Выбор забойных двигателей по интервалам бурения

Двигатель выбирается из условий создания необходимого вращательного момента для вращения долота, калибраторов, разрушения горной породы и преодоления различных сопротивлений в процессе вращения. Необходимо подобрать такую модель, чтоб при определенном расходе и давлении создавался момент, который был бы выше расчетного, и частота вращения на рабочем режиме соответствовала рекомендуемым значениям частот для выбранных типов долот.

Выбор забойных двигателей производят согласно работе [9], определяем момент сопротивления М_с ,Н×м который необходимо преодолеть турбобуру в процессе бурения скважины используя справочник [11] по формуле

 

М_с = М_дп + М₀ + М_n + М_км , (43)

 

где М_с - момент сопротивления, который необходимо преодолеть турбобуру в процессе бурения скважины, Н×м;

М_дп - момент, необходимый для разрушения забоя долотом, Н×м;

 

М_дп = M_у × G_ст, (44)

 

где M_у - удельный момент при работе долота на забое, Н×м/кН;

 

M_y = m_гп × R_м × 10³, (45)

 

где m_гп - коэффициент трения зависящий от твердости горных пород;

R_M - мгновенный радиус вращения долота, м;

 

R_м = (0,55¸0,72)R, (46)

 

где R - радиус долота, м;

 

R_м = (0,55 ¸0,72)R, (47)

 

где R - радиус долота, м;

G_ст - статическая составляющая осевой нагрузки на долото, кН;

 

G_ст = (0,75 - 0,85)G_д, (48)

 

где G_д - общая осевая нагрузка, кН;

М₀- момент на трение долота о стенки скважины и промывочную жидкость Н×м;

 

М₀=550 × Д_д; (49)

 

где Д_д - диаметр долота, м;

М_n - общий вращающий момент, затрачиваемый в осевой опоре забойного двигателя, Н×м;

М_км=105 Н×м - момент, расходуемый на вращение калибраторов, маховиков или маховых масс присоединенных к валу турбобура;

 

М_n = G_n × m_n × r_n, (50)

где G_n - нагрузка на пяту забойного двигателя, кН;

m_n = 0,1 - коэффициент трения в пяте забойного двигателя;

r_n - радиус трения в пяте, м.

 

r_n= (51)

 

где r_н, r_в - соответственно, наружный и внутренний радиусы в опоре забойного двигателя, м.

 

G_n = G_d - G_e, (52)

 

где G_d- осевая нагрузка на долото, кН;

G_в - сумма гидронагрузки и вращающихся деталей турбобура, кН;

 

G_в= G_г + G_вр (53)

 

где G_г - гидронагрузка на пяту забойного двигателя, кН;

G_вр - вес вращающихся деталей забойного двигателя с учетом Архимедовой силы.

 

G_г = F_р(Р_mn + Р_гд + Р_R), (54)

 

где Fp - расчетная для ГЗД площадь на которую действует С_г, м²;

Р_mn, Р_гд, Р_R - перепады давления в турбобуре, в долоте и гидроимпульсное давление, Па;

 

(55)

 

где d_ср - средний диаметр турбинок, м.

 

 

После расчетов М_с и n_t приравниваем М_в = М_с считая, что М_в = М_оn, а n_t = n_on (здесь М_оn и n_оn - вращательный момент и частота вращения вала турбобура при его максимальной мощности).

При расчетной величине Q_mн по n_t и М_в выбираем модель турбобура или

ГЗД. Если Q = Q_mн, согласно справочным данным, близких n_t и n_on, М_в и М_оn нет, то применяем формулы пересчета

 

; (56)

; (57)

(58)

 

где величины с индексом "1" принимают за проектные, а с индексом "с" - за справочные.

Результаты расчетов анализируют и, используя справочные материалы [11] выбираем модель турбобура 3ТСШ1 - 240.