Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Проектирование частоты вращения долота (n) для реализации объемного разрушения пород на забое скважины. ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
2.3.1. Расчетn = ntпри поддержании времени контакта (tк) зуба долота с породой (с забоем) с учетом некоторых параметров долота и tк: , (2.4) где: tz - средняя величина шага зубцов периферийных венцов шарошки долота с учетом величины bз, м (см); Таблица 2.2 Величины параметров по вариантам
Продолжение табл.2.2.
R - радиус долота, м (см); tк -2…8 мс - нижний предел для мягких пород, верхний - для твердых; для крепких пород - tк @15мс. 2.3.2. При расчетах nt величины R и tz взять можно по первому заданию, а tк -ориентируясь на табл.2.3 и 3.3. [5, табл.2.4; 4, стр.174] Таблица 2.3
2.3.3. При известных величинах осевой нагрузки на долото, в частности ее динамической составляющей (Gд), модуля упругости (Е) и площади поперечного сечения тела (F) динамически активного участка, например вала забойного двигателя, частоту вращения долота для обеспечения tкопределим , (2.5) где размерности параметров в системе "СИ": с - скорость звука в материале вала двигателя, с = 5100 м/с; b - угол между осью шарошек в долоте, обычно sinb = 0,80...0,82; Е = 2,1×1011 Па (для стали); tк -в мс; Gд - в Н. 2.3.4. При выполнения этого задания величину Gд можно найти [1] по ранее найденной нагрузкеG,аRи tк -из предыдущих заданий для своего варианта. Площадь F обычно изменяется от 38 до 65 см2 (для забойных двигателей). Отделять этот параметр следует используя паспортные данные двигателя, потому что в справочной литературе данные о конструкции валов забойных двигателей приведены только в работе [6], которая с 1970г. не переиздана. Величину - F для выполнения этого задания можно принять по согласованию с преподавателем. 2.4. Расчет G и n с учетом условия получения максимальной проходки на долото (т.е.Ghиnh). 2.4.1. Такой подход в большей степени эффективен при разбуривании твердых и крепких пород, когда заранее предусмотрено применение двигателей типа "Д", ТРМ, ТН, позволяющих углублять скважину с низкой частотой вращения долота, особенно когда имеются данные о коэффициенте "у". 2.4.2. Расчет Gh производят по формуле: , (2.6) где: tд - потенциальный ресурс долота по времени работы, ч (предел 89 по формуле (2.7) для долот типа "3", а верхний - для типа "Н"): ; (2.7) Dд - диаметр долота, м bn - коэффициент, учитывающий снижение долговечности опоры долота (Топ) за счет повышенияn на 1 оборот в мин; bn = 0,02 ч×мин/об; КG - коэффициент, который учитывает уменьшение Топ при увеличении нагрузки на долото на 1 кН, . 2.4.3. Проектирование частоты вращения долота (nh)для обеспечения максимальной проходки (hд) на долото (при заданной величине G) осуществляют согласно формуле: , (2.6) где: у - учитывает влияние свойств горных пород, числа поражений забоя вооружением и tк на величину hд (через механическую скорость проходки - Vм). Величина у: при низкооборотном бурении для твердых пород у = 0,5; для мягких - у = 1; при высокооборотном бурении для твердых пород у = 0,36, а для мягких 2.5. Проектирование расхода промывочной жидкости (подачи буровых насосов) при нормальных условиях бурения скважины. 2.5.1. Расход промывочной жидкости (Q) при указанных условиях должен быть в пределах: , где: Qтн - технологически необходимая величина Q, удовлетворяющая основным технологическим требованиям процесса углубления скважины (м3/с или л/с) Qmin - это расход Q, позволяющий эффективно очищать скважину от выбуренной породы и определяется по рекомендациям из гидромеханики,, например [7], или из табл.2.4. Величину Qтн найдем по формуле [1]: , (2.9) где: Pmax - максимальное давление на выкиде буровых насосов, МПа, которое может определиться на основе обработки промысловой информации о его эффективных, величинах или определяться по формуле [8], учитывающей поддержание необходимой осевой гидравлической нагрузки (Gг) на вал забойного двигателя, как: , (2.10) где:Gmax - максимальная