1. Исходные данные

Буровой станок - СКБ-5 является шпиндельным станком моноблочной компоновки с продольным расположением лебедки и системой гидравлической подачи бурового инструмента. Объединяющим элементом конструкции станка, на котором собраны все узлы станка, служит корпус коробки передач. На корпусе установлены: вращатель, лебедка, тормоза спуска и подъема, фланцевый электродвигатель привода станка и муфта сцепления. Номинальная мощность бурого станка данного типа составляет 30 кВт.

Буровой насос – АНБ-22. Агрегат используется для нагнетания промывочной жидкости при бурении геологоразведочных, гидрогеологических и структурных скважин с отбором керна, а также может использоваться для нагнетания или перекачки неагрессивных жидкостей с плотностью до 1,4 г/см³ и вязкостью до 60 с. Коробка передач (КПП) - трёхскоростная.

Бурильные трубы – СБТМ-50. Трубы стальные муфтово-замкового соединения предназначены для бурения в наиболее сложных условиях, при больших разработках ствола скважины, диаметром 151 - 76мм.

2. Проверочные расчеты для конечной глубины скважины

2.1. Расчет затрат мощности

Затраты мощности на бурение слагаются из затрат на разрушение породы на забое (N_з), на вращение колонны бурильных труб (N_тр) и потерь мощности в буровом станке (N_с).

Потери мощности в буровом станке рекомендуется определять по следующей формуле:

где a, b, c, d- постоянные коэффициенты, зависящие от типа станка, степени его изношенности, величины крутящего момента, передаваемого на шпиндель, осевой нагрузки; a= 2000; b=1,7; c=0,0002; d=0; n- частота вращения шпинделя, n=715 об/мин.

Затраты мощности на разрушение породы на забое скважины для алмазного бурения:

где m – коэффициент, характеризующий трение коронки о породу (μ=0,07);

А – коэффициент, учитывающий физико-механические свойства породы и характер её разрушения (A=1,94) ;

DV – углубка коронки за один оборот (DV=0,05·10^-3) ;

Р – осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, Р =12000 Н ;

D_н и D_в – соответственно наружный и внутренний диаметры, породо-разрушающего инструмента, D_н =0,076 м; D_в=0,058м.

Затраты мощности на вращение колонны бурильных труб под нагрузкой :

=35078,5 Вт.

Где к_см – коэффициент, учитывающий вид промывочной жидкости, к_см=1 ;

к_скв – коэффициент, учитывающий состояние ствола скважины, к_скв =1;

к_м – коэффициент, учитывающий материал труб, к_м=1;

к_с – коэффициент, учитывающий тип соединения труб , к_с=1,3 ;

к_к – коэффициент, учитывающий кривизну свечей и соосность соединений труб, к_к=1,3;

i - интенсивность искривления скважины (0,01 град/м) ;

d – зазор между бурильными трубами и стенками скважины (на сторону);

D_с – диаметр скважины с учетом разработки;

q – масса 1 м бурильной колонны в сборе;

EI – жесткость труб;

L – длина колонны труб (глубина скважины);

q – средний зенитный угол скважины.

Средневзвешенный диаметр скважины, определяется по формуле:

где D_ci, l_i – соответственно диаметр скважины с учетом разработки и длина i-го участка, имеющего данный диаметр;

m- количество участков скважины.

Величина зазора между трубой и стенкой скважины:

Где d_н - наружный диаметр бурильных труб, d_н=0,050 м.

Средний зенитный угол:

где q₁ и q₂ - соответственно начальный и конечный зенитный угол скважины.

Суммарные затраты мощности при бурении скважины:

где N_с – потери мощности в буровом станке,

N_тр – мощность на вращение колонны бурильных труб,

N_з – мощность на разрушение породы на забое, .

Расчетная величина затрат мощности ( =43,3 кВт) превышает номинальную мощность двигателя станка ( _д=30 кВт). В данном случае необходимо провести корректировку режимов бурения (достаточно снизить частоту вращения бурового снаряда).