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
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: