Расчет частоты вращения долота

Каждому классу пород соответствуют свои оптимальные частоты вращения долот, при которых разрушение горных пород максимально.

Оптимальные частоты вращения долот находятся в диапазонах:

для долот типа М 250 - 400 об/мин;

для долот типа МС 150 - 300 об/мин;

для долот типа С 100 - 200 об/мин.

Превышение оптимальных частот вращения вызывает снижение механической скорости бурения и, как следствие, быструю поломку долота.

Расчет частоты оборотов ведется по 3 методам:

Статистический метод (по предельной окружной скорости).

Технологический метод (по износу опор долота).

Аналитический метод (по времени контакта зубьев долота с породой).

Расчет оптимальной частоты вращения долот статистическим методом производится по формуле:

n= (60·Vлин) / (π ·Д_Д) об/мин, (2.21)

где n - частота оборотов долота, об/мин;

Vлин - рекомендуемая линейная скорость на периферии долота, м/с;

Для пород:

типа М и МЗ Vлин =3, 4…2, 8 м/с;

типа МС и МСЗ Vлин =2, 8…1, 8 м/с;

типа С и СЗ Vлин =1, 8…1, 3 м/с.

для пород категории С: g_O < 400 - 800 кН/метр.

Для бурения под кондуктор на интервале 0 - 650 метров Vлин =3, 4, так как в интервале представлены породы промысловой классификации М, по формуле (2.21):

n= (60·3, 4) / (3, 14·0, 2953) =220 об/мин.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 650 -1400 м Vлин =3, 4, так как в интервале представлены породы промысловой классификации М, МС, по формуле (2.21):

n= (60·3, 4) / (3, 14·0, 2159) =300 об/мин.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 1400 - 2550 м Vлин =2, 8, так как в интервале представлены породы промысловой классификации МС, по формуле (2.21):

n= (60·2, 8) / (3, 14·0, 2159) =250 об/мин.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 2550 - 3105 м Vлин =1, 3, так как в интервале представлены породы промысловой классификации С, по формуле (2.21):

n= (60·1, 3) / (3, 14·0, 2159) =115 об/мин.

Расчет оптимальной частоты вращения долот технологическим методом по износу опор долот производится по формуле:

n=То/ (0, 02· (α +2)) об/мин, (2.22)

где α - коэффициент, характеризующий свойства горных пород (для М=0, 7…0, 9; для С=0, 5…0, 7);

То - константа, характеризующая стойкость опор долота, которая определяется по формуле:

То=0, 0935·Дд. (2.23)

Для бурения под кондуктор на интервале 0 - 650 м α =0, 9, так как в интервале представлены породы промысловой классификации М, по формуле (2.22):

n=0, 0935·295, 3/ (0, 02· (0, 7+2)) =521 об/мин.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 650 -2550 м, α =0, 7, так как в интервале представлены породы промысловой классификации М, МС по формуле (2.22):

n=0, 0935·215, 9/ (0, 02· (0, 7+2)) =380 об/мин.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 2550 - 3105 м α =0, 5, так как в интервале представлены породы промысловой классификации С, по формуле (2.22):

n=0, 0935·215, 9/ (0, 02· (0, 5+2)) =404 об/мин.

Расчет оптимальной частоты вращения долот аналитическим метод по времени контакта зубьев долота с породой производится по формуле:

n=39/ (τ _К·Z) об/мин, (2.24)

где Z - количество зубьев на периферийном венце шарошки;

τ _К - минимальная продолжительность контакта зуба с породой, зависящая от категории горной породы:

для упругопластичных пород τ _К = 6·10^-3 сек;

для пластичных пород τ _К =3… 6·10^-3 сек;

для упругохрупких пород τ _К = 6…8·10^-3 сек.

Для бурения под кондуктор на интервале 0 - 650 м τ _К = 6·10^-3 сек, так как интервал представлен упругопластичными породами. Для долота III 295, 3 СЗ-ГВ Z=22, тогда по форм. (2.24):

n=39/ (6·10^-3 ·22) =295 об/мин.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 650 -3105 м τ _К = 6·10^-3 сек, так как интервал представлен упругопластичными породами. Для долота III 215, 9 МЗ-ГВ, III 215, 9 С-ГВ, 8 ½ MF - 15 Z=22, тогда по формуле (2.24):

n=39/ (6·10^-3 ·24) =270 об/мин.

Полученные значения частот вращения представлены в табл.2.5

Таблица 2.5 Оптимальная частота вращения долот на интервалах бурения