Определение индивидуальных норм расхода электроэнергии на буровые работы
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
|
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 ;
- 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
, 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.