| ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени
Курс: «Экономия топливно-энергетических ресурсов»
РАСЧЁТНАЯ РАБОТА № 1
ТЕМА:
«Определение индивидуальных норм расхода электроэнергии на буровые работы»
Вариант № 2
Выполнил:
студент группы
Руководитель:
профессор
-2005г.-
Исходные данные:
| Показатель
|
Единицы измерения
|
Интервал
I
|
| Номинальная мощность электродвигателя:
- станка ЗИФ – 1200 МР
- маслонасоса
|
кВт
|
55
3
|
| Затраты мощности на освещение
|
кВт
|
1,5
|
| Вес:
- 1м бурильных труб
- элеватора и талевого блока
|
даН/м
даН
|
5,3
200
|
| Сопротивление в обвязке и колонковом наборе
|
кПа
|
300
|
| Плотность:
- материала бурильных труб
- промывочной жидкости
|
г/см3
|
7,85
1,05
|
| Длина:
- одной бурильной трубы
- колонковой трубы
- свечи
|
м
|
4,5
7
14
|
| Диаметр скважины
- наружный:
бурильных труб
колонковой трубы
бурового наконечника
- внутренний:
бурильных труб
замков бурильных труб
бурового наконечника
|
м
м
м
м
м
м
|
0,046
0,057
0,059
0,0355
0,022
0,042
|
| Интенсивность искривления скважины
|
град/м
|
0,01
|
| Начальный угол наклона скважины к горизонту
|
град
|
75
|
| Осевая нагрузка
|
кг
|
2000
|
| Углубка за рейс
|
м
|
2
|
| Норма времени:
- на 1 м бурения
- на СПО
- на наращивание и перекрипление
|
ч
|
1,865
1,6
0
|
| Коэффициент:
- свойств промывочной жидкости
( полиакриламидные растворы+эмульсолы)
- потерь мощности в станке
- потерь в талевой системе
- увеличения веса труб из-за наличия соединения
- потерь мощности в станке
- потерь мощности в станке при СПО
|
-
-
-
-
-
-
|
0,8
0,133
1,08
1,1
0,133
0,2
|
| Потери мощности в трансмиссии при холостом ходе
|
кВт
|
1,6
|
| Мощность на холостое вращение лебёдки
|
кВт
|
1,6
|
| Давление в гидросистеме станка
|
кПа
|
2000
|
| Подача насоса:
- в скважину
- общая
|
л/мин
|
30
35
|
| Начало интервала
|
м
|
175
|
| Конец интервала
|
м
|
177
|
1.
Расчет мощности на разрушение забоя при алмазном бурении при использовании ПРИ ЗИФ – 1200 МР:
, где
- коэффициент разрушения забоя, равный 1,2 – 1,3. Так как мы определяем удельные затраты, то примем его равным 1,25;
- коэффициент трения коронки о породу. При алмазном бурении пределы его изменения от 0,25 до 0,35. Принимаем
;
- осевая нагрузка задаваемая с поверхности, кН. Принимаем 20 кН;
- угловая скорость бурового инструмента, рад/с. Принимаем 35,186 рад/с;
- соответственно наружный и внутренний диаметр коронки, м.
Принимаем
,
.
2.
Расчет мощности на вращение бурильной колонны:
, где
- коэффициент, учитывающий свойства промывочной жидкости «полиакриламидные растворы+эмульсолы». Принимаем
;
- вес 1 м бурильных труб, кН/м. Принимаем
;
- диаметр бурильных труб, м. Принимаем
;
- наружный диаметр коронки, м. Принимаем
;
- длина бурильной колонны, равная средней глубине интервала бурения, м. Принимаем
;
- интенсивность искривления скважины, град/м. Принимаем
;
- угол наклона скважины к горизонту, град. Принимаем
;
- радиальный зазор между бурильными трубами и стенками скважины, м:
Принимаем
;
- угловая скорость бурового инструмента, рад/с. Принимаем 35,186 рад/с;
- осевая нагрузка задаваемая с поверхности, кН. Принимаем 20 кН.
Итак мощность на вращение бурильной колонны будет равна:
3.
Расчет мощности бурового станка при бурении:
, где
- потери мощности в станке при холостом ходе вращателя, кВт. Принимаем 1,6 кВт.
- мощность на разрушение забоя, кВт;
- мощность на вращение бурильных труб;
- коэффициент потери мощности в станке при передаче нагрузки вращателю.
4.
Потери мощности в двигателе станка при бурении:
, где
- номинальная мощность электродвигателя станка, кВт.
Принимаем
- мощность на валу электродвигателя, кВт. Принимаем
5.
Мощность на валу маслонасоса равна:
, где
- давление в гидросистеме станка, кПа. Принимаем
.
6.
Потери мощности в электродвигателе маслонасоса. При
:
- номинальная мощность электродвигателя маслонасоса, кВт.
Принимаем
- мощность на валу маслонасоса, кВт. Принимаем
7.
Теперь находим мощность на работу маслонасоса:
8.
Рассчитаем мощность, потребляемую приводом бурового станка и маслонасоса при бурении:
9.
Давление, развиваемое насосом при подаче промывочной жидкости в скважину:
где
- коэффициент дополнительных потерь. Принимаем
;
- соответственно скорости движения жидкости в бурильных трубах, кольцевом затрубном пространстве и колонковом зазоре, м/с;
- соответственно, удельный вес промывочной жидкости в бурильных трубах и в затрубном пространстве, кН/м3
. Принимаем равной 1,05 г/см3
=10,5 кН/м3
;
- ускорение свободного падения, м/с2
;
- соответственно, коэффициенты гидравлических сопротивлений в бурильных трубах, кольцевом пространстве и колонковом зазоре
(
);
- длина бурильной колонны, равная средней глубине интервала бурения;
- длина одной бурильной трубы;
- коэффициент дополнительных сопротивлений из-за наличия шлама в жидкости;
- соответственно диаметры коронки и колонковой трубы, м;
- сопротивления в обвязке, колонковой трубе и коронке, кПа.
Принимаем 300.
Скорости движения жидкости (м/с) определяются по формулам:
- в бурильных трубах
- в кольцевом затрубном пространстве
- в колонковом зазоре
10.
Потери мощности в электродвигателе бурового насоса при нагрузке на валу:
, где
- номинальная мощность электродвигателя маслонасоса, кВт.
Принимаем
- мощность на валу маслонасоса, кВт. Принимаем
11.
Мощность, потребляемая двигателем бурового насоса из сети:
, где
- общая подача насоса, м3
/с;
- давление, развиваемое насосом при подаче в скважину промывочной жидкости, кПа;
- общий КПД насоса при частоте вращения коленчатого вала, обеспечивающей подачу
, и давление
;
- потери мощности в электродвигателе насоса при нагрузке на валу.
12.
Полезно затрачиваемая энергия при выполнении СПО:
, где
- коэффициент, учитывающий затраты энергии на трение при проскальзывании пускового диска относительно тормоза подъёма и на работу труборазворота;
- коэффициент, учитывающий потери энергии в талевой системе;
- коэффициент, равный 1 м;
- длина бурильной свечи;
- вес 1 м бурильных труб, кН/м. Принимаем
;
- коэффициент, учитывающий вес соединения бурильных труб;
,
- соответственно, плотность промывочной жидкости и материала бурильных труб, т/м3
;
- коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины;
- вес элеватора и талевого блока;
- глубина скважины в начале и в конце рейса;
- средний зенитный угол скважины на заданной глубине, град:
, где
- начальный зенитный угол заложения скважины, град;
- интенсивность искривления скважины, град/м;
Итак, найдём полезно затрачиваемую энергию при выполнении СПО:
13.
Средняя мощность на СПО определяется через энергозатраты на подъём бурового снаряда в рейсе:
, где
- полезно затрачиваемая энергия при выполнении СПО рейса;
- коэффициент, характеризующий потери мощности в станке при передаче лебёдки, соответствующей средней скорости выполнения СПО;
- потери мощности в станке при нулевой нагрузке лебёдки ан передаче, соответствующей средней скорости выполнения СПО, кВт;
Время выполнения СПО равно сумме временных затрат на спуск, подъём и подготовительно-заключительные операции:
, где
- норма времени соответственно на спуск и подъём бурового снаряда, ч;
- норма времени соответственно на подготовительные операции перед спуском и подъёмом бурового снаряда на один рейс, ч;
- норма времени соответственно на заключительные операции перед спуском и подъёмом бурового снаряда на один рейс, ч;
14.
Потери в электродвигателе станка при выполнении СПО:
, где
- номинальная мощность электродвигателя станка, кВт.
Принимаем
- средняя мощность на СПО, кВт. Принимаем
15.
Мощность, потребляемая электродвигателем станка (лебёдки) из электросети при выполнении СПО:
Поскольку углубка скважины за рейс составляет 2 м., то энергозатраты, связанные с выполнением операции наращивания колонны бурильных труб, учитываются в затратах энергии на СПО.
16.
Суммарное время выполнения операций, связанных с потреблением электроэнергии буровой установкой при
:
, где
- норма времени на бурение 1 м;
- норма времени на замену породоразрушающего инструмента;
- углубка скважины за рейс.
17.
Удельные технологические затраты электроэнергии на бурение интервала при
и
:
, где
- суммарная мощность, потребляемая из электросети приводом бурового станка и маслонасоса при бурении на средней глубине интервала;
- мощность, потребляемая приводом насоса из электросети при бурении и промывке скважины на средней глубине интервала;
- мощность, потребляемая из сети на освещение бурового здания и рабочей площадки;
- коэффициент, учитывающий продолжительность светового дня:
, где
- продолжительность светового дня, ч. Принимаем равную 9,6 ч.
Тогда
- суммарное время потребления электроэнергии буровой установкой в рейсе;
- мощность потребляемая из сети при выполнении СПО;
- время выполнения СПО в рейсе, включающее подъём и спуск бурового снаряда, а также подготовительно-заключительные операции при спуске и подъёме бурового снаряда.
18.
Затраты электроэнергии на бурение i
-го интервала скважины:
, где
- удельные затраты электроэнергии на бурение i
-го интервала;
- величина i
-го интервала бурения.
Тогда затраты электроэнергии на бурение интервала 175-177 м составят:
|