Производительность бурового станка

Суммарное удельное время выполнения основных и вспомогательных операций на бурение 1 п.м. скважины можно считать постоянным для принятой модели бурового станка и заданной трудности бурения Пб. Следовательно, для любого способа бурения при принятом диаметре скважины сменная производительность станка может быть рассчитана по формуле:

Qб.см = [Tс- (Tп.з.+ Tр)]/(tо + tв), (1.)

где: Tс, Tп.з. и Tр- продолжительность, соответственно, смены (обычно 8 часов), подготовительно-заключительных операций и регламентированных перерывов в смене, часов (Tп.з. + Tр = 0,5 .. 1 час);

tо и tв- соответственно, основные и вспомогательные операции на бурение 1 п.м. скважины (tо=1/Vб, здесь Vб - техническая скорость бурения ,м/час).

При определении величины tв необходимо учитывать способ производства буровых работ и трудность бурения породы, а именно:

· для шнекового бурения при значении показателя трудности бурения Пб=1 .. 6 - tв=2 .. 4 мин.;

· для шарошечного бурения при значении показателя трудности бурения Пб=6 .. 14 - tв=1,5 .. 4,5 мин.;

· для пневмоударного бурения при значении показателя трудности бурения Пб=14 .. 25 - tв=4 .. 8 мин.

Величину чистого времени работы по бурению Tраб можно определить, исходя из баланса сменного фонда времени. При этом имеет место следующая зависимость:

Tраб = Tс - Tс.пр - Tп.з - Tр (2)

где: Tс - продолжительность смены ;Tс.пр - общее время внутрисменных простоев бурового станка, часов.

На практике время Tс.пр составляет от 0,9 до 1,3 часов.

Для расчета годовой производительности станка можно использовать формулу:

Qб.год = Nсм Qб.см Kгод , (3)

где: Kгод - среднегодовой коэффициент использования сменного фонда рабочего времени, доли ед.;

Nсм - число смен в году.

При количестве рабочих дней в году равном 305, величина Nсм составляет 915, а значение коэффициента Kгод можно принимать в пределах от 0,8 до 0,85.

Для определения величины tо необходимо найти значение технической скорости бурения - Vб. Она определяется в зависимости от применяемого способа бурения и величины показателя трудности бурения.

Шнековое бурение

Техническая скорость шнекового бурения определяется по формуле:

, м /ч (4)

где: Pо - усилие подачи, Кн;

n - частота вращения става, с-1;

dр - диаметр резца, м;

Пб - показатель трудности бурения.

Усилие подачи можно определить по формуле:

Pо ³ 5 Пб Fк , Кн (5)

где Fк - площадь затупления лезвий резца, см².

В свою очередь величину Fк можно определять для учебных расчетов по приближенной формуле:

Fк » 0,5 Пб , см² (.6)

Полученное по формуле (5) значение усилия подачи должно быть проверено по технической характеристике выбранного станка: если рассчитанное значение больше технически возможного, то в дальнейших расчетах принимается технически возможное усилие подачи, если меньше, то принимается рассчитанное значение.

Частоту вращения става можно принимать в интервале от 1,2 до 3,7 с^-1, причем меньшие значения принимаются для большей трудности бурения.

Шарошечное бурение

Техническую скорость шарошечного бурения можно определять по формуле:

,м/ч (7)

где: Pо - усилие подачи, Кн;

n - частота вращения става, с^-1;

d - диаметр долота, м;

П_б - показатель трудности бурения.

Величину удельного усилия подачи (Pуд) можно принимать исходя из фактических значений, создаваемых серийными станками СБШ:

Диаметр долота, мм Удельное усилие подачи на 1см

диаметра долота, Кн/см

до 214 7

214 .. 243 9

243 .. 269 11

269 .. 295 13

295 .. 320 18

Таким образом, величина Pо в (1.7) определяется по формуле:

Pо = Pуд d/10, Кн (8)

Здесь d в мм.

Полученное по формуле (8) значение усилия подачи должно быть проверено по технической характеристике выбранного станка: если рассчитанное значение больше технически возможного, то в дальнейших расчетах принимается технически возможное усилие подачи, если меньше, то принимается рассчитанное значение.

Частота вращения долота для учебных расчетов может приниматься по приближенной формуле:

n = 0,1 Pо , c^-1 (9)

Пневмоударное бурение

Техническую скорость пневмоударного бурения можно определять по формуле:

,м/ч (10)

где: W - энергия единичного удара, Дж;

n - число ударов коронки в секунду;

d - диаметр коронки, м;

Пб - показатель трудности бурения;

К₁ - коэффициент, учитывающий диапазон изменения Пб:

при Пб = 10 .. 14 - К₁ = 1;

при Пб = 15 .. 17 - К₁ = 1,05;

при Пб = 10 .. 14 - К₁ = 1,1;

К_ф - коэффициент, учитывающий форму коронки:

для трехперых коронок К_ф = 1;

для крестовых коронок К_ф = 1,1.

При диаметре коронки от 160 до 200 мм частота ударов n принимается в интервале от 1700 до 1900, при диаметре от 100 до 125 мм - в интервале от 2000 до 2200 ударов в минуту.

Величину энергии единичного удара для можно принимать в интервале от 120 до 140 Дж.

Все принятые в формуле (10) параметры должны быть согласованы с реальными возможностями выбранного бурового оборудования по его технической характеристике.