параметры

СКБ-4100

параметры

СКБ-4100

Привод

Усилие подачи шпинделя, кН:

Тип

АД

вверх

60

Мощность, кВт

24

вниз

40

Лебедка

Диаметр проходного отверстия

Тяговое усилие, максимальное, кН

26

шпинделя, мм

55 (92)**

Скорость намотки каната на барабан, м/с:

Длина хода подачи, мм

400

максимальная

1,8

длина

1800

минимальная

0,45

ширина

1200

Регулирование скорости намотки

Дискретное 4 ск.

высота

1 800

Вращатель

Масса, кг

Крутящий момент, максимальный даН • м

127

Станок (без шкафа управления)

1800

Частота вращения шпинделя:

Шкаф управления

200

диапазон, об/мин

145-1500

регулирование

Дискретное 8 ск.

Таблица №5 Характеристики бурового насоса НБ-4

6.      Проектирование технологического режима бурения

Правильно выбранный режим бурения является фактором, определяющим механическую скорость бурения, проходку на коронку, выход и качество керна, а также производительность бурения в целом.

Рассмотрим первый случай: твердосплавное бурение коронкой СМ-3 м наружным диаметром 76 мм). Сперва необходимо определить осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, которая зависит главным образом от физико-механических свойств пород, материала резцов и их опорной поверхности.

Осевую нагрузку на твердосплавную коронку определяют, исходя из рекомендуемых нагрузок на 1 резец, обеспечивающих объемный процесс разрушения породы, и рассчитывают по формуле (7.1):

, (7.1)

Где Р - осевая нагрузка на твердосплавную коронку, даН; - рекомендуемая нагрузка на один основной резец, даН; - число основных резцов в коронке, шт. Значения рекомендуемых нагрузок на один резец коронки (даН) для различных пород и типов твердосплавных коронок смотрят по таблице.

В данном случае для коронки СМ3 рекомендуемая нагрузка на один основной резец составляет 40-50 даН. У данной коронки 6 основных резцов.

Таким образом, осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент будет равна:

Р=45*6=270 (даН)

Далее необходимо определить частоту вращения коронки. Она рассчитывается исходя из рекомендуемых значений окружной скорости коронки, которые принимаются тем больше чем меньше диаметр коронки. Для твердосплавного бурения окружные скорости вращения находятся в диапазоне 0,6-2 м/с.

Частота вращения рассчитывается по формуле (7.2):

, (7.2)

Где  - окружная скорость коронки (м/с); - наружный и внутренний диаметры коронки соответственно (м)

Таким образом, при окружной скорости 1,5 м/с получаем:

n=424 об/мин

Качество и количество очистного агента выбирается в зависимости от геолого-технических условий бурения, типа коронки и ее размера. Количество промывочной жидкости можно рассчитать по формуле (7.3):

, (7.3)

Где k- удельный расход промывочной жидкости на 1 см диаметра коронки, л/мин (берется из таблицы); - наружный диаметр коронки, см.

В таком случае, при k=14, получим:

V=14*7,6=106,4 (л/мин)

При колонковом бурении наиболее распространены глинистые растворы и техническая вода, так как это наиболее простой и дешевый способ промывки.

При бурении первых сорока метров наиболее выгодно будет использовать глинистые растворы. Основными компонентами являются вода, глины (15-36%), хим. реагенты.

Однако при проходке верхних интервалов скважины, закрепляемых колоннами бурильных труб, расчетные режимные параметры снижают. Тогда получим:

Р=190 даН

n=270 об/мин

V=60 л/мин

на интервале 40-700 метров бурение производится алмазными коронками с использованием комплекса ССК-59. При бурении с применением ССК пользуются параметрами приведенными в таблице №6 (данные взяты из [1]):

Таблица №6 рекомендуемые параметры бурения при использовании ССК

Но следует принять во внимание, что 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 59 мм 10-15 л/мин.

Стоит учесть тот факт, что на глубине бурения 250-270 метров, залегают сильнотрещиноватые диабазы. На этом промежутке возможно сильное поглощение промывочной жидкости. Для устранения этой проблемы, можно воспользоваться смесью ЛП-1. Эту смесь смешивают с водой и она препятствует чрезмерному поглощению жидкости. То есть, дойдя до глубины 250 м, необходимо применить смесь ЛП-1 и оставшийся участок бурить с применением именно этой смеси. [3]

Таким образом были рассчитаны Р, n, V для всех интервалов бурения и занесены в таблицу №7:

бурение разведочный скважина технология

Таблица №7 Расчет Р, N, V

Если при бурении двух последних участков (на промежутке 500-700 м) будет наблюдаться поглощение жидкости, то в этом интервале необходимо будет также воспользоваться смесью ЛП-1.

7.      Мероприятия по предупреждению и ликвидации осложнений и аварий при бурении скважин [4]

Авариями при бурении называют такие отклонения от нормального хода работ, которые приводят к преждевременному выходу из строя части или всего оборудования (инструмента) и непроизводительному простою скважины в результате нарушения технологического процесса бурения. Аварии могут быть с наземным оборудованием (с буровой вышкой, станком, двигателем, насосом, талевой системой) и внутри скважины. В результате аварии может частично или полностью выйти из строя оборудование и инструмент; иногда аварии приводят к потере скважины.

Осложнением при бурении называют такую ненормальную ситуацию в скважине, при которой дальнейшая её проходка становится невозможной, либо бурение продолжается, но резко снижается его производительность.

Аварии и осложнения требуют для их ликвидации больших затрат времени и средств, поэтому буровой персонал должен знать причины возникновения и основные мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий и осложнений при бурении скважин.

В колонковом бурении выделяют четыре группы аварий:

1.       Обрывы труб и породоразрушающего инструмента

2.       Развинчивание труб и породоразрушающего инструмента

3.       Прихваты труб и породоразрушающего инструмента

4.       Падение бурового снаряда, труб и посторонних предметов в скважину

1.       Предупреждение аварий с обрывами бурильных труб

Для предупреждения аварии с обрывами бурильных труб необходимо:

·        применять бурильные трубы, соответствующие по своей прочности выбранному режиму бурения (или рассчитывать режим бурения в соответствии с прочностью труб);

·        проводить систематический осмотр соединений бурильных

·        обеспечивать условия складирования и транспортировки бурильных труб, не допускающие их порчу (особенно резьбовых соединений);

·        проводить систематическую проверку состояния спуско-подъёмного инструмента, механизмов для свинчивания и развинчивания труб;

·        не допускать аномального искривления скважины.

2.       Предупреждение аварий с породоразрушающим инструментом

Для предупреждения аварий с породоразрушающим инструментом необходимо:

·        не допускать спуск в скважину коронок и долот, имеющих дефекты резьб, трещины корпусов и матриц, люфт в опорах шарошек, с забитыми промывочными отверстиями и другими дефектами;

·        наворачивать алмазные коронки и расширители специальными ключами;

·        прекращать бурение и производить подъём инструмента при резком падении механической скорости, возникновении вибрации и посторонних процессов в скважине;

·        обеспечивать полную герметичность всех соединений бурового снаряда во избежание утечек промывочной жидкости;

·        при замене породоразрушающего инструмента следить за соответствием его диамеров.

3.       Предупреждение аварий в результате прихватов бурильных колонн

Для предупреждения аварий в результате прихватов бурильных колонн необходимо:

·        не допускать накопления и оседания шлама в скважине, для чего применять промывочные жидкости, соответствующие условиям бурения, в количестве, достаточном для выноса шлама;

·        устраивать циркуляционную систему, обеспечивающую очистку раствора;

·        проводить спуск инструмента в нижней части ствола скважины с промывкой и вращением; проводить специальную очистку скважины от шлама (при необходимости - в каждом рейсе);

·        систематически осматривать бурильную колонну с целью выявления мест утечки промывочной жидкости;

·        своевременно перекрывать обсадными трубами зоны неустойчивых пород и поглощений;

·        подбирать промывочные жидкости, способствующие укреплению стенок скважины, и тампонажные смеси для ликвидации поглощений промывочной жидкости;

·        спуск и подъём в этих интервалах проводить с вращением и интенсивной промывкой растворами с пониженной водоотдачей;

·        не оставлять буровой снаряд на длительное время на забое или в призабойной зоне при прекращении вращения и промывки.

Рекомендуемые мероприятия по предупреждению аварий не претендуют на исчерпывающую полноту. Необходимо регулярно проводить изучение причин аварийности и разрабатывать (дополнять) мероприятия по предупреждению аварий применительно к условиям данного месторождения.

8.      Проверочные расчеты

1.       Проверка мощности двигателя на бурение

Мощность двигателя, расходуемая в процессе бурения, складывается из трех основных слагаемых (все расчеты проводились на основании формул, приведенных в пособии Михайлова- техническое проектирование колонкового бурения):

 (9.1.1)

Где, - мощность, расходуемая на забое скважины, кВт; - мощность, расходуемая на вращение бурильных труб в скважине, кВт; - мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, кВт.

Мощность, расходуемая на забое, рассчитывается по формуле:

 (9.1.2)

Где, Р- осевая нагрузка на коронку, даН; n- частота вращения бурового инструмента, об/мин; - средний диаметр коронки

Мощность на вращение бурильных труб в скважине складывается из - мощности на холостое вращение бурильных труб в скважине и - дополнительной мощности, затрачиваемой на вращение сжатой части бурильной колонны, которой создается осевая нагрузка на долото. Таким образом:

=+ (9.1.3)

Мощность на холостое вращение рассчитывается как:

 (9.1.4)

Где, - коэффициент учитывающий влияние смазки и промывочной жидкости (так как эмульсионные жидкости обладают хорошими смазывающими свойствами, то =0,8); q- масса одного погонного метра бурильных труб (q=6), кг; - радиальный зазор (расстояние между БТ и стенкой скважины), м; d- наружный диаметр бурильных труб, м; L- глубина скважины, м.

Значение  может быть рассчитано по формуле СКБ ВПО «Союзгеотехника»:

 (9.1.5)

Мощность расходумая в трансмиссии бурового станка СКБ-4 рассчитывается по формуле:

 (9.1.6)

В результате вычислений мощности двигателя, расходуемой в процессе бурения, я обнаружил, что значение > начиная с 270 метров при заданном режиме бурения, где - максимальная мощность электродвигателя бурового станка СКБ-4 (24 кВт). А на глубине 700 метров, потребляемая мощность составила примерно в 3 раза больше максимальной мощности электродвигателя. Следовательно, необходимо снижать осевую нагрузку и частоту вращения бурового инструмента с углублением скважины, чтобы затрачиваемая мощность бурения была меньше допустимой.

Таким образом, методом подбора были подобраны значения n и Р, чтобы добиться данного условия. Результаты приведены в таблице №9:

Таблица №9 Параметры P, n и V, которые будут применяться при бурении данной скважины

Пример расчета:

Для глубины 270 метров, n=1300 об/мин, P=1400 даН, D=0,0118 м:

По формуле (9.1.2) рассчитываем мощность, расходуемую на забое:

4,3 (кВт)

По формуле (9.1.4) рассчитываем мощность на холостое вращение бурильных труб:

кВт

По формуле (9.1.5) рассчитываем дополнительную нагрузку:

 кВт

=0,89 кВт

По формуле (9.1.6) рассчитываем нагрузку, расходуемую в трансмиссии:

=7,15 кВт

Таким образом получаем:

24,47 кВт

Полученная мощность сравнима с мощностью, выдаваемой двигателем СКБ-4.

2.       Определение давления нагнетания бурового насоса

Общее потребное давление которое должен нагнетать насос:

, (9.2.1)

Где к- коэффициент запаса (равен 1,3-1,5); - давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в нагнетательном шланге, сальнике, ведущей трубе, бурильных и утяжеленных трубах, МПа; - давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильных труб, МПа; - давление на преодоление сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве скважины, МПа;  - давление на преодоление сопротивлений в колонковом снаряде, коронке или долоте, МПа.

Давление  можно рассчитать как:

, (9.2.2)

Где V- скорость движения промывочной жидкости, м/с; - плотность промывочной жидкости, кг/ (1100 кг/) ; L- длина бурильных труб, м; - внутренний диаметр бурильных труб; - эквивалентная длина бурильных труб, потери давления на которой приравниваются к потерям давления в УБТ, ведущей трубе, сальнике и тд, м ; - коэффициент гидравлических сопротивлений канала, который рассчитывается следующим образом:

, (9.2.3)

Где - коэффициент шероховатости (примем его равным  м); - число Рейнольдса, определяющее характер движения жидкости/газа;  в данном случае равен ,

, (9.2.4)

 в данном случае структурная вязкость бурового раствора (так как свойства эмульсий схожи со свойствами воды, примем ее равной ).

Эквивалентную длину бурильных труб  можно сосчитать следующим образом:

, (9.2.5)

Где - длина шланга, м (10 м); - внутренний диаметр шланга, м (м); - длина вертлюга-сальника, м (0,3 м); - его внутренний диаметр, м (м); - длина ведущей трубы, м (6 м); - ее внутренний диаметр, м (мм).

Давление  на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильных труб в данном случае равно 0, так как основную часть работы бурение выполняется с соединением бурильных труб труба в трубу.

Давление на преодоление сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве скважины рассчитывается следующим образом:

, (9.2.6)

Где - средняя плотность бурового раствора со шламом; - двойной зазор между бурильными трубами и скважиной ();  рассчитывается по формуле

, (9.2.7)

- окружная скорость вращения колонны бурильных труб, м/с;

 (9.2.8)

Давление на преодоление сопротивлений в колонковом снаряде, коронке или долоте , принимается равным 0,1-0,3 МПа.

Пример расчета:

Для расчета  необходимо знать  и V скорость потока. V нетрудно рассчитать зная внутренний диаметр бурильных труб и скорость подачи промывочной жидкости. Таким образом V=0,25 м/с.

Для расчета  необходимо знать число Рейнольдса. По формуле (9.2.4):

Тогда по формуле (9.2.3),

По формуле (9.2.5):

, (по формуле (9.2.2))

Приступим к расчету . По формуле для его расчета необходимо рассчитать . Для расчета  надо знать  и . Нетрудными вычислениями (исходя из частоты вращения буровой колонны N=850 об/мин) можно получить, что =2,45 м/с.

Тогда по формуле (9.2.8):

, (по формуле(9.2.7))

, (по формуле (9.2.6))

Примем

Тогда по формуле (9.2.1),

Таким образом, получается, что выдаваемое давление нагнетания насоса НБ-4 (6,3 МПА) достаточно для подачи промывочной жидкости в скважину с расходом 30 л/мин при глубине скважины 700 м.

3.       Расчет мощности на выполнение спускоподъемных операций и определение рациональной скорости подъема инструмента

Выбор оснастки талевой системы:

Сперва, необходимо определиться с количеством подвижных ветвей каната в оснастке. Это можно сделать по формуле (9.3.1):

, (9.3.1)

Где - количество ветвей в оснастке; - нагрузка на крюк при подъеме колонны бурильных труб, Н; - максимальная грузоподъемность лебедки, Н; - кпд талевой системы; грузоподъемность лебедки .

, (9.3.2)

Где К=1,2; L- длина колонны бурильных труб, м; - длинна сжатой части колонны, м; q- масса 1 м б.т.; - плотность очистного агента, кг/; - плотность материала бурильных труб, кг/; - коэффициент трения; - зенитный угол (в данном случае он равен 0, так как по заданию проектируется вертикальное бурение скважины).

, (9.3.3)

Где Р- осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, Н.

q=6 кг/м;

К=1,2; L=700 м;

=1100 кг/;

=8000 кг/(высчитал, исходя из наружного и внешнего диаметров бурильных труб и массы их одного метра); Р=800 Н; =0,95.

Если подставить эти значения в формулы (9.3.1)-(9.3.3), то получим:

, тогда:

Таким образом по формуле, получаем:

Это означает, что в талевой оснастке, для выполнения СПО, необходимо иметь два подвижных каната.

4.       Расчет мощности двигателя на подъем бурового снаряда

Необходимая мощность двигателя для поднятия колонны бурильных труб рассчитывается по формуле необходимая мощность двигателя:

 (9.4.1)

Где - необходимая мощность двигателя, Вт; - скорость подъема крюка, м/с; - кпд передач от двигателя до барабана лебедки (=*,=0,9, =0,95); - коэффициент перегрузки двигателей (=1,7).

 рассчитывается по формуле (9.4.2) исходя из количества подвижных ветвей в системе и скорости наматывания каната на барабан:

 (9.4.2)

Таким образом, при =2 м/с, получим:

Если сравнить данное значение мощности с мощностью электродвигателя СКБ-4 (24 кВт), что выбранный буровой станок не сможет поднимать колонну бурильных труб длинной 700 м со скоростью 2 м/с. Значит необходимо понизить скорость поднятия.

Если выбрать =1,6 м, то получим:

То есть скорость 1,6 м/с является предельной скоростью подъема колонны бурильных труб. Известно, скорость подъема Б.Т. регламентирована и не должна превышать 2 м/с. То есть первые 500-550 метров, можно использовать двигатель на всю мощность и получить скорость намотки 2 м/с, с целью уменьшения времени на СПО.

9.      Организация буровых работ

Для быстроты выполнения поставленной задачи, необходимо определиться с количеством буровых установок. Данную работу можно выполнить за полтора месяца с учетом небольших задержек связанных с сборкой/разборкой буровой вышки, приготовлением бурового раствора и с возможными неполадками на буровой.

Допустим, что бурение идет со скоростью 500 м/станко-месяц. Тогда необходимое количество буровых установок для бурения проектируемой скважины будет рассчитываться по формуле (10.1):

, (10.1)

Где L- проектируемая глубина скважины, м; m-количество скважин; V- проектируемая коммерческая скорость бурения, м/станко-месяц (V=500 м/станко-месяц); t-продолжительность буровых работ, месяц (t=1,5 месяца); - коэффициент использования имеющегося парка буровых установок (=0,7).

Таким образом, подставив имеющиеся значения в формулу (10.1) получаем:

Для бурения проектируемой скважины при данных условиях достаточно использовать один буровой станок.

Среднее количество бурового инструмента, необходимого для бурения скважины 700 АС 59 П 6 (89Н) 43 (73Н) 76 Т 43:

Обсадные трубы: 7-8 шт

Бурильные трубы 50 диаметра: 7-8 шт

Муфты/замки: 6 шт

Коронки типа СМ-3: не меньше 5 шт

Бурильные трубы ЛБТ 55 диаметра: 117 шт

Алмазные коронки типа К-01-1: не меньше 13

Алмазные коронки типа К-90-2: 1-2 шт

Алмазные коронки типа К-01-2: не меньше 11

Алмазные коронки типа К-01: 2-3 шт

Алмазные коронки типа К-01: не меньше 8

Рациональным графиком работы будет являться график, состоящий из трех смен, сменяющихся каждые 8 часов. В каждой смене работают 2 человека: бурильщик и его помощник.

Заключение

В данном курсовом проекте мне необходимо было продемонстрировать свои знания в области бурения на твердые полезные ископаемые и спроектировать геологоразведочную скважину глубиной 700 метров. Для выполнения поставленной задачи я пользовался дополнительной литературой, рекомендованной преподавателем. Самое главное в этой курсовой работе для меня было, это приобрести представления о том, как проектировать скважины, делать расчеты, связанные с техническими средствами оборудования для бурения, научиться правильно подбирать промывочные жидкости для пород, обладающих разными физико-механическими свойствами, а так же делать правильный выбор бурового станка, бурового насоса, талевой системы, бурильных труб и долот. Все расчеты делал сам с применением данных из учебной литературы.

Список использованной литературы

1. Михайлова «Техническое проектирование колонкового бурения», издательство «Недра» 1985

. Калинин, Ошкордин, Питерский, Соловьев «Разведочное бурение», издательство «Недра» 2000

. www.spb-geotech.ru

. www.rigs.pro

© 2003 - 2022 «Библиофонд»

Обратная связь

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Полная версия

Помощь по учебным работам

Консультация по курсовой работе

Консультация по дипломной работе ВКР

Консультация по реферату

Консультация по отчетам о практике