Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.45 Mб
Скачать

дуется 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