5.1. Проверочный расчет двигателя станка по расходуемой мощности

Возможности эксплуатации бурового станка оцениваются сравнением мощности его двигателя с максимальной мощностью, расходуемой на бурение .

При выбранным буровым станком можно пробурить скважину проектной глубины с соблюдением разработанных оптимальных параметров режима бурения.

При необходимо выбрать следующий по размерному ряду более мощный буровой станок либо внести изменения в технологию бурения, либо использовать колонну из легкосплавных бурильных труб или колонну с ниппельными соединениями и, затем, при корректировки технологии или изменении конструкции бурильной колонны, еще раз выполнить расчет затрат мощности на бурение.

Мощность, затрачиваемая на бурение вращательным и ударно-вращательным способами , кВт, рассчитывается по формуле

, (5.1.)

где - потери мощности в буровом станке, кВт; - затраты мощности на вращение бурильных труб, кВт; - затраты мощности на разрушение породы на забое скважины.

Потери мощности, кВт, в буровом станке, определяются по формуле

, (5.2.)

где N_Э – мощность электродвигателя станка, - частота вращения на забое, об/мин;

кВт

Затраты мощности на вращение колонны бурильных труб рекомендуется определять по формуле В.Г. Кардыша и К.С. Окмянского

, (5.3.)

где - коэффициент, учитывающий вид промывочной жидкости, ; - коэффициент, учитывающий состояние стенок скважины, ; - коэффициент, учитывающий тип соединений бурильной колонны, ; - коэффициент, учитывающий кривизну бурильных труб, ; - диаметр скважины, мм; - глубина скважины, L=450,0м; - жесткость бурильных труб, EJ=43 кг/см²; - масса одного прогонного метра бурильных труб, q=5,8кг; и - соответственно осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент на забое, Н и частота вращения на забое, об/мин; - зазор между бурильными трубами и стенками скважины,

мм

- угол наклона скважины к горизонту,η= 85^о

.

Затраты мощности на разрушение горной породы на забое для твердосплавного бурения определяются по формуле:

(5.4.)

Где - средний диаметр коронки, мм; - коэффициент трения резцов о горную породу,f=0,35;

кВт

Мощность затрачиваемая на бурение

Nб=2,78+4,56+23,87=31,21кВт.

Мощность двигателя бурового станка СКБ-5 30 кВт. Полученные значения мощности затрачиваемой на бурение 31,21 кВт, больше мощности двигателя, но производить бурение установкой УКБ-5П, экономически более целесообразно, чем использовать следующий тип установки - УКБ-7П

5.2. Проверочный расчёт бурового насоса

В состав буровой установки УКБ- 5 входит буровой насос НБ3-120/40 с подачей промывочной жидкости до 120 л/мин.

Потери напора промывочной жидкости рассчитываются по формуле:

, (5.5.)

где h₁ – потери напора в колонне бурильных труб;

h₂ – потери напора в затрубном пространстве;

h₃ – дополнительные потери напора для преодоления разности давления между восходящими и нисходящими потоками промывочной жидкости;

h₄ – потери напора в соединениях бурильных труб;

h₅ – потери напора в колонковом снаряде;

h₆ – потери напора при заклинке керна;

h₇ – потери напора в обвязке насоса.

Потери напора в колонне бурильных труб, м вод. ст. определяются по формуле:

(5.6.)

где - удельный вес промывочной жидкости, т/м³ ( =1 т/м³);

L – глубина скважины, м (L=517,65 м);

g – ускорение свободного падения, м/с² (g=9,81 м/с²);

V₁ – скорость движения промывочной жидкости в бурильных трубах, м/с

, (5.7.)

где d₁ – внутренний диаметр бурильных труб, м (d₁=0,042 м); Q^/ - расход жидкости на забое скважины, м³/с (Q^/ = 0,0013 м³/с).

(м/с).

Тогда h₁ равно

(м вод. ст).

Потери напора в затрубном кольцевом пространстве рассчитываются по формуле

, (5.8.)

где - удельный вес промывочной жидкости, обогащенной шламом, т/м³ ( =1,07 т/м³);

d – наружный диаметр бурильных труб, м (d=0,054 м);

D – диаметр скважины, м (D=0,059м);

V – скорость восходящего потока промывочной жидкости, м/с (V=0,6 м/с). Подставив значения, получим:

(м вод. ст).

Дополнительные потери напора определяются по формуле

. (5.9.)

(м вод. ст).

Потери напора в соединениях труб определяются по формуле

, (5.10.)

где l – длина бурильных труб, м (l =6 м); V₀ – скорость движения потока промывочной жидкости в соединениях, м/с, рассчитывается по формуле:

, (5.11)

где d₀ – минимальный диаметр в соединении, м (d₀=0,026 м). Тогда V₀ равно

(м/с).

(м вод. ст).

Потери напора в колонковом снаряде принимаются м вод. ст., потери напора при заклинке керна принимаются м вод. ст., потери напора в обвязке насоса принимаются м вод. ст.

Общие потери давления равны:

(м вод. ст.),

или, что тоже самое, Н=2,78 МПа

Расчёт бурового насоса показал правильность выбора, так как производительность насоса больше максимального расхода промывочной жидкости (76,7 л/мин), а развиваемое насосом давление, больше потерь давления, возникающих при циркуляции промывочной жидкости в скважине (2,78 МПа).