снарядами СОК и КССК приведены в табл. 35.

Приработка коронок при работе ССК производится на неболь­ших частотах вращения— 150—250 об/мин при небольшой осевой нагрузке — 300—400 даН с расходом промывочной жидкости при диаметре 76 мм 20—30 л/мин и при диаметре 59 мм 15—25 л/мин.

Наивысшие показатели бурения могут быть достигнуты при использовании рекомендуемых оптимальных режимных парамет­ров, однако в ряде случаев следует проектировать сниженные зна­чения частот вращения: при бурении по силыютрещиновытым по­родам; при искривлении скважины; склонности стенок скважины

Параметры

ССК-46

ССК-59

СОК-76

КССК-76

Максимальная частота вращения снаряда, об/мин

Предельная осевая нагрузка на коронку, даН

Расход промывочной жидкости, л/мин Давление жидкости, МПа Вид промывочной жидкости

2000

1200

10—20

Вода, эм лимербе* содержа!

1500

1600

15-60

<-

[ульсионны

1ТОНИТОВЫе

тем тверд

1000

1800

30-70

4—6

ё, полиме растворы ой фазы

1000

2000

30—100

рные, по — с малым «4-5%)

к обрушению; при достижении затрат мощности на бурение номи­нального значения мощности двигателя станка.

Оставить комментарий