осевая нагрузка на долото, Н; Gвр - вес вращающихся элементов турбобура (забойного двигателя, Н; Тп - осевая нагрузка на осевую опору двигателя, Н: ; dср - средний диаметр турбинок, м [1, 6]; Рт - перепад давления в турбобуре, МПа; Роч - давление необходимое [8] для очистки забоя от выбуренной породы, Па, (в формуле (2.9) в МПа) Ргд - перепад давления в промывочном узле долота, МПа; РR - гидроимпульсное давление, МПа, РR@2 МПа; [8]; r1, r2 - плотность промывочной жидкости внутри бурильного инструмента и в заколонном пространстве, кг/м3 (или Н×с2/м4); Таблица 2.4. Данные к расчету Qтн вариантам
ai - коэффициент гидросопротивлений, не зависящих от глубины(L) скважины, или от длин секций бурильной колонны. М-4; bi, bj - коэффициенты гидросопротивлений, зависящих отL, м-5, li, lj - длины секций бурильной колонны с разными диаметрами и толщинами стенок труб, м; 2.5.2. Перепад Ргд можно определить как технологически необходимый (Рдт).При этом Ргд считаем активным» регуляторомнагрузки Gг. Величину Рдт находим согласно выражению: . (2.11) 2.5.3. Порядок выполнения задания 2.5. 2.5.3.1. Из задания 2.1, 2.2 берем величину G (т.к. Рш задании 2.1, 2.2 задано в единичном значении, то для расчетаРmax и Рдт условно беремGmax = Gcp = G). 2.5.3.2. Определяется Gвр = (0,40...0,48)×Gт×b, (здесь b - учитывает Архимедову силу, a Gт - вес турбобура) [9, стр14, 15]. 2.5.3.3. Принимается Тп к расчетам по формулам (2.10) и (2.11), причем для мягких пород Тп = + (10…30) кН, для средних можно Тп = 0, для твердых 2.5.3.4. Рассчитываем:Fр (dср взять из табл. 1.2 работы [8] из табл.1.3 [10]) Роч как Роч = Nоч/Qmin (Nоч - мощность для очистки забоя от выбуренной породы, рассчитывается по формуле (1.20) [8], а Qmin берется из табл.2.4 данных МУ), причем для крепких пород можно Роч = 0, и принимаем PR = 2 МПа. При расчете Роч плотность породы (rп) следует принять согласно данным работ [4, 5] или как среднюю (для данного задания) rп = 2500 кг/м3. Механическую скорость бурения здесь также условно можно принять: 40 м/ч (мягкие породы), 30 м/ч (средние породы) и 20 м/ч (твердые породы). 2.5.3.5. ПринимаемQmin, r1, r2 и бурильную колонну (трубы) согласно табл.2.4, определяем ai, bi, bj (из приложения 1 [1]) или по формулам [1], причем для ai для данного расчета взять из второй строки приложения 1 [I]. 2.5.3.6. В данном задании можно бурильную колонну взять одноразмерной, а потерями в УБТ пренебречь. 2.6. Выбор турбобура (ГЗД). 2.6.1. Диаметр ГЗД выбирается в соответствии с Dд. 2.6.2. Частота nt (из задания 2.3) приравнивается оптимальной частоте вращения вала выбираемого турбобура. 2.6.3. Рассчитывают момент сопротивлений при работе турбобура (с долотом) в процессе углублений скважины: (2.12) где: Му - удельный момент при работе долотана углубление скважины, н×м/кН; Gc - статическая составляющая осевой нагрузка на долото, кН: ; Мо - момент расходуемой на трение долота о стенки скважины, Н×м; Мп - вращающий момент, расходуемые на сопротивленияв осевой опоре турбобура: ; (2.13) Тп - осевая нагрузка на осевую опору (.пяту) турбобура, ее можно принять как предложено в п.2.5; mп - коэффициент сопротивления в осевой опоре турбобура, mп = 0,08…0,3в данном задании можно брать mп = 0,1; rп - средний радиус трения в пяте осевой опоры, м: ; rн, rв - наружный и внутренний радиусы пяты опоры, м; для турбобуров диаметром (dт): 240 mm rн = 92мм rв=70 мм 195 мм rн=75 мм rв= 62 мм 172 мм rн= 66 мм rв= 56 мм. Величины Мо и Му можно брать из работы [5, стр.185], отдельно Му - в работе [11] или расчитывать как: ; Dд - диаметр долота, м; ; R - радиус долота, м; mгп - коэффициент трения (сопротивления) вооружения долота о породу; mгп= 0,1...0,4 - соответственно для крепких пород и мягких. 2.6.4. Приравнивая Мс к оптимальному вращающему моменту на валу турбобура (Моп) и nt к оптимальной частоте вращения вала двигателя (nоп), по справочным данным [8, 9, 10, 11] или из табл. 2.5 находят лучший турбобур при возможно минимальном расходе (из справочных) промывочной жидкости или при технологически необходимом (Qтн)расходе (из задания 2.5). 2.6.5. Отметим, что выполнение заданий 2.5 и 2.6 можно менять местами; определять Qтн при предварительно выбранном перепаде давления в турбобуре (т.е. предварительно выбран турбобур). Либо как в задании 2.6 выбирается турбобур при минимально возможном Q, рекомендуемом в справочных данных о работе турбобуров. Метод выбора турбобура (п. 2.6) применим при выборе других типов ГЗД. 2.6.6. Порядок выполнения задания. 2.6.6.1. Paссчитывают Му, Gc, Мдп, Мо, принимают mп, Тп, находят rп, Мп, Мс. 2.6.6.2. Приравнивают Мс = Моп и nt = nоп и выбирают лучшую модель турбобура. 2.6.6.3. Если Qтн заранее не рассчитан, то берут модель при минимальном Q из справочных величин (не путать Qmin) Когда известна величина Qтн, тогда турбобур выбирают при Qтн. В обоих случаях возможно (или необходимо) применять формулы пересчета при плотности r1 (из задания 2.5). Например. Рассчитаны: Мс = 1700 Н×м, nt = 420об/мин (7 об/с), Qтн = 32 л/с, (0,032 м3/с). Даны также: r1 = 1200 кг/м3 и dт = 195 мм. Из табл.1.2 [8] видно, что согласно вышеприведенным параметрам подходит (но не совсем !) турбобур ЗТСШ1-195 при Q = 30 л/с. Применим формулы пересчета, приведенные в тех же Му [8, cтр.8] при нашем Q = 32 л/с находим: ; Очень удачно подошел турбобур 3TСШ-I95 приQтн = 32 л/с. Но можно при наших nt, Мс, и Qтн взять две секции 3ТСШ1М2-195 [8, табл.1.3]. Если не приемлем ни один из турбобуров, то можно выбрать двигатели "Д", ТРМ и др. Таблица 2.5. Характеристика некоторых забойных двигателей, применяемых в Тюменской области (прокачиваемая жидкость - вода)
Примечания: * Для двигателей "Д" и "Э" это рабочая частота вращения вала. ** Перепад указан с учетом потерь в сужениях двигателя. Двигатель ТH включает 1с "Д" и 64 цельнолитых турбинки. Литература 1. Кулябин Г.А. Методические указания по курсу "Технология бурения глубоких скважин" для проектирования режима бурения с забойными двигателями и самостоятельной работы студентов специальности 0908. Часть 1. - Тюменский индустриальный институт: Тюмень, 1990. - 30. 2. Палий Л.А., Корнеев К.Е. Буровые долота. Справочник. - М.: Недра, 1971. - 446 с. - ил. 3. Потапов Ю.Ф., Матвеева А.М., Маханько В.Д. и др. Проектирование режимов турбинного бурения. - М.: Недра, 1984. - 240c. - ил. 4. Абрамсон М.Г., Байдюк Б.В., Зарецкий B.C. и др. Справочник по механическим свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 1984. - 207 с. - ил. 5. Спивак A.H., Пoпoв А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин.- М.: Недра, 1979.-239с. - ил. 6. Шумова З.И., Собкина И.В. Справочник по турбобурам. - М.: Недра, 1970. - 192 с.: ил. 7. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. Учебник для вузов. - М.: Недра,1987. - 304 с.: ил. 8. Кулябин Г.А. Методические указания по курсу "Технология бурения глубоких скважин" для проектирования режима бурения с забойными двигателями и самостоятельной работы студентов специальности 0908. Часть II. - Тюмень, 1990. - 84с. 9. Северинчик Н.А. Машины и оборудование для бурения скважин. -М.: Недра, 1986. - 368с.: ил. 10. Гусман Н.Т., Любимов В.Г., Никитин Г.М. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. - М.: Недра, 1976. -368 с.: ил. 11. Руководство по технологии бурения эксплуатационных скважин в Западной Сибири. - Тюмень: Главтюменнефтегаз, СибНИИНП, 1978. - 49с.: ил.
СОДЕРЖАНИЕ
Методические указания по курсу "Технология бурения нефтяных и газовых скважин" студентам специальности 0908 "Бурение нефтяных и газовых скважин" для расчетов параметров режима бурения и выбора модели забойного двигателя.
Составитель: Кулябин Г.А., к.т.н., доцент
Подписано к печати Объем 1 п. л. Формат 60/90 1/16 Заказ Тираж Бесплатно
Электрография кафедры "Бурение нефтяных и газовых скважин" Компьютерная верстка "Лаборатория информационных технологий" ИНиГ Институт нефти и газа ТюмГНГУ, 2003 625039, Тюмень, 50-лет Октября, 38
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 229. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |