Расчет частоты вращения долота
Для всех интервалов бурения проектируются частоты вращения породоразрушающего инструмента согласно известной методике, обеспечивающие требуемую линейную скорость на периферии долота и эффективность процесса разрушения горных пород. В интервале бурения под эксплуатационную колонну (1900-2340 м) запроектировано меньшее значение частоты вращения по сравнению с расчетным. Это обусловлено задачей сохранения опор долота, поскольку в обозначенном интервале преобладают средние горные породы с включениями из твердых пород и они могут стать причиной повышенных вибрационных нагрузок на инструмент. Результаты проектирования частоты вращения инструмента по интервалам бурения представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Результаты проектирования частоты вращения инструмента по интервалам бурения
| Интервал | 0-300 | 300-1100 | 1100-2850 | |
| Исходные данные | ||||
| Vл, м/с | 2,5 | 1,5 | ||
| Dд | м | 0,3937 | 0,2959 | 0,1905 |
| мм | 393,7 | 295,9 | 190,5 | |
| τ, мс | 3,5 | 4,4 | ||
| z | ||||
| α | 0,8 | 0,6 | 0,4 | |
| Результаты проектирования | ||||
| n1, об/мин | ||||
| n2, об/мин | ||||
| n3, об/мин | ||||
| nпроект, об/мин |
Выбор и обоснование типа забойного двигателя
Для интервала бурения 300-1100 метров (интервал бурения подкондуктор) выбирается турбобур 3ТСШ1-240, который отвечает требованиям по диаметру забойного двигателя, а также позволяет при заданном расходе обеспечить момент для разрушения горной породы. Для интервала бурения под эксплуатационную колонну проектируется винтовой забойный двигатель ДР-195, с регулируемым углом перекоса, который позволяет бурить как наклонно-направленные, так и прямолинейные интервалы и обеспечивает высокий рабочий момент на долоте, что актуально при разрушении средних и твердых горных пород.
В таблице 5 приведены результаты проектирования параметров забойных двигателей по интервалам бурения.
Таблица 5 - Результаты проектирования параметров забойных двигателей по интервалам бурения
| Интервал | 0-300 | 300-1100 | 1100-2850 | |
| Исходные данные | ||||
| Dд | м | Не требуется | 0,2959 | 0,1905 |
| мм | 295,9 | 190,5 | ||
| Gос, кН | ||||
| Q, Н*м/кН | 1,5 | 1,5 | ||
| Результаты проектирования | ||||
| Dзд, мм | Не требуется | |||
| Mр, Н*м | ||||
| Mо, Н*м | ||||
| Mуд, Н*м/кН |
В таблице 6 приведены технические характеристик запроектированных двигателей по интервалам бурения.
Таблица 6 – Технические характеристики запроектированных забойных двигателей
| Двигатель | Интервал, м | Наружный диаметр, мм | Длина, м | Вес, кг | Расход жидкости, л/с | Число оборотов, об/мин | Максимальный рабочий момент, кН*м | Мощность двигателя, кВт |
| 3ТСШ1-240 | 300-1100 | 24,5 | 40-50 | 350-400 | 1,8 | 2,2 | ||
| ДР-195 | 1100-2850 | 6,8 | 25-35 | 90-120 | 3,6 | 3,1 |
Расчет требуемого расхода бурового раствора
Произведен расчет требуемого расхода бурового параметра, учитывая следующие граничные условия проектирования: сохранение устойчивости стенок скважины, качественная очистка забоя, необходимость полного выноса шлама, недопущение гидроразрыва и интенсивного размыва стенок скважины. По результатам проектирования построены области допустимого расхода бурового раствора и выбраны итоговые значения с учетом дополнительных проверочных расчетов: обеспечение работы забойного двигателя, обеспечение производительности насосов. Результаты проектирования расхода бурового раствора по интервалам бурения приведены в таблицах 7 и 8.
Таблица 7 – Проектирование расхода бурового раствора
| Интервал | 0-300 | 300-1100 | 1100-2850 |
| Исходные данные | |||
| Dд, м | |||
| K | |||
| Kк | |||
| Vкр, м/с | |||
| Vм, м/с | |||
| dбт, м | |||
| dмах, м | |||
| dнмах, м | |||
| n | |||
| Vкпмин, м/с | |||
| Vкпмах, м/с | |||
| ρсм – ρр, г/см3 | |||
| ρр, г/см3 | |||
| ρп, г/см3 | |||
| Результаты проектирования | |||
| Q1, л/с | |||
| Q2, л/с | |||
| Q3, л/с | |||
| Q4, л/с | |||
| Q5, л/с | |||
| Q6, л/с | |||
| Дополнительные проверочные расчеты | |||
| Qтабл, л/с | |||
| ρтабл, кг/м3 | |||
| ρбр, кг/м3 | |||
| M, Н*м | |||
| Mтабл, Н*м | |||
| m | |||
| n | |||
| Qн, л/с | |||
| Qпров1, л/с | |||
| Qпров2, л/с |
Таблица 8 – Проектирование областей допустимого расхода бурового раствора
| Интервал | 0-300 | 300-1100 | 1100-2850 |
| Исходные данные | |||
| Q1, л/с | |||
| Q2, л/с | |||
| Q3, л/с | |||
| Q4, л/с | |||
| Q5, л/с | |||
| Q6, л/с | |||
| Области допустимого расхода бурового раствора | |||
| ΔQ, л/с | |||
| Запроектированные значения расхода бурового раствора | |||
| Q, л/с | |||
| Дополнительные проверочные расчеты (оценка создаваемого момента на забойном двигателе) | |||
| Qтн, л/с | |||
| ρ1, кг/м3 | |||
| ρбр, кг/м3 | |||
| Mтм, Н*м | |||
| Mтб, Н*м |