Вплив параметрів режиму буріння на механічну швидкість проходки

РЕЖИМ БУРІННЯ

Поняття про режим буріння

Ефективність руйнування гірської породи долотом залежить від багатьох факторів: осьового навантаження на долото, швидкості його обертання, кількості промивальної рідини, властивостей породи, конструкції долота та інших. Деякими з цих факторів можна оперативно керувати в процесі роботи долота на вибої або перед спуском його у свердловину. Зміна інших факторів потребує тривалого часу, а тому в процесі роботи одного долота такі фактори залишаються майже без змін.

Під режимом буріння розуміють сукупність факторів, які впливають на ефективність руйнування породи та інтенсивність зношування долота і якими можна оперативно керувати в період роботи долота на вибої, а самі фактори називають режимними параметрами.

До режимних параметрів належать:

1 Осьове навантаження на долото – G_д;

2 Швидкість обертання долота - ɷ_д;

3 Витрата промивальної рідини – Q;

4 Параметри промивальної рідини (густина, в'язкість, фільтрація, вміст твердої фази та інше).

Режим буріння поділяють на:

1 Оптимальний;

2 Раціональний;

3 Форсований:

а) швидкісний;

б) силовий;

4 Спеціальний.

Під оптимальним розуміють такий режим буріння, який забезпечує найвищу продуктивність праці при мінімальних затратах і якісне виконання поставленої задачі. Критерієм оптимізації є мінімум вартості одного метра проходки.

Під раціональним розуміють такий режим буріння, який забезпечує найкраще значення одного чи декількох показників при даному технічному оснащенні (при певних можливостях виконання поставленої задачі відбувається швидше і дешевше).

Форсований режим – це такий, який призводить до збільшення механічної швидкості буріння.

Форсування – це інтенсифікація процесу буріння за рахунок збільшення швидкості обертання долота або осьового навантаження на долото, внаслідок чого росте механічна швидкість буріння.

Швидкісний режим буріння – це такий, при якому інтенсифікація процесу руйнування породи досягається внаслідок збільшення швидкості обертання долота.

Силовий режим буріння – це такий, при якому інтенсифікація процесу руйнування досягається внаслідок збільшення осьового навантаження на долото.

Під спеціальним розуміють такий режим буріння, який забезпечує найкраще виконання тієї чи іншої спеціальної задачі (буріння похило - скерованих свердловин, буріння з відбором керна, буріння в продуктивному пласті, буріння в зонах ускладнень, запобігання викривлення, аварійні роботи, тощо).

 

Швидкість обертання долота

 

Початкову найбільшу швидкість проходки можна представити як добуток поглиблення вибою δ_н за один оберт на швидкість обертання ω_д

(3.2)

При збільшенні швидкості обертання долота, при незмінних осьовому навантаженню, витраті промивальної рідини, її властивостей та інших рівнозначних умовах, зростають кількість пошкоджень вибою зубцями шарошок в одиницю часу, швидкість ударів зубців об породу та динамічна складова навантаження на долото, внаслідок чого збільшується механічна швидкість проходки (рисунок 3.3). Проте при подальшому збільшенні швидкості обертання (вище ω_кр) механічна швидкість починає зменшуватись.

Основними причинами зниження механічної швидкості є:

По-перше, оскільки з ростом швидкості обертання скорочується тривалість контакту зубця з породою, то при великих швидкостях тривалість контакту може бути недостатньою для реалізації підведеної енергії.

По-друге, для видалення подрібненої або сколеної породи необхідний визначений мінімум часу. Якщо швидкість обертання долота велика, часу з моменту дії зубця однієї шарошки до моменту дії зубця іншої шарошки з даною площею вибою може бути недостатньо для видалення породи, зруйнованої попереднім зубцем, і наступний зубець повторно подрібнює залишений шлам.

ωкр

Gд=const Q=const

Рисунок 3.3 – Вплив швидкості обертання на механічну швидкість проходки

Швидкість обертання долота

ωg

 

 

По-третє, з ростом швидкості обертання інтенсифікується знос зубців шарошок, що призводить до зменшення величини контактного тиску зубців на породу.

По-четверте, внаслідок демпферуючого ефекту раніше вибурених, але не видалених з вибою частинок породи, зменшується сила удару зубців долота в породу і коефіцієнт динамічності.

Аналогічна закономірність притаманна при бурінні долотами ріжуче-сколюючої дії, але причини, які її обумовлюють дещо інші. Зі збільшенням швидкості обертання зростає пробіг елементів озброєння за одиницю часу, що сприяє збільшенню швидкості буріння. Але, разом з тим, зростає виштовхувальна сила, яка прагне зменшити заглиблення (занурення) різців. Це так званий "ефект глісера", завдяки якому при великій швидкості руху човен ледве торкається поверхні води. Таким чином, якщо не компенсувати цю силу збільшенням навантаження, то при певній швидкості обертання може початися зменшення швидкості буріння, а також зміни в термічному режимі, рівні вібрацій тощо.

 

Витрата промивальної рідини

Безперервна циркуляція промивальної рідини при бурінні повинна забезпечувати чистоту ствола та вибою свердловини, охолодження долота, сприяти ефективному руйнуванню породи, запобігати виникненню ускладнень. Вплив витрати промивальної рідини на механічну швидкість показано на рисунку 3.4. Як видно з рисунка 3.4, поки не забезпечується своєчасне і повне видалення шламу, тобто покращується очищення вибою, механічна швидкість продовжує підвищуватись зі збільшенням витрати промивальної рідини майже лінійно.

 

Qд Qmax Q Витрата промивальної рідини

Рисунок 3.4 - Вплив витрати промивальної рідини на механічну швидкість

 

Gд=const

Після досягнення практично достатньої витрати Q_д, механічна швидкість все ще може зростати, але уже дуже повільно (ділянка Q_д - Q_max) внаслідок, кращого очищення вибою і долота, зниження концентрації шламу в розчині, зменшення густини розчину в кільцевому просторі і зменшенні тиску на вибій.

Покращення очищення вибою можливе удосконаленням організації транспортування частинок розбуреної породи у наддолотній зоні: збільшенням швидкості руху частинок у висхідному наддолотному потоці внаслідок заміни симетричної схеми підведення струмин рідини від насадок долота до вибою на асиметричну; розміщенням осей насадок долота під значним нахилом до поверхні вибою; створенням ефекту ежекції (коли, наприклад, одну з трьох насадок гідромоніторного долота, направляють у сторону, протилежну вибою); збільшенням гідравлічної потужності струмин, які підводять до вибою через гідромоніторні насадки; використанням при бурінні у твердих породах доліт з однією центральною гідромоніторною насадкою та ін. При подальшому зростанні витрати Q > Q_д почне переважати підвищення втрат тиску на подолання гідравлічних опорів у кільцевому просторі, загальний тиск на вибій почне рости, і механічна швидкість буде знижуватись. Практично ця область досягається рідко.

При бурінні свердловин гідравлічними вибійними двигунами витрата рідини визначає їх робочу характеристику, і саме це позначається на зміні механічної швидкості, особливо при витратах Q > Q_д. При використанні гідромоніторних доліт у поєднанні з гідравлічними вибійними двигунами значне збільшення витрати при встановленій гідравлічній потужності насосів веде до зниження перепаду тиску в насадках долота і вибійному двигуні і зменшення потужності двигунів, а також швидкості витікання рідини з насадок. Тому витрата промивальної рідини повинна бути обмежена значенням Q_{д .}

 

Рисунок 3.7 - Залежність показників рейсу від часу буріння у високоабразивних породах

Варто зауважити, що відробка доліт за критерієм мінімальної вартості метра проходки збільшує імовірність аварій з долотами, оскільки тривалість їх роботи на вибої може бути на декілька годин довшою.

Описані критерії справедливі при буріння в абразивних породах, коли механічна швидкість поступово падає. При бурінні руйнується не тільки порода вибою, але і озброєння самого долота, а в шарошкових долотах - і опори. Будь-яка зміна параметрів режиму буріння відбивається на інтенсивності зносу долота. У міру його зносу знижується механічна швидкість проходки. При даному режимі буріння в достатньо однорідній породі зміну механічної швидкості проходки в часі внаслідок зносу долота, можна описати рівнянням:

, (3.3)

де - початкова механічна швидкість проходки;

- коефіцієнт, який залежить від зносу озброєння долота та характеризує темп падіння механічної швидкості буріння;

t - час з початку рейсу.

При достатньому очищенні вибою:

, (3.4)

де - коефіцієнт пропорціональності;

- експоненти, які визначають дослідним шляхом, причому , .

Проходка на долото залежить від швидкості руйнування породи і тривалості роботи його на вибої, тобто довговічності:

. (3.5)

Таким чином, чим вища початкова механічна швидкість і повільніший знос, тим більша проходка на долото.

Найінтенсивніше зубці зношуються на початку роботи долота, поки площа контакту їх з породою невелика, а контактний тиск великий. У міру їх зносу і збільшення площі контакту зменшується контактний тиск і швидкість зносу (об'єм зношеного металу озброєння за одиницю часу). Тому механічна швидкість проходки найінтенсивніше знижується у початковий період роботи долота на вибої.

Швидкість зносу зростає приблизно пропорціонально осьовому навантаженню і швидкості обертання долота, поки контактний тиск не досягне деякого значення, яке залежить від межі текучості матеріалу зубців, а при високих швидкостях обертання - від межі втоми.

Чим більша швидкість зносу, тим менша довговічність озброєння долота. Тому зв'язок між довговічністю озброєння і параметрами режиму буріння часто описують такою емпіричною формулою:

, (3.6)

де – довговічність озброєння;

- постійна, яка залежить від конструкції озброєння і типу долота;

В1, в2- експоненти, які залежать від абразивності породи і промивальної рідини, ступеня очищення вибою і деяких інших факторів і змінюються в межах від 1,0 до 1,5.

При бурінні у малоабразивних породах механічна швидкість протягом рейсу зберігає своє середнє значення, а тому проходка за рейс буде зростати лінійно від часу буріння. Це значить, що рейсова швидкість не досягне свого максимуму, а вартість одного метра - мінімуму.

Тоді критерієм раціональності тривалості буріння вважають вичерпання ресурсу опор.

Проте, виникає складність: як оцінювати стан опор під час буріння. Прямих методів оцінки їх поточного стану немає. Відомо декілька непрямих методів дискретної оцінки стану опор з допомогою радіоактивних або дуже фарбуючих речовин, які починають поступати у промивальні рідини при певному зносі бігових доріжок, або за зростанням тиску у нагнітальній магістралі внаслідок часткового перекриття каналу після зламу еталонної консолі, здатної витримувати певну кількість ударів маси, що коливається разом з бурильною колоною. Проте ці методи використовують тільки в наукових експериментах. Для практичних цілей необхідно використовувати накопичений статистичний матеріал, який дозволяє виявити ресурс опор даного типу долота в певних умовах його експлуатації

Суттєвий вплив параметри режиму буріння мають на довговічність опор шарошкових доліт, особливо негерме­тизованих. Експериментальні дослідження показали, що термін служби опор при постійній швидкості обертання зменшується швидше, ніж зростає осьове навантаження. Термін служби опор шарошкових доліт суттєво залежить від якості промивальної рідини, перш за все, від вмісту в ній абразивних частинок і від її мастильної здатності. Дослідження роботи опор шарошок як з парами ковзання, так і з парами кочення показали, що час роботи опор шарошок до їх повного зносу можна визначити за такою залежністю:

, (3.7)

де - постійна, яка залежить від конструкції опори долота, розбурюваної породи, властивостей промивальної рідини;

в3,в4 - експоненти, які залежать від властивостей промивальної рідини, динаміки роботи долота на вибої і деяких інших факторів.

За даними деяких дослідників для глинистих суспензій ; . У машинобудуванні залежність тривалості роботи стандартних опор кочення з кулями або роликами при роботі у мастильному середовищі аналогічна наведеній, але при цьому ; . Очевидно, що важчі умови роботи опор шарошок на вибої впливають на значення коефіцієнтів ().

Якщо врахувати, що проходка на долото залежить від механічної швидкості і довговічності долота, які є нелінійними функціями параметрів режиму буріння, то проходка на долото також повинна бути складною функцією тих самих параметрів. При бурінні у твердих породах при даній швидкості обертання існує тільки одне оптимальне значення осьового навантаження, при якому забезпечується найвища проходка конкретним долотом у визначеній породі (рисунок 3.8). При даному осьовому навантаженні існує одне оптимальне значення швидкості обертання, при якому досягається найбільша проходка за рейс вибраним долотом у даній породі. Будь-яке відхилення від цих оптимальних значень веде до зниження проходки за рейс навіть у тому випадку, якщо механічна швидкість при цьому зростає.

h

C

Vмm

Час буріння, t

Vрp

C

Vрp

Vмm

h

 

Рисунок 3.8 - Залежність показників рейсу від часу буріння в малоабразивних породах

 

Покращення очищення вибою від вибурених частинок і зниження їх концентрації у промивальній рідині і привибійній зоні, що досягається збільшенням витрати рідини, особливо, гідравлічної потужності, яка реалізується в насадках гідромоніторного долота, позитивно впливає на довговічність опор.

Покращення очищення вибою веде до зниження затрат енергії на повторне подрібнення вибурених уламків і відповідному збільшенні енергії, яка витрачається безпосередньо на руйнування породи, сприяє збільшенню механічної швидкості.

Таким чином, покращення очищення вибою, що сприяє росту механічної швидкості і довговічності долота, забезпечує підвищення проходки за рейс.

Вибір режиму буріння

 

Вибір режиму буріння проводять у два етапи:

1. На стадії проектування.

2. У процесі буріння.

Етап на стадії проектування включає:

а) визначення бажаних режимних параметрів (навантаження на долото, швидкість обертання долота, витрата промивальної рідини);

б) перевірка реалізації вибраних режимних параметрів;

в) коректування режимних параметрів, у випадку, якщо один із параметрів неможливо реалізувати (зробити відповідні висновки стосовно режимних параметрів з попередніх пунктів, або розв'язати зворотну задачу для визначення таких режимних параметрів, які можна було б реалізувати у заданих умовах).

Етап у процесі буріння включає:

а) коректування параметрів режиму буріння на наступний рейс. За характером зносу відпрацьованого долота при запропонованих, за першим етапом, режимних параметрах коригують (або залишають без змін) параметри режиму буріння на наступний рейс такого ж типорозміру долота при тих же геолого-технічних умовах буріння.

б) оперативний пошук оптимальних (раціональних) параметрів буріння у процесі роботи долота на вибої (довбання). На основі поступаючої з вибою інформації про роботу долота з допомогою ЕОМ коригують режимні параметри не піднімаючи долото на поверхню. Для цього необхідно мати адекватну математичну модель, яка б описувала процес довбання, оперативну інформацію з вибою свердловини, яка поступає у обчислювальний центр, де ця інформація обробляється з урахуванням геолого-технічних умов на вибої і стану долота і на основі цього коригують режимні параметри, які подають на пульт бурильнику для виконання. Це дуже складний процес, який вимагає автоматизації і комп'ютеризації процесу буріння.

Розрахунки для визначення бажаних режимних параметрів на стадії проектування для різних способів буріння майже не відрізняються між собою, вони досить прості та невеликі за обсягом. Перевірка можливості реалізації вибраних режимних параметрів повністю залежить від способу буріння, має лише деякі спільні риси і складає основний обсяг розрахунку режимів буріння. Розрахункам параметрів режиму буріння передує етап формування комплексу вихідних даних до якого входять:

1 Характеристика геологічного розрізу, яка повинна містити такі дані:

а) механічні і абразивні властивості гірських порід, які складають розріз;

б)фізико-хімічні властивості порід та зони можливих ускладнень (поглинання промивальних рідин; осипання, об­валювання і звуження ствола свердловини; флюїдопрояви та ін.);

в) характеристику пластів (пластові тