Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Анализ затрат мощности на процесс бурения

Читайте также:
  1. ABC-анализ
  2. CRM – технологии и интеллектуальный анализ данных в управлении маркетингом.
  3. DBWR - процесс записи в БД
  4. I ЭТАП ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ. ОЦЕНКА ПОТРЕБНОСТЕЙ ПАЦИЕНТА И (ИЛИ) ЕГО СЕМЬИ В ОБУЧЕНИИ
  5. II Посттранскрипционный процесс
  6. III-V ЭТАП ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ, ПЛАНИРОВАНИЕ ОБУЧЕНИЯ, ОЦЕНКА ЕГО КАЧЕСТВА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ
  7. III. В процессуальном плане
  8. III.Корректирующие действия и регулирование процесса
  9. IV.5. Переходные процессы при КЗ. Начальное значение периодической составляющей тока КЗ. Ударный ток КЗ. Ударный коэффициент КЗ
  10. LCK - процесс блокировки
  11. M Анализ расхода материалов на предприятии.
  12. N В зоне минерализации усиливаются окислительные процессы, распадается гликоген, синтезируется необходимое количество АТФ

В процессе бурения скважины мощность двигателя бурового станка расходу­ется на выполнение ряда действий т.е.:

Nбур. = Nст. + Nбт. + Nзаб.

где: Nст -потери мощности в механизмах бурового станка, Nбт - затраты мощно­сти на вращение колонны бурильных труб, Nзаб -затраты мощности на забое скважины для разрушения породы (единственно полезные и необходимые). Очевидно, что суммар­ные затраты мощности на процесс бурения не должны превышать мощность двигателя.

Поскольку условия процесса бурения прямо влияют на затраты мощности, а пара­метры режима бурения, в свою очередь, прямо зависят от величины передаваемой на забой мощности, ана­лиз затрат мощности позволяет оценить возможности в выборе величин параметров ре­жима бурения, в первую очередь частоты вращения, и определить резервы снижения непроизводительных затрат (потерь) мощности в станке и на вращение бурильных труб.

1. Потери мощности в станке -Nст. Эти потери связаны с преодолением трения в элементах механической передачи станка от двигателя до вращателя. Эти потери разде­ляются на две части: - потери не связанные с изменением частоты вращения, т.е. вращающиеся с по­стоянной частотой (двигатель, фрикцион, первичный и промежуточный валы коробки пе­редач), и потери прямо пропорционально зависящие от частоты вращения: - ( вторичный вал коробки передач, промежуточная коробка, вращатель). Общие потери в станке можно оценить по выражению:

Nст = a + б · n.

Где а. и б. опытные коэффициенты индивидуальные для каждого станка, завися­щие от марки станка, его состояния, износа, ремонта, обслуживания. Ориентировочные примерные значения коэффициентов для разных типов и марок буровых станков приводят­ся в справочниках. Для отечественных шпиндельных станков значения коэффициентов можно принимать в пределах а = (1,1 -:- 2,7 ) кВт и б = (5,0 -:- 6,8)х10-3 кВт/n.

2. Затраты (потери) мощности на вращение колонны бурильных труб -- Nбт. Затраты мощности на вращение бурильных труб, (учитывая, что при геологоразведочном бурении практически не применяются забойные двигатели), составляют значительную часть от общих затрат мощности и их доля растет с ростом глубины скважины, достигая иногда до 90% от всех затрат мощности на бурение, поэтому их анализ имеет особо важ­ное значение!

Затраты мощности на вращение бурильных труб можно условно разделить на две части: затраты на холостое вращениеNхв. т.е. затраты на вращение колонны труб, сво­бодно подвешенных в скважине, и дополнительные затраты -Nдоп, зависящие от вели­чины осевой нагрузки, из-за которой нижняя часть колонны труб изгибается и прижима­ется к стенкам скважины, вызывая дополнительные затраты мощности на преодоление дополнительных сил трения труб о стенки скважины:Nбт=Nхв+Nдоп



Теоретически рассчитать затраты мощности на вращение бурильных труб не пред­ставляется возможным из-за большого количества факторов влияющих на эти затраты и невозможность их точного учета в условиях реального бурения. Поэтому предложено не­сколько методик расчета затрат мощности на вращения бурильной колонны в процессе бурения, построенных на использовании опытных коэффициентов, отражающих степень влияния основных факторов бурения Основные из них методика ВИТР’а и методика СКБ.

Поскольку методика ВИТР´а упрощена и отражает лишь малую часть факторов, она при­годна только для очень приблизительных оценок. Методика СКБ, основанная на большом количестве стендовых и производственных экспериментов, гораздо реальнее отражает за­траты мощности на вращение бурильных труб в разных условиях и поэтому может быть рекомендована для ответственных расчетов, тем более, что она позволяет полнее увидеть резервы снижения затрат мощности в реальных условиях бурения. По методике СКБ при анализе затрат мощности на вращение бурильных труб учитывается влияние практически всех основных, факторов обуславливающих условия вращения бурильной колонны ( 9 ко­эффициентов). Суммарные затраты мощности на вращение бурильных труб - холостое вращение и дополнительные, за счет осевой нагрузки, определяются по формуле:

Nбт.= 10-5· Ксм.· Кскв. · Кмт.· ( Кст. · Ккт. · Кжт.· Ки.· Кн.· Кδ · D · L0.75 · n1.85 + 2 · δ · Сос · n)

Где: Ксм - коэффициент смазывающих свойств очистного агента: вода — 1; вяз­кий глинистый раствор — 1,3; малоглинистый раствор — 1,1; эмульсия и полимерные жидкости 0,75; эмульсия + КАВС —0,65.

Кмт-- коэффициент материала бурильных труб: СБТ — 1; ЛБТ —0,75.

Кскв- коэффициент состояния стенок скважины: обсаженный ствол 0,5: нор­мальное состояние ствола — 1,0 - :- 1,4; кавернозный ствол — 1,5 - :- 2,0

Кст- коэффициент соединений бурильныхтруб: ниппельные -1,0; муфтово-зам­ковыс- 1,3

Ккт- коэффициент кривизны (качества) бурильных труб. Если кривизна неизвестна, то трубы высокого качества: Ккт = 1,0; средние Ккт = 1,3;низкое качество Ккт = 1,6.

Кж. - коэффициентжесткости труб, определяемый по таблице №7

Таблица №7

№ п.п Бурильные трубы. Объединенный коэф. Жесткости
1. СБТМЗ - 50 0,59
2. СБТМЗ - 42 0,49
3. СБТН-50 0,56
4. СБТН -42 0,46
5. СБТН-54 0,53
6. ЛБТН-54 0,32
7. ЛБТН -42 0,22
8. ЛБТН-68 0,43
9. КССК -76 0.56
10. ССК-76 0,55
11. ССК- 59 0,48
12. ССК- 46 0,42

- коэффициент искривления скважины. Ки = 1 +60 ·J,где J интенсив­ность искривления, град/м. (для слабоискривленных скважин = 0,01 -:- 0,02, для силь­ноискривленных скважин .J может достигать значений до 0,03 -:- 0,05 и тогда величина Ки может достигать значения = 4,0 - это самое большое значение из всех коэффициентов!

Кнкоэффициент наклона, учитывающий наклон ствола скважины при наклон­ном бурении.

Кн= (1 + 0,44 Cosβ) , где β угол наклона скважины ( 90º - θ)

Кδ коэффициент зазора.Кδ= (0,9 + 20δ), где – δв м.

В формуле: L– длина скважины, м., n– скорость вращения бурового снаряда в об/мин.

3. Затраты мощности на забое скважины.

