Расчет максимальной мощности привода ротора.

 

Принимаю, что привод ротора осуществляется от бурильной лебедки. При расчете мощности число оборотов стола ротора, плотность бурового раствора, размеры бурильного инструмента и интервалы бурения выбираю на основе фактических данных по выбранной скважине, тогда мощность привода ротора рассчитываю по формуле:

(1)

где η_p = (0,8: 0,9) - КПД от привода до ротора принимаю η_p = 0,85.

N_xb - мощность, затрачиваемая на холостое вращение труб, N_xb - расходуется на преодоление сопротивлении вращению, возникающих в системе бурильная колонна - скважина, сопротивление вращению зависит от длины колонны, диаметра долота, плотности жидкости, трения труб о стенки скважины.

(2)

где n - частота вращения роторного стола, об/мин

d - диаметр бурильных труб, м.

ρ - плотность бурового раствора, г/см³.

1 - длина бурильного инструмента, м.

N_д - мощность, затрачиваемая на разрушение породы, зависит от типа и размера долота, нагрузки на долото и физико-технических свойств бурильных пород, а также от элементов режима бурения.

(3)

где Р_д - нагрузка на долота, кН,

D - диаметр долота, м.

n - частота вращения бурильной колонны, об/мин.

k - коэффициент, зависящий от степени износа долота.

k = 0,2: 0.3 для изношенного долота.

k = 0,1: 02 - для нового долота при бурении в твердых породах.

Для расчетов принимаю k = 0,2.

 

Мощность привода ротора при бурении под кондуктор

 

n = 120 об/мин,

d = 0,127 м,

Р_д = 78,4 кН,

ρ = 1,18 г/см³,

1 = 970 м,

D = 0,3937 м,

k = 0,2,

η_p = 0,85.

 

Мощность привода ротора при бурении под промежуточную колонну.

 

n = 90 об/мин,

d = 0,127 м,

ρ = 1,85 г/см3,

1 = 2560 м,

D = 0,2953 м,

P_д = 117,6кН.

 

Мощность привода ротора при бурении под эксплуатационную колонну.

 

n = 90 об/мин,

d = 0,127 м,

ρ = 2,14 г/см3,

1 = 3000 м,

D = 0,2159 м,

P_д = 98 кН,

k = 0,2,

n = 0,85.

 

 

Расчет максимального момента на столе ротора

Таким образом, максимальная мощность привода ротора N_p = 121,3 кВт при бурении под эксплуатационную колонну.

Так как в процессе работы ротора происходят частые колебания частоты вращения стола, происходят частые изменения нагрузок, могут быть сильные удары при пусках и остановках противовременные перегрузки двигателей, то необходимо учитывать эти факторы коэффициентом динамичности.

Для роторов он равен k_д = 2:2,5. Принимаю k_д = 2, тогда мощность привода ротора равна N_p = 121,3·2 = 242,6 кВт.

Зная мощность привода ротора, можно найти крутящий момент на быстроходном валу и стоке ротора

Момент на валу:

(4)

где U - передаточное число конической коры. Для роторов U = 3,15/3,96

Для расчетов принимаю U = 3,61 и при расчете зубчатой передачи по необходимости уточняю.

η - общий КПД полезного действия, η = η_р ∙ η₂

где η_р - КПД от привода до ротора, включая цепную передачу,

η_p = 0,85.

η₂ - КПД пары подшипников быстроходного вала,

η₂ = 0,99.

η = 0,85·0,99 = 0,8425.

где М₂ - момент на столе ротора.

 

РАСЧЕТ КОНИЧЕСКОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ РОТОРА.