3.6 Определение параметра режима бурения.

Параметры режима бурения есть нечто иное как:

- осевая нагрузка на долото Р_д;

- частота вращения долота n;

- расход промывочной жидкости Q;

Каждый из этих параметров рассчитывается по своей определённой формуле.

1. Осевая нагрузка на долото Р_д:

Р_д=а_з*p_ш*F_k ,

где а_з – коэффициент, учитывающий изменение твёрдости породы;

p_ш – плотность породы по Штампу;

F_k – площадь контакта зубьев с породой;

а) Площадь контакта рассчитывается по формуле:

F_k=(D_д*δ*η)/2 ,

где δ – коэффициент притупления зубьев;

η – коэффициент перекрытия;

Они даны в соответствующей таблице.

б) а_з=0,33..1,59 но на практике используют а_з равным 1.

в) p_ш – она тоже стандартная величина дана в табл.

F_k=(0,215*1,5*0,9)/2=0,145см²=1,45*10^-4 м²

Р_д=1*1750*1,45*10^-4=0,254мН

2. Частота вращения n:

Её вычисляют через мощность.

N=k*P_max*D_д*n_min

k=N/(P_i*n_i*D_i), это коэффициент.

Р_i – текущее значение нагрузки на 1 см диаметра для конкретного типа долота; n_i – текущее значение частоты вращения стола ротора. Подставив значение K в формулу и решив уравнение относительно n_i, получим формулу для расчета текущего значения частоты вращения стола ротора.

где n_i=P_max.уд.*n_min/P_i

Это всё рассчитано и дано в таблицах:

Далее необходимо принять ближайшее значение частоты вращения, исходя из характеристики ротора, входящего в комплект принятой буровой установки. Частоту вращения, кроме того, можно найти в зависимости от категории твердости горной породы или типа долота. Например,

для М (1 и 2 категории) – 200 – 300 оборотов/мин

для К (11 и 12 категории) – 50 – 70 оборотов/мин

P_max.уд. и n_min находим по графику (см. ниже)

N=1*1450*0,215*8=2494кВт

n_i=0,008_*220/0,145=12,1об/мин

3. Расход промывочной жидкости q:

Он рассчитывается по формуле: Q= (η₁*π/4)*(D_скв²-d_бт²)*V_вп

где η₁ - коэффициент кавернозности, он равен:

- для М – 1,3

- для К – 1,05

D_скв=215,9мм;

d_бт=140мм

V_вп вычисляем по графику, как и P_max.уд., n_min

V_вп=1,1м/с; P_max.уд=0,008 мН/см; n_min=220 об /мин.

Подставив эти значения в формулу получаем:

Q= (1,2*0,785)*(0,215²-0,14²)*1,1=0,027м³/c

4. Гидравлический расчёт циркуляционной системы

Для роторного способа.

Произведем вторую проверку подачи промывочной жидкости.

Определим критическую плотность промывочной жидкости, при которой может произойти гидроразрыв наиболее слабого из пластов, слагающих разбуриваемый материал по формуле (6.1).

Для этого необходимо предварительно вычислить параметры φ и ∑_(Ркп). Значение φ рассчитаем по формуле (6.2) с помощью найденных в п. 7.5 скорости механического бурения:

и в п. 7.3 расхода Q = 0,033м³/с:

т.е. содержание шлама в потоке (1-φ) = 0 т.к. скорость мала.

Для определения величины ∑(Ркп) найдем линейные и местные потери давления в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы слабого пласта. Рассчитаем критическое значение числа Рейнольдса промывочной жидкости Rе кр , при котором происходит переход ламинарного режима в турбулентный, по формуле (6.4) для течения в кольцевом канале:

За УБТ-165