Бурение горных пород
Затраченную мощность при бурении горных пород лопастным долотом можно определить по формуле Мощность, затраченная на разрушение горной породы: Евсеев В. Д. Разрушение горных пород при бурении нефтяных и газовых скважин: уч.пособ./В.Д. В. Д. Евсеев.- Томск: Изд-во ТПУ, 2002.-95с. В качестве исходных данных используем график, полученный в результате испытаний различных горных пород на приборе… Читать ещё >
Бурение горных пород (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Механика грунтов»
Вариант № 11
Самара 2015
Задача № 1
Определить твердость горной породы, коэффициент пластичности и работу разрушения.
Груз 450 кг ,
Решение:
В качестве исходных данных используем график, полученный в результате испытаний различных горных пород на приборе УМГП-3.
В зависимости от вида графика можно определить, к какому классу относится испытуемая порода. Из приведенного графика видно, что порода относится к пластично-хрупким.
Найдем площадь штампа ():
Найдем нагрузку в момент хрупкого разрушения:
где — масштабный коэффициент , — вес штампа
Масштаб по оси деформации М=0,004
Найдем твердость по штампу :
В качестве показателя пластичности пород принято отношение работы деформирования до момента разрушения (, Дж — на графике площадь ODBC) к работе упругого деформирования (- на графике площадь треугольника ODE).
Найдем работу деформирования до момента разрушения ():
Найдем работу упругого деформирования ():
Вычислим коэффициент пластичности :
Также определяются удельная контактная работа ():
и удельная объемная работа (,):
При помощи таблиц определяется порода, категория пластичности и твердости.
Из таблиц видно, что порода является глиной песчаной, категория пластичности — 4, категория твердости — 2. По механическим свойствам порода является пластично-хрупкой.
Задача № 2
Определить осевую нагрузку на долото при бурении из условия объемного разрушения горной породы
Исходные данные:
№ ин; тервала | Группа твердости | Твердость по штампу | Коэффициент перекрытия | Диаметр долота D, м | Начальная тупизна зубьев b, м | |
М | 1,15 | 0,370 | 0,0031 | |||
Т | 1,16 | 0,320 | 0,0022 | |||
С | 1,17 | 0,320 | 0,0023 | |||
Т | 1,18 | 0,269 | 0,0024 | |||
Т | 1,19 | 0,269 | 0,0011 | |||
К | 1,20 | 0,214 | 0,0012 | |||
Решение:
Эффективное или объемное разрушение породы при бурении возможно только в том случае, если соблюдается условие
где — начальная опорная поверхность долота,
Рассмотрим каждый интервал бурения в отдельности:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
В зависимости от типа и размера долота, определяется допустимая осевая нагрузка (и, Н):
где q — допустимая нагрузка на 1 м диаметра долота, Н/м
Проведем поинтервальный расчет допустимой осевой нагрузки (и, Н):
Произведем сравнение полученных величин на соответствие условию:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Вывод: Таким образом, только в первом интервале, где нагрузка на долото укладывается в предельные значения, возможно эффективное или объемное разрушение
Задача № 3
Определить мощность, затрачиваемую лопастным долотом при бурении.
горный порода бурение разрушение
Шифр долота | м | S, м | h, м | n, | град | м | Па | c | град | м | |||
3ЛГ; | 1,16 | 0,001 | 15,3 | 0,06 | 1,19 | 3,5 | 0,16 | ||||||
Решение:
Затраченную мощность при бурении горных пород лопастным долотом можно определить по формуле Мощность, затраченная на разрушение горной породы:
Мощность, затраченная на трение долота о забой:
Коэффициент трения долота о породу находится по формуле Эффективный радиус долота вычисляется по формуле Мощность, затраченная на разрушение стенок скважины:
Мощность, затраченная на трение долота о стенки скважины для искривленных скважин:
G = ql,
G =
Мощность, затраченная при бурении лопастным долотом 3ЛГ-346, составляет 447,52 кВт.
Задача № 4
Определить мощность, затрачиваемую шарошечным долотом при бурении.
Шифр долота | n, об/мин | град | Диаметр бурильных труб | Коэффициент перекрытия | Число периферийных зубьев. | Высота периферийных зубьев, мм | |||||
В-190 МСЗГ | 2,3 | 0,140 | 0,67 | ||||||||
Решение:
Затраченную мощность при бурении горных пород шарошечным долотом можно определить по формуле Мощность, затрачиваемая на разбуривание породы при перекатывании шарошек Мощность, затраченная на преодоление трения зубцов шарошек о забой скважины при их проскальзывании, определяется по формуле Мощность, затраченная на вертикальные перемещения системы вследствие зубчатой поверхности шарошек, определяется по формуле
z=12+13+14=39
Мощность, затраченная на преодоление трения долота о стенки скважины, определяется по формуле
G = ql,
G =
Мощность, затраченная на разрушение породы долотом В-190МСЗГ, равняется 403,3 кВт.
Приложение 1
Таблица.1
Механические характеристики горных пород
Твердость Рт 107, Па | Категория | Группа | Тип долота | Порода | Коэффициент трения ?0 | ||
? = 1000 кг/м3 | ?? 1000 кг/м3 | ||||||
? 10 | М | Глина жирная | 0,08−0,12 | 0,06−0,09 | |||
10−25 | МЗ | Глина песчаная | 0,20−0,26 | 0,18−0,22 | |||
25−50 | МС | Глинистый сланец | 0,15−0,20 | 0,11−0,13 | |||
50−100 | МСЗ | Мергель | 0,18−0,25 | 0,2−0,24 | |||
100−150 | С | Известняк | 0,33−0,38 | 0,32−0,35 | |||
150−200 | СТ | Доломит | 0,36−0,40 | 0,34−0,38 | |||
200−300 | СЗ | Ангидрит | 0,39−0,45 | 0,37−0,4 | |||
300−400 | Т | Песчаник слабосцементированный, зерна остроконечные | 0,27−0,40 | 0,25−0,35 | |||
400−500 | ТЗ | Песчаник слабосцементированный, зерна окатанные | 0,2−0,3 | 0,17−0,25 | |||
500−600 | ТКЗ | Песчаник крепкий | 0,43−0,45 | 0,4−0,43 | |||
600−700 | К | Кварцит | 0,48−0,5 | 0,42−0,44 | |||
? 700 | ОК | Гранит | 0,46−0,43 | 0,45−0,5 | |||
Таблица.2
Коэффициенты пластичности
Категория | |||||||
Коэффициент пластичности | 1−2 | 2−3 | 3−4 | 4−5 | 5−6 | ||
Таблица 3
Нагрузка на долото для различных типов пород
Тип долота | М | МС | С | СТ | Т | ТК | К | |
Q10 5 Н/м | 2−6 | 2−6 | 3−8 | 4−9 | 7−10 | 8−12 | 9−15 | |
Библиографический список
О.Г. Латышев. Разрушение горных пород.- М.: Теплотехник, 2007.-672с.
Э.А.Айзуппе. Теория разрушения горных пород: уч.пособ./ Айзуппе Э.А.- Самара.-Самар.гос. техн. ун-т.-2009.-98с.
Евсеев В. Д. Разрушение горных пород при бурении нефтяных и газовых скважин: уч.пособ./В.Д. В. Д. Евсеев.- Томск: Изд-во ТПУ, 2002.-95с.
Абатуров В.Г., Овчинников В. П. Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий буровой инструмент: уч.пособ.для вузов.- Тюмень: Изд-во Экспресс, 2008.-240с.