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:

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 , .

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:

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.

Потери мощности в двигателе станка при бурении:

, где

- номинальная мощность электродвигателя станка, кВт.

Принимаем

- мощность на валу электродвигателя, кВт. Принимаем

Мощность на валу маслонасоса равна:

, где

- давление в гидросистеме станка, кПа. Принимаем .

Потери мощности в электродвигателе маслонасоса. При:

- номинальная мощность электродвигателя маслонасоса, кВт.

Принимаем

- мощность на валу маслонасоса, кВт. Принимаем

Теперь находим мощность на работу маслонасоса:

Рассчитаем мощность, потребляемую приводом бурового станка и маслонасоса при бурении:

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

Потери мощности в электродвигателе бурового насоса при нагрузке на валу:

, где

- номинальная мощность электродвигателя маслонасоса, кВт.

Принимаем

- мощность на валу маслонасоса, кВт. Принимаем

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.

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:

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;

Потери в электродвигателе станка при выполнении СПО:

, где

- номинальная мощность электродвигателя станка, кВт.

Принимаем

- средняя мощность на СПО, кВт. Принимаем

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.

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.

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.

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: