Контрольная работа: Проверочный расчет КБТ при бурении с частичной нагрузкой

 (3,14·200)/30=20,9 с^ 

Касательное напряжение кручения зависит от крутящего момента, передаваемого на КБТ

 =, Па

где M_кр – крутящий момент, действующий на КБТ на устье скважины, Н·м.

Крутящий момент определяется затратами мощности на бурение

M_кр =,

где N_б – мощность, расходуемая на бурение скважины, кВт;  –Угловая скорость вращения БТ, с^ 

Мощность на бурение равна сумме затрат мощности на вращение КБТ и мощности на разрушение забоя и определяется по формуле

N_б =N_б.т + N_заб , кВт.

где N_б  затраты мощности на бурение, кВт; N_б.т  затраты мощности, на вращение колонны бурильных труб, кВт; N_заб  мощность, затраченная на разрушение горной породы на забое скважины, кВт;

Мощность, расходуемая на вращение КБТ, определяется выражением

N_б.т = k₁ ·k₂ ·k₃ ·[1,6·10^-8 k₄ ·k₅ (0,2+r”)·(0,9+0,02 f)·(1+0,44cosср)·M·D_с

(1+1,3·10^-2f ) n^1,85 ·L^0,75 +2·10^-8 f·n·C],

где k₁ – коэффициент, учитывающий антивибрационные свойства бурового раствора (при использовании: малоглинистого раствора–1,1); k₂ – коэффициент, учитывающий состояние стенок скважины (в устойчивом геологическом разрезе k₂ =1,0); k₃ – коэффициент, учитывающий влияние материала БТ на трение их о стенки скважины (для стальных труб k₃ =1,0); k₄ –коэффициент, учитывающий искривление траектории скважины, определяется по формуле разработанной в МГРИ (k₄ = 1+60J_o , где J_o –интенсивность искривления скважины,

k₄ =1+60·0,003=1,18˚/м); k₅ –коэффициент, учитывающий влияние соединений колонны бурильных труб (для ниппельных соединений k₅ =1,0); r”–кривизна труб в свече, учитывающая собственную кривизну и несоосность соединений, мм/м (в практике применяют: для труб повышенного качества с ниппельным соединением и соединением «труба в трубу» r”=0,9 мм/м); f–зазор между стенками скважины (D_с ) и соединениями БТ(D'), мм

[f=(D_с D')/2=(50,6-43)/2=3,8мм]; M=q'/(1000EI)^0,16 =8,00/(1000·2·10¹¹ ·1,07·10^-7 )^0,16 = 0,303–коэффициент, зависящий от диаметра скважины, массы одного погонного метра и жесткости КБТ; q'- линейная плотность бурильных труб с учётом высадок и резьбовых соединений, q'=4,52 кг/м³ ; D_с – диаметр скважины, D_с =50,6 мм; C – осевая нагрузка на забой, С=6000Н; L– глубина скважины, L=1400м; n – частота вращения КБТ, n=200 об/мин.

N_б.т = 1,1·1·1·[1,6·10^-8 ·1,18·1·(0,2+0,9)·(0,9+0,02·3,8)·(1+0,44·0,99)·0,303 ·50,6·(1+1,3·10^-2 ·3,8) 200^1,85 ·1400^0,75 +2·10^-8 ·3,8·200·6000] = 2,221 Вт=2,221·10³ Вт;

Мощность, необходимую на разрушение забоя при бурении алмазными и твердосплавными коронками, можно приближенно определить по формуле:

N_заб = 0,6·10^{ 7} ·C·n·(R+R1)

N_заб = 0,6·10^{ 7} 0,25·6000·200·(23+12) =0,63кВт = 0,63·10³ Вт;

где N_заб – мощность, расходуемая на разрушение забоя скважины, кВт;

 – коэффициент трения породоразрушающего инструмента ПРИ о горную породу ( = 0,25); R и R₁ – наружный и внутренний радиус коронки, мм; R= Dк/2 = 46/2 =23, мм;

R1= dк/2 = 24/2 = 12, мм;

где Dк и dк – наружный и внутренний диаметр алмазной коронки, мм (таблица 1);

N_б = 2,221 + 0,63 = 2,851кВт = 2,851·10³ Вт;

M_кр = 2,851·10³ /20,9= 136,41 Н·м;

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, W_р , м³ определяется по формуле

W_Р =2 W_о

W_Р =2·4,96·10^-6 = 9,92·10^{-6 м3} ;