На забое мощность расходуется на разрушение породы, при этом часть мощности тратится собственно на разрушение породы, а часть, иногда значительная, на преодоление сил трения резцов или зубьев о забой. Для оценки забойной мощности используется либо эмпирическая формула (шарошечные долота), либо физическая формула N=F·V с опытными коэффициентами.

А).При бурении шарошечными долотами:

Nзаб = No•Sзаб. Где: - удельная мощность, приходящаяся на 1 м² площади забоя; = 10-5 (0,5 - :1,5) кВт/м2, (меньшее значение для мягких пород). Sзаб - площадь забоя, м².

Б) При бурении лопастными долотами и пикобурами:

Nзаб =10-5(З -:-5)Соc·Dскв · n, кВт. Где: Сос - осевая нагрузка на долото, Н.; Dскв - диаметр скважины, м., n- частота вращения, об/мин.

В). При бурении твердосплавными и алмазными коронками:

Nзаб=10-4(µо+A ·hоб) Сос· r ·n

Где µо - коэффициент трения резцов о породу; А- коэффициент, учитывающий за­траты мощности на разрушение пород; hоб - углубка за оборот, мм.

Ориентировочные значения коэффициентов µо и А и значения hоб. принимаются по таблице № 8

Таблица № 8

Вид коронки и характер воздействия µо А об,мм.
1. Твердосплавная 0,1 1 - 3 0,05 —0,6
2. Твердосплавная с гидроударником 0,04 0,2—0,4 0,15 —1,0
3. Алмазная однослойная 0,03 —0,05 1,0—3,5 0,04 —0,2
4. Алмазная импрегнированная 0,05 — 0,1 3,0 — 8,0 0,02 —0,2
5. Алмазная с гидроударником 0,03 1,0—2,0 0,05 —0,5

При меньших значенияхhоб.принимают большие значения А.

Анализ приведенного расчета затрат мощности позволяет решать две задачи для повышения эффективности процесса бурения:

1. Поскольку мощность приводного двигателя бурового станка, как правило, огра­ничена и на больших оборотах и на больших глубинах явно недостаточна, то снижение непроизводительных затрат, главным образом, на вращение буриль­ных труб позволит повысить долю забойной мощности и повысить значения параметров режима и, тем самым, эффективность бурения. Анализ величин коэффициентов, определяющих затраты на вращение труб позволяет определить и реализовать значительные резервы: - так замена воды на эмульсию экономит 25% мощности, а если применить еще и консистентную смазку КАВС экономится еще 10%.; замена стальных труб на легкосплав­ные добавит еще 25%, уменьшение кривизны скважины может уменьшить затраты мощ­ности на вращение труб в 2—3 раза и.т.д.

2. Вторая задача заключается в том, что анализ позволяет рассчитать до какой глу­бины скважины, на каких оборотах бурового снаряда будет хватать мощности двигателя в зависимости от реальных условий бурения, поскольку мощности наших буровых стан­ков не достаточно для бурения на максимальных оборотах на максимальные для данного станка глубины скважин. Для решения этой задачи преобразуем формулы затрат мощно­сти в вид: Ln=.f(n) , принимая все остальные значения постоянными, а величину Coc.примем среднюю для данных условий бурения.

1,33

Или при всех постоянных кроме n после их приведения обозначим:

Получим: 1,33 Подставляя последовательно n , начиная с максимальной частоты вращения (при регулируемом приводе ), построим графики Рис 27 а.

5 6 7 8 n(скорости) n

       
 
   
 

 


 

 

L(n) м.

 

 

L(n) м. Lскв.м.

а. Рис.27 б.

При плавном приводе определим Lскв для максимальной частоты вращения данного станка – L(nmax), затем подбором находим значение частоты вращения для полной глубины скважины – n (Lскв), это будет - n(min), и еще одну – две промежуточные точки по средним значениям n и строим кривую - Рис.27б.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Анализ затрат мощности на процесс бурения

Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 126; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.80.60.91
Генерация страницы за: 0.013 сек.