книги из ГПНТБ / Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие
.pdfдуется брать в пределах 150-300 об/мин, что для станка 3 ® - 300М соответствует II и Шскоростям вращения шпинделя.
3. Расчет потребного количества промывочной жидкости производится для начала и конца рейса. Используя данные табл. 31 и принимая рейсовый способ питания забоя дробью, находим:
0] = 4 |
• |
9,1 |
= 36,4 л/мин в начале |
рейса |
и Q -- 2 |
• |
9,1 |
= 18,2 л/мин в конце |
рейса. |
4, Из табл.30 находим рейсовый расход дроби. Для коронки диаметром 91 мм при бурении в породах X категории по буримости расход дроби составит 2,7 кг.
Если' мощность привода станка при данных условиях бурения скважины достаточна для выполнения процесса на Шскорости
(237 |
об/мин), |
то можно применять нагрузку' 1420 кг; если мощ |
|
ность |
недостаточна, |
рекомендуемый режим бурения будет Р = |
|
= 1015 кг и |
п = 182 |
об/мин (И скор.). |
|
|
|
§ 4. |
Режимы бескернового бурения |
Значении параметров режима бескернового бурения разрабо таны ВИТРом применительно к специальном породоразрушаицему инструменту (табл.32, 33, 34) [29] .
Осевую нагрузку на долото при проходке сильнотрещшюватых и неоднородных по структуре и твердости пород следует уменьшить на 25-30$ по сравнению с бурением аналогичных пород монолитного строения.
При бурении сильноабразивных и трещиноватых пород, а также при большой глубине скважины следует принимать меньшие значения скоростей вращения инструмента; при бурении плотных пластичных пород рекомендуются максимальные значения скорос тей вращения в пределах допускаемой прочности бурового инстру мента и мощности двигателя бурового станка.
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 32 |
|
|
|
|
Удельные нагрузки на 1 см |
диаметра долота, |
|
|||
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
Нанмевованве долот |
|
Категория пород по буримости ( Е Н В - 6 3 ) |
|
|||||
|
|
|
1-П |
ІИ |
1У-У |
У1-УН |
УШ-1Х |
Х-Х1І |
Лопастные: |
|
|
|
|
|
|
||
двухлопастные |
60-70 |
60-75 |
_ |
_ |
_ |
- |
||
|
|
|
|
|||||
трехлопастные |
70-80 |
80-90 |
- |
- |
- |
- |
||
пнкобуры |
43-55 |
55-65 |
75-96 |
- |
- |
- |
||
Крупного скола |
|
|
100-115 |
115-130 |
|
|
||
(ЯКС) в |
астѵрающе- |
- |
- |
|
- |
|||
ражупие |
(ДИР) |
|
|
|
|
|
|
|
Шарошечные тжал: |
200 |
200 |
|
|
|
|
||
М * с м |
|
« |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
- |
- |
200-210 |
210-230 |
- |
- |
с т |
|
|
- |
- |
- |
2S0-240 |
- |
- |
т |
|
|
- |
- |
- |
240-250 250-275 |
- |
|
т к |
|
|
- |
- |
- |
- |
270-300 |
- |
К |
( а п ф в ы е ) |
- |
- |
~ |
-■ |
300-350 |
380-400 |
|
|
|
|
|
|
|
Т а б іі в |
и а аз |
|
|
|
|
Окружные свор оты »ращены долота, м/сек |
|
||||
Налмежомжх* долот |
|
Категория пород по буряѵостя (ЕНВ-63) |
|
|||||
|
|
|
1-п |
ш |
1У-У |
У1-У1І 4 |
УІІІ-1Х |
Х-ХГІ |
Лопастные: |
|
|
|
|
|
|
|
|
двухлопастные |
0.8-1,2 |
1,0-1,2 |
|
|
|
|
||
трехлопастные |
0,8-1,2 |
1.0-1,6 |
-- |
- |
- |
- |
||
пжкобуры |
О.в-1,2 |
1.0-1,4 |
0,6-1,2 |
- |
- |
- |
||
Крупного скола н |
|
0,8-1,4 |
О.в-1,2 |
0,5-1,0 |
|
|
||
■стяраюше-режушие |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
Шарошечные тина: |
|
|
|
|
|
|
||
М я |
СМ |
|
0,8-1,2 |
І.В-1.4 |
1,0-1,4 |
О.в-1,2 |
- |
- |
С я |
СТ |
|
- |
- |
1,0-1,4 |
0,8-1,2 |
- |
- |
Т и |
ТК |
|
- |
- |
- |
- |
0,0-1,0 |
- |
К (штыревые) |
- |
- |
- |
- |
0,8-0,8 |
0,6-0,8 |
Категория
пород по. буримоетк (ЕНВ-63)
1-Ш
ІУ-У
У1-УІІ
уш- іх
Х-ХІІ
Скорость потока в затрубном пространств ве, м /сек
о-а-о-в*
О О |
1 1 ЪН |
о.з-о-ѳ*
0,3-1,0
0 .4 -0 .в
0,3-0,8
0,40-0,60
Расход пдоиыаочяаД жидкости, я/мжн |
|
|
||
Д и м етр сжьажмкы, мм |
|
|
||
181 ' |
182 |
112 |
83 |
78 |
Диаметр бурильных труб, |
ММ |
|
||
33,8 |
|
во |
|
42 |
800-700 |
380-600 |
280-370 |
180-230 |
80-120 |
600-700 |
380-800 |
3W -370 |
180-120 |
80-120 |
800-880 |
380-830 |
280-470 |
180-280 |
80-180 |
330-708 |
380-600 |
380-870 |
180-230 |
80-120 |
830-880 |
380-330 |
280-470 |
180-280 |
80-180 |
880-830 |
280-380 |
180-280 |
113-180 |
60-80 |
830-700 |
380-800 |
280-370 |
180-230 |
80-120 |
380-800 |
250-380 |
180-280 |
118-180 |
60-80 |
х) В числителе - расход промывочной жидкости прк промывке скважины глинистым раствором; в знаменателе - водой.
П р і н е р 5. . Подобрать режимные параметре бурения шарошечным долотом
типа Т при проходке моренных отложений УШ П категории по буримости. Диаметр долота 93 мы, глубина мпиидт 70 м, станок
ЭДФ-650А.
Р е ш е н и е . 1. Определяем осѳдув нагрузку, пользуясь данными табл.32:
^ = 250 * 9,3 = 2320 кг ;
>г, = 275 • 9,3 = 2560 кг .
Поскольку бурение ведется в неоднородных породах, нагрувку следует сникать против расчетной на 25-30?. Тогда осевая нагрузка на долото должна быть в пределах 1700-1900 кг.
2.Скорость вращения долота определяется по формуле (55)
всоответствия с дяяншпг табл.33:
п |
60-V |
6Q.Q.6 |
= 123 об/мин . |
|
SCD |
3,14*0,093 |
|||
|
|
Ыѳнынее значение окружной скорости вращение долота принято в связи с неоднородностью пород.
Работа долота может осуществляться при I и П скоростях вращения шпинделя станка, что соответствует 71 об/мин и 153 об/мин.
3 . Количество промывочной жидкости принимается согласно данным табл.34 с учетом того, что моренные отложения разбури ваются с промывкой глинистым раствором:
Q = 115'л/мин .
П р и м ѳ р б .
Подобрать режимные параметры бурения шарошечным долотом типа СТ при проходке однородных монолитных пород (известня ков, доломитов) УІ-УП категорій по буримостн.
Диаметр долота 76 мм, глубина бурения 100 м, станок ЗЙФІ200ИР.
Р е ш е н и е . 1. Рассчитываем осевую нагрузку, поль
зуясь данными табл.32: |
|
|
|
|
|
|
РА |
= 230 |
• |
7,6 |
= |
1750 |
кг ; |
Р2 |
= 240 |
• |
7,6 |
= |
1830 |
кг . |
Таким образом, нагрузку на долото следует поддерживать в пре
делах 1750-1830 к г, |
повышая ее к концу рейса. |
||||
2. Число оборотов долота (табл.33) составляет: |
|||||
_ |
,.60_ г,0 ,8 |
_ |
202 |
об/мин ; |
|
1 |
Sï • |
0,076 |
|
|
|
_ |
60 ,• |
1,2 |
- |
зоо |
об/мин . |
г |
5Ï • |
0,076 |
|
|
|
Расчетные значения числа оборотов соответствуют ГО, ІУ скорос
тям вращения шпинделя (231, 288 об/мин). С повышением |
нагруз |
|
ки и скорости вращения долота следует повышать расход |
промы |
|
вочной жидкости. |
* |
|
Проектированіе режимов бурения алмазными долотами геологоразведочного стандарта
Основными критериями при выборе параметров режима буре ния алмазными долотами должны быть допустимая нагрузка на ал мазы и критическая окружная скорость, определяемые соответст венно прочностью алмазов, существующими нормами промывки и твердостью пород.
Нагрузку на долото можно определить по формуле
I |
|
Р = р • F ,' кг , |
(57) |
где F - площадь проекции торца коронки, см2 ; р - |
рекомен |
дуемые значения удельных нагрузок для разных типов долот и коронок, кг/см2 (для однословных 50-70 кг/сы2 , для импрегнированных 75-90 до 120 кг/см2).
|
Скорость вращения алмазных долот определяется в соответ |
||||||
ствии с критическое окружной скоростью вращения долота |
[11] : |
||||||
|
|
|
п = |
g 3 f f .tt |
,,об/мин |
, |
(58) |
где |
D |
- |
диаметр долота, м; |
шкр _ критическая окружная ско |
|||
рость, |
м/сек. |
|
|
|
|
||
|
Для алмазных долот геологоразведочного стандарта значе |
||||||
ние |
сикр |
можно принять равным 1 - 1 , 6 |
м/сек. |
|
|||
|
Исследованиями, |
проведенными УФНИИ, установлено, |
что ко |
личество промывочной жидкости может быть определено из форму лы
Q = Аг0 , л/сек ; (59)
где #2 - площадь забоя скважины, см2; к0 - размерный коэффи циент очистки (охлаждения) забоя в смѴсек-см2 , характеризую щий расход жидкости на площади забоя в 1 см2 за 1 сек. Чис ленное значение к0 колеблется от 0,06 до 0,10 см^сек-см2 .
Учитывая особенности геологоразведочного бурения, можно
рекомендовать меньше значения к0 и принять кс =0,02 +' 0,04. Режимные параметры для долот при алмазном бурении, рас
считанные по формулам (57), (58), (59), приведены в табл.35.
|
|
|
Т а б л в п а 30 |
|
|
Режимные параметры для алмазных долот |
|
||
Ткпорааыеры алмазных |
МЦС-1-48 |
МЦС-И-48 |
МПС 1-80 |
|
довот |
|
|
|
|
Площадь д у е к ц п |
торца |
16,6 |
16,40 |
28,8 |
долота, см |
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
Осами кнгруах», |
кг |
780-1080 |
1180-1880 до 1800 |
18801870 |
Скорость вращоякя, |
410-700 |
410-700 |
326-820 |
|
об/мхв |
|
|||
|
|
|
|
|
Количество промывочной |
20-40 |
20-40 |
30-60 |
|
жидкости, л/шш |
|
|
|
|
Для трещиноватых пород расчетные нагрузки следует-умень шать на 5QJf. При бурении неоднородных по твердости трещиноватнх пород такие необходимо уменьшать скорость вращения долота до 128-150 об/мин.
Исследованиями, проведенными в УфВИИ, также установлено, что потребная мощность для алмазного бурения пропорциональна скорости вращения и нагрузке. По данным этого института [il], удельное значение мощности составляет 0,157-0,170 квт/сы2.
П р и м е р 7.
Определить режимные параметры бурения алмазным долотом с диаметром 59 мм типа МЦС І при проходке пород УШІХ категорий но буря*®6™» станок СМ-800.
Р е ш е н и е . 1. Осевая нагрузка на долото определяет ся но формуле (57):
■р
Pt
= 50 • 26,8 = 1360 кг ;
= 70 • 26,8 = 1870 кг .
Следует поддерживать нагрузку в пределах 1300-1870 кг. 2. Скорость вращения по данным табл.35 должна быть в пре
делах 325-500 об/мин, что соответствует Ш ІУ скоростям враще ния шпинделя.
/
3. Количество промывочной жидкости должно бить в преде лах 30-50 л/мин (но данник табл.35). Следует увеличивать рас ход промывочной жидкости с повышением осевой нагрузки и ско рости вращении долота.
Гл а в а УІ. БУРОВОЙ СНАРЯД
§1. Техническая характеристика элементов бурового снаряда
|
/ |
|
Б у р и л ь н ы е |
т р у б ы |
изготовляются бесшовными |
из высококачественных сталей с резьбовыми соединениями двух |
||
типов: муфтово-замковым и ниппельным. |
|
|
Для изготовления труб используются стали марок 36Г2С, |
||
40Х,Д, Е и ЗОХГС (табл.36). |
|
Бурильные трубы муфтово-замкового. соединения имеют выса женные внутрь концн для увеличения прочности в местах соединен ний и наружную коническую резьбу для соединения труб в колон ну муфтами и бурильными замками (ГОСТ 7909-56).
Муфты предназначены для соединения труб в свечи, они име-т ют внутренній) коническую резьбу. Бурильные замки служат для соединения свечей в колонну, изготовляются по ГОСТ 7918-56. Эти замки выпускаются двух типов: А и Б.
Бурильные замки типа А имеют муфту с двумя прорезяш . Муфта навинчивается на верхний конец свечи, ниппель - на ниж ний.
Бурильные замки типа Б имеют ниппель с двумя прорезями, который навинчивается на верхний конец свечи, а муфта - на нижний. Бурильные замки делаются повышенной прочности из ста лей марок 4QXH и 40Х для тяжелых условий работы и нормаль ной прочности из стали марки 45У по ГОСТ 1050-57. Основные размеры бурильных труб муфтово-замкового соединения, муфт и
—n a —
Значение пределов прочности и текучести для различных сталей
Марка стал* |
Предел прочности при растяжении, |
Предел текучести, |
|
кг/мм^ |
кг/мм |
86Г2С |
70 |
60 |
40Х |
78 |
58 |
40ХН |
78 |
58 |
ЗОХГСА |
10В-ПО |
85 -86 |
Д |
8S |
88 |
Е |
75 |
55 |
Е |
70 |
50 |
м |
|
|
к |
70 |
50 |
л |
80 |
55 |
м |
60 |
75 |
П р и м е ч а н и е . Марки стали К, Л н М предполагается использовать для бурильных *фуб по отраслевой нормали ОН41-1-68,
бурильных замков в ним приведены в табл.37, 38.
Бурильные трубы ниппельного'соединения изготовляются по ГОСТ 8467-57, имеют высаженные внутрь концы, на каждом из ко-* торце нарезана внутренняя трапецеидальная резьба для соедине ния труб и свечей ниппелями. Ниппели для бурильных геолого разведочных труб изготовляют по ГОСТ 8482-57 двух типов: типа А - однопрорезные или гладкие, которые служат для соединения бурильных труб в свечи; типа Б - дэухпрорезные, служащие для соединения свечей в колонну.
Размеры бурильных труб ниппельного соединения и ниппелей к ним преведенн в табл.39.
Подробные сведения о бурильных трубах, бурильных замках и муфтах, резьбовых соединениях и механических свойствах ста лей, применяемых для изготовления бурильных труб, муфт и зам ков, приведены в работе [31].
В настоящее время разработаны новые бурильные трубы для геологоразведочного бурения на твердые полезные ископаемые, основные размеры которых определены отраслевой нормалью
Œ 4I-1-68 [32] . В соответствии с этой нормалью будут выпус-
-- ІИ |
Т а б л и ц а 37 |
Основные размеры труб муфтрво-замкового соединения ж муфт к ним
|
Размеры, труб, мм |
|
Размеры соединитель |
|||||
Наружный |
Толшнва |
Внут |
Длина тру |
ных 'муфт, мм |
|
|||
Наруж |
Длина |
Внутрен |
||||||
диаметр |
стенки |
рен |
бы |
|
||||
|
ный |
|
ний диа |
|||||
|
|
ний |
|
|
|
|||
|
|
|
|
диа |
|
метр |
||
|
|
диа |
|
|
|
|||
|
|
|
|
метр |
|
резьбы |
||
|
|
метр |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
в плос |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
кости |
|
|
|
|
|
|
|
|
торца, |
|
|
|
|
|
|
|
|
муфты |
|
|
+0,6 |
|
|
|
+0,9 |
|
|
|
42+0,48 |
8,0-0,5 |
32 |
1500 |
+160 |
87-0,8 |
180+3 |
38,887 |
|
|
|
|
3000 |
-50 |
|
|
|
|
|
+0,66 |
|
4500J |
|
+1,0 |
|
|
|
60+0,48 |
зѳ |
|
|
|
|
|||
5,5-0,55 |
1500І |
+150 |
68-0,7 |
140+3 |
47,687 |
|||
|
||||||||
|
|
|
3000 |
- 50 |
|
|
|
|
|
|
|
4500 |
|
|
|
|
|
|
+0,7 |
51,5 |
3000 |
|
|
150+0,3 |
60,421 |
|
63,5+0,65 |
6,0-0,7 |
+150 |
|
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
4500 |
- 50 |
|
|
|
|
|
|
|
6000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6000+300 |
86 |
166 |
|
||
73 |
7 |
68 |
8000+460 |
- |
||||
|
|
|
11000+700 |
|
|
|
Теоретический вес, кг
1 м |
Увелн- |
Муф |
|
глад |
|
ты |
|
кой |
веса |
” |
|
тру |
трубы |
|
|
бы |
вслед |
|
|
|
ствие |
|
|
|
высад |
|
|
|
ки |
|
|
|
обоих |
|
|
|
концов |
|
|
4,66 |
0,65 |
1.4 |
|
6,04 |
0,96 |
1.7 |
|
8,51 |
1,57 |
2,8 |
|
11,4 |
2,8 |
4,2 |
|
14,2 |
|||
|
|
каться бурильные трубы ниппельного и муфтово-замкового соеди нения. Основные размеры бурильных труб в соответствии с от раслевой нормалью 0Н41-І-68 приведены в табл.40.
У т я ж е л е н н ы е б у р и л ь н ы е т р у б ы применяются для создания нагрузки на породоразрушапцнй инстру мент. При использовании утяжеленных бурильных труб достигает ся устойчивость нижней части бурильной колонны, испытывающей в процессе бурения напряжение сжатия, что снижает возможность искривления скважины и обеспечивает работу породоразрушапцего инструмента при высоком числе оборотов.
Утяжеленные бурильные трубы марди УБТ-У изготовляются из толстостекшх трубных заготовок с высаженными концами из стад4 марок 36Г2С или 4QX, а трубы марки УБТ-С - из проката кругло го профиля стали марки 4QX с высверленным каналом для прохода промывочной жидкости.
ТЪнораэ- |
Наруж- |
мар бу - |
n d |
^ л ьгота |
яж*- |
Лйми |
ШЛР |
|
«урвлм- |
|
■Вой |
Основные размеры бурильных замков |
|
|
|
|||||
Муфта, ж нжпвепь |
Нктюль замка |
Муфта замка Замок в |
||||||
Наружный |
Наимень |
Длина, |
^Вес, |
Длина, |
Вес, |
сборе (спру |
||
точная |
ве |
|||||||
дкаметр, |
ший |
мм |
кг |
мм |
кг |
|||
личина) |
|
|||||||
им |
внутрен |
|
|
|
|
|
||
|
ний ДИА- |
|
|
|
|
Длина, |
|
|
|
метр,мм |
|
|
|
|
мм |
КГ |
|
|
|
|
23 |
175 |
|
1,8 |
240 |
3,06 |
365 |
<• |
||
3U 4 3 |
|
43 |
В7 |
|
4.88 |
||||||||
3A-SO |
|
во |
ев |
28 |
200 |
|
2,8 |
255 |
4,10 |
406 |
6,80 |
||
ЗАгаЗ.Б |
|
а з д |
83 |
40 |
280 |
|
5,5 |
315 |
8,16 |
405 |
13,80 |
||
ЗБ-43 |
|
43 |
87 |
22 |
238 |
|
2,8 |
188 |
2,3 |
370 |
5.10 |
||
SB-os |
|
во |
8S |
28 |
270 |
|
4,0 |
220 |
3,0 |
430 |
7,0 |
||
ЗБ-ез,в |
|
аз,а |
83 |
40 |
310 |
|
7,0 |
250 |
6,5 |
480 |
13,80 |
||
П деель- |
|
+0,5 |
+0,5 |
+ |
10 |
|
|
+ |
10 |
|
|
|
|
хы» от- |
|
|
|
- |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Словения |
|
|
|
- |
8 |
^ |
|
- |
а |
|
|
|
|
3H-93 |
|
73 |
86+0,5 |
32+0,8 |
250 |
+80 |
, |
_ |
280-+30 |
» |
432 |
15,0 |
|
|
|
|
|
|
|
-Ю |
|
|
|
-10 |
|
|
|
801.138 |
|
73 |
108+0,3 |
34+0,6 |
260+80 |
|
|
260+80 |
_ |
432 |
20,0. |
||
г |
- — |
- —J |
__ |
|
-10 |
„ |
|
|
-10 |
|
|
|
ж внутренніе высаджи концов, а трубы диаметром 108 ш - толь ко внутренній высадку с одного конца, со стороны наружной резьбы (ниппеля). Трубы имеют на концах коническую замковую наружную ж внутреннюю резьбу н соединяются непосредственно "труба в трубу".
Основные размере утяжеленных бурильных труб, используе мых при геологоразведочном бурении, приведены в табл.42.
Диаметр утяжеленных бурильных труб подбирается в соответ ствии с размером шродоразруоаюцего инструмента. Рациональная длина утяжеленных бурильных труб устанавливается в зависимос ти от требуемой нагрузки на породораврумаявщй инструмент и определяется по формуле
I |
= ÜÆ * . 1.3QLE , |
ceo) |
|
° |
- |
ЯуГ ' |
|
где-Р - |
требуемая нагрузка на породоразрутахщнй инструмент, |
кг; q |
- вес 1 м утяжеленных бурильных труб, кг; I, - длина |