Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Режимы бурения и производительность буровых станков




Режим бурения определяется величиной развиваемых на инструментеусилий или частотой ударов, частотой вращения рабочего инструмента и методом удаления буровой мелочи. Каждый вид бурения характеризуется определенными параметрами режима бурения.

У станков вращательного бурения шарошечными долотами основными факторами, определяющими рациональный режим бурения, являются: осевая нагрузка на долото Рос (Н), частота его вращения n (мин-1) и расходом сжатого воздуха Wв, (м3/мин) влияющим на эффективность очистки забоя от буровой мелочи.

Осевая нагрузка на долото, её минимальное значение, определяется по формуле

Рос @(6…7)·104·f·D,

где D - диаметр долота, м;

f – коэффициент крепости породы по шкале М.М. Протодьяконова;

Частота вращения долота принимается равной 80...150 мин-1, иногда 300 мин-1 и корректируется по технической характеристике бурового станка. Меньшие значения принимаются для крепких пород и больших диаметров долот, а большие значения частот вращения - для средней крепости пород и меньших значений диаметра.

Расход воздуха Wв, на продувку скважины от буровой мелочи зависит от объема выбуриваемой породы Vn, м3/мин., и удельного расхода e воздуха, потребного на 1 м3 буровой мелочи:

где Vб - механическая скорость бурения, м/мин;

D - диаметр скважины, м;

e - удельный расход воздуха, равный 80...150 м33.

Подача компрессоров бурового станка принимается в 2-3 раза больше, чем расход воздуха Wв, рассчитанный по формуле, в связи с возможными большими утечками воздуха по трещинам при бурении трещиноватых пород.

Механическая скорость бурения шарошечным долотом Vб, м/мин, диаметром D, м, с осевым усилием Рос, Н, и частотой вращения п, мин-1, определяется зависимостью

У станков вращательного бурения резцовыми долотами режим бурения характеризуется усилием подачи Р (Н) и частотой вращения бурового инструмента n (мин-1), а также эффективностью удаления продуктов разрушения.

Усилие подачи определяется из неравенства

< P < ,

где Fз – проекция площадки затупления режущих кромок, мм2;

lк – суммарная длина линии контакта инструмента с забоем, мм.

Частоту вращения бурового инструмента при бурении с продувкой рационально ограничить величиной 2.0...2.3 с-1.

При шнековом удалении буровой мелочи минимальная частота вращения n0 (мин-1) определяется выражением

,

где β – угол подъема винтовой линии шнека, град;

m1 и m2 - соответственно коэффициенты трения породы о сталь и породы о породу; m1=0,2…0,25; m2=0,4…0,6;

g - ускорение силы тяжести, м/с2;

Dш – диаметр шнека, м.

n0 принимается равной не менее 150 мин-1.

Потребная скорость вращения шнека n (мин-1) из условия обеспечения транспортировки (выдачи) буровой мелочи

где Кp - коэффициент разрыхления породы;

Vб.max - максимальная механическая скорость бурения, м/мин;

k - коэффициент просыпания породы в зазор между шнеком и стенками скважины, k = 0,8...0,9;

y - коэффициент заполнения шнека, y = 0,2...0,4;

dв - диаметр вала шнека, м;

S - шаг спирали (шнека), м

Из двух полученных значений n0 и n в дальнейших расчетах принимается большее.

Механическая скорость бурения Vб, м/мин, определяется по зависимости

где D - диаметр коронки, м;

п - частота вращения коронки, мин-1;

k - коэффициент учитывающий неполноту площадки контакта передней грани резца с породой, равный 0,5...0,7;

Пб - показатель трудности бурения породы

Пб = 0,07∙(σсж+ σсдв)+0,0007·γ,

где σсж – предел прочности породы на сжатие, МПа;

σсдв – предел прочности породы на сдвиг, МПа;

γ – плотность породы, кг/м3.

У станков ударно-вращательного бурения погружными пнемоударшками режим бурения характеризуется энергией А (кДж)единичного удара долота диаметром d (м) или ударной нагрузкой Ру (кН), числом ударов пневмоударника Z в минуту и частотой вращения бурового става n1, (с-1 ), а также зависит от σм.б. (кПа), давления сжатого воздуха, полноты удаления продуктов разрушения из забоя, степени притупления угла заострения лезвии бурового долота и формы последнего.

Величина ударной нагрузки Ру (кН) определяется по формуле:

где h – глубина погружения лезвия коронки в породу, м;

σм.б. – предел прочности породы при механическом способе её разрушения, МПа; σм.б.=0,5·(σсж.+σск).

α – угол заострения лезвия коронки, град;

μ1 – коэффициент трения коронки о породу (0,22…0,28);

Kз – коэффициент, учитывающий затупление лезвия коронки (1,2…1,3).

Число ударов пневмоударника Z принимается по технической характеристике пневмоударника.

Частота вращения бурового става n1 определяется из выражения

n1=Z/Z0,

где Z0 потребная частота ударов долота по забою за один его оборот.

,

θ – угол скола породы в сторону открытой плоскости, град; θ=(1,25…1,35)·α.

Механическая скорость бурения Vб, м/мин, ударно-вращательных станков с погружными пневмоударниками определяется по формуле

,

где m – число перьев коронки;

Современные буровые станки являются машинами циклического действия, что обусловлено технологией ведения горных работ и их конструктивным исполнением. В течение смены время Тс расходуется как на бурение скважины, так и на выполнение многочисленных вспомогательных операций: установку станка на заданной отметке, наращивание бурового става по мере углубления скважины, разборку бурового става, замену изношенного инструмента, перемещение станка к отметке следующей скважины. Принятая технология в значительной степени определяет эксплуатационную (сменную) производительность, м/смену:

где Тс - продолжительность смены, мин;

КИ - коэффициент использования станка во времени смены, КИ = 0,6¸0,8;

Тп.з. - продолжительность подготовительно-заключительных операций, Тп.з. = 30¸45мин;

tб и tв - удельные затраты времени на бурение и выполнение вспомогательных операций (на 1 м скважины) соответственно, мин/м.

В свою очередь величина tб подсчитывается из выражения

где Vб - механическая скорость бурения, рассчитанная по одной из формул для конкретного типа бурового станка.

Величина tв может быть подсчитана из выражения

где t1 - удельные затраты времени на переезд от скважины к скважине с учётом установки (горизонтирования) и снятия станка с домкратов (t1 = 0,4 1,5 мин/м);

t2 - -"- на замену долота, мин/м;

tз - -"- на подъём бурового става со скоростью маневровой подачи VП.М. ,мин/м;

t4 - -"- на перехват гидропатрона (для шпиндельной схемы подающего механизма t4 = 0);

t5 - -"- на сборку и разборку бурового става.

Таким образом, tв можно представить выражением

где tnep - время на переезд от скважины к скважине с учётом установки и снятия с домкратов, мин;

tз.д. - время замены долота (tз.д. = 2...3 для шарошечных станков и 3…4 для станков шнекового бурения), мин;

Lд - стойкость долота, м;

Н - глубина скважины, м;

L0 - длина одной секции штанги, м;

tk - время подвода и отвода кассеты, мин;

to.ш. - время отвинчивания штанги, мин;

tо.в, tп.в. - время соответственно, опускания и подъема вращателя или вертлюга, мин.

Для большинства современных буровых станков удельные затраты времени tв на выполнение вспомогательных операций составляют 2 мин на 1 м пробуренной скважины.

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 317; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты