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) / (р· 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 — 500 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 1200 — 1850 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 1850 — 2760 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· (б+2)) об/мин, (2.22).

где б — 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 — 500 м б=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 500 -1850 м, б=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 1850 — 2760 м б=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/ (ф_К· Z) об/мин, (2.24).

где Z — количество зубьев на периферийном венце шарошки;

ф_К — минимальная продолжительность контакта зуба с породой, зависящая от категории горной породы:

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

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

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

Для бурения под кондуктор на интервале 0 — 650 м ф_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 500 -2760 м ф_К = 6· 10^-3 сек, так как интервал представлен упругопластичными породами. Для долота III 215,9 МЗ-ГВ, III 215,9 С-ГВ, Z=22, тогда по формуле (2.24):

n=39/ (6· 10^-3 · 24) =270 об/мин.

Полученные значения частот вращения представлены в табл.2.4.

Таблица 2.4 Оптимальная частота вращения долот на интервалах бурения.