Выбор способа бурения

6.1. Буровой  станок

Станок СКБ – 4 предназначен для бурения геологоразведочных скважин глубиной 300 м твердосплавными и 500 м – алмазным ПРИ. Станок имеет моноблочную конструкцию. Вращатель шпиндельного типа имеет два зажимных гидравлических патрона.

Гидравлическая система обеспечивает привод механизма подачи гидравлических патронов, перемещения и фиксации станка на раме. Система работает от сдвоенного лопастного маслонасоса 3Г12 – 22А с подачей 12 и 18 л/мин. При выходе из строя приводных двигателей для поднятия снаряда над забоем используется ручной маслонасос [6].

Рис. 1. Буровой  станок СКБ – 4:

1 — станина; 2 — рама; 3 — сцепление; 4 — рукоятка сцепления; 5 — рукоятка включения лебедки; 6, 9 — рычаги тормозов подъема и спуска; 7, 8 — тормоза подъема и спуска; 10 — рычаг коробки передач; 11—лебедка; 12 — рукоятка раздаточной коробки; 13 — трансмиссия; 14 — указатель давления; 15 — вращатель; 16—гидросистема станка с автоперехватом; 17 — дроссель; I8—прибор управления; 19 — регулятор подачи; 20 — распределитель; 21 — цилиндр перемещения станка

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Техническая характеристика станка СКБ - 4

Техническая характеристика	СКБ – 4
Глубина бурения в м при конечном диаметре скважины, мм:                93                59	300 500
Начальный диаметр скважины, мм	132
Угол бурения, град	0-360
Вращатель:                тип                частота вращения, об/мин	шпиндельный 155;280;390;435;640;710; 1100;1600
Диаметр проходного отверстия шпинделя, мм	54
Диаметр бурильных труб, мм	42;54
Подача инструмента	поршневая, гидравлическая
Длина хода подачи, мм	400
Максимальная скорость подачи, м/мин                 вниз                 вверх	0,92 2,77
Тип лебедки	планетарная
Грузоподъемность лебедки на прямом канате, кН	26
Скорость навивки каната на барабан  лебедки по второму слою, м/с	0.45 – 1.8
Диаметр каната, мм	20,5
Привод станка:                 тип                мощность, кВт	АД 22
Габариты станка, мм	1800Х1200Х1800
Масса, кг:	975

            

6.2. Буровой  насос

Большинство способов бурения требует  промывки скважин в процессе ее углубки. Основным назначением промывки является удаление с забоя и из ствола скважины продуктов разрушения горных пород и бурового инструмента, охлаждение ПРИ, поддержания устойчивого состояния стенок скважины. Подача промывочной жидкости в скважину в процессе ее промывки осуществляется при помощи насосов, которые входят в состав установки.

Буровой насос должен обеспечивать возможность простого и быстрого регулирования в широком  диапазоне подачи и напора в зависимости  от параметров технологического режима бурения. При этом одним из основных требований процесса бурения является обеспечение независимости подачи (расхода) от давления, т.е. насос имеет жесткую напорно – расходную характеристику “Q-H” [6].

 Таблица 4

Техническая характеристика насосной установки НБ4-160/63

Производительность, л/мин	8;10;20;25;40;50;65;95;162
Давление, МПа	6,3 – 4,5
Высота всасывания жидкости, м	до 5
Число плунжеров	3
Частота вращения коленчатого вала, об/мин	31;38;80;146;249
Диаметр плунжеров, мм	45;70
Длина хода плунжера, мм	63
Двигатель привода насоса: тип                                                                                                           мощность, кВт	А02-51-5 11
Масса с двигателем, кг	520
Максимальная глубина скважины, м	1000

 

6.3. Буровая мачта

Схема мачты БМТ - 4 представляет   собой одностержневую конструкцию I, шарнирно опирающуюся на А-образный портал 4.  Для придания стволу мачты необходимой устойчивости в продольной плоскости он раскреплен подкосами 2. С целью обеспечения центрального нагружения ствола мачты от нагрузки на крюке мачта снабжена кронблоком качающегося типа с системой оттяжных уравновешивающих канатов 5.  Свободное движение элеватора вдоль оси мачты достигается за счет предварительного наклона ее к устью скважины. Мачту устанавливают на заданный угол наклона в продольной плоскости ее несущих опор, что обеспечивает повышенную устойчивость и большие предельные углы наклона скважин от 93-'75° до 90-60° к горизонту. Установку мачты на заданный угол бурения производят одной регулировочной опорой, а укладывают в транспортное положение поворотом ее в одной плоскости [6].

Таблица 5

Техническая характеристика буровой мачты БМТ-7

грузоподъемность, тс:             номинальная                                                                                                                                максимальная	3,2 8,0
высота, м	13,7
угол наклона, град	90-60
талевая оснастка	ТС 0Х1
длина свечи, м	9,5
масса, т: мачта с основанием                                                                                      буровое здание	5,8 4,0

 

 

Рис. 2. Схема мачты с поперечным расположением станка:

1- стержень; 2- подкос; 4- А-образный портал; 5- система оттяжных уравновешивающих канатов

 

6.4. Буровое  здание

Буровое здание ПБЗ - 4 представляет собой объемную металлоконструкцию, обшитую алюминиевыми панелями с теплоизоляционной прослойкой. Здание имеет специальный выдвижной тамбур для увеличения рабочей площадки при ведении буровых работ. В транспортном положении выдвижной тамбур убирается во внутрь здания, чем обеспечивается уменьшение транспортного габарита. Отопление здания электрическое, рассчитанное на поддержание в здании температуры не ниже 15 С в холодное время года.

Конструкция установки  предусматривает возможность ее транспортирования на большие расстояния с помощью подкатной базы ТБ-15

Для соединения установки  с транспортной базой ее поднимают  с помощью гидравлических домкратов  и крепят специальными устройствами. На близкие расстояния установка  может передвигаться волоком  на полозьях основания буровой мачты [6].

 

 

 

 

6.5.Выбор бурильных труб

Колонна бурильных труб служит для соединения породоразрушающего инструмента, работающего на забое, с буровой установкой, смонтированной на поверхности.

При колонковом бурении  через бурильную колонну на породоразрушающий инструмент, непосредственно воздействующий на породу забоя, передаются осевое усилие, необходимое для внедрения разрушающих элементов в породу, и крутящий момент для преодоления сил сопротивления со стороны забоя. Кроме того, колонна бурильных труб является каналом для подведения к породоразрушающему инструменту очистного агента, с помощью которого осуществляется очистка забоя от продуктов разрушения и удаление их на поверхность, а также для охлаждения ПРИ.

Для  бурения данных скважин на всем интервале будут использоваться трубы марки СБТН-54.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. РАСЧЕТ ТАЛЕВОЙ  СИСТЕМЫ

 

7.1. Определение числа рабочих струн

Талевая система - это грузоподъемное устройство, состоящее из крон-блока, талевого блока и каната, служащее для увеличения грузоподъемности на крюке при производстве спуско-подъемных операций. Талевая система преобразует вращательное движение барабана лебедки в поступательное перемещение элеватора при подъеме и спуске бурильных или обсадных труб и даёт выигрыш в силе за счет уменьшения скорости перемещения элеватора [6].

Исходными данными для определения  конструкции талевой системы  являются максимальная нагрузка на крюке и грузоподъемность лебедки станка. Число рабочих ветвей талевой системы определяется по формуле [6,с.100]

 

                                                        

  ,                                                  (10)

 

где Q_кр∑   -нагрузка на  крюке при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс; 

Qл - грузоподъемность лебедки, кГс; η - ориентировочный коэффициент полезного действия талевой системы.

 

Таблица 6

Ориентировочные значения коэффициента полезного 

действия талевых систем

 

Qкр /  Qл	1	1,01-2,0	2,01-3,0	3,01-4,0	4,01-5,0	5,01-6,0
η	0,966	0,950	0,934	0,918	0,903	0,880

 

Нагрузка на крюк определяется весом наиболее тяжелой колонны  бурильных или обсадных труб, весом подвижного (постоянного) груза, в состав которого входят вес талевого блока, элеватора, крюка и т.д. Кроме того, при определении   Q_кр∑ необходимо учитывать динамические силы, возникающие, в начале подъема снаряда, а также силы сопротивления движению колонны бурильных труб в скважине, обусловленные трением между трубами и стенками скважины, кривизной её ствола и возможностью прихвата бурового снаряда[6,с.100].

 

     (11)

 

где q- вес одного метра бурильной трубы, кГс; L-длина колонны БТ, м;

γ_ж, γ_м – удельный вес жидкости и материала БТ; θ_ср – средний зенитный угол, град; ƒ – коэффициент трения; G - вес подвижной части талевой системы, кГс;  V-максимальная скорость подъёма крюка или элеватора, м/с; t- время разгона крюка, с; g- ускорение свободного падения, м/с². 

 

Подставляем  значения в формулу (14) :

 

Для определения ориентировочного значения коэффициента полезного действия находим Q_кр/Q_л =2412/5000=0.8. Его значение выбирается из табл.1. η=0,975 [6].

Подставляем значения Q_кр∑ , Q_л , η в формулу (13), получаем:

     

 

 

Выбираем талевую систему  с 1-ой рабочей струной (0 1).

 

7.2. Определение усилий во всех струнах талевой системы

 

Рис.3. Расчётная схема для определения усилий в ветвях талевой системы

 

 

В статическом состоянии  все струны талевой оснастки равномерно нагружены силой[6,с.102]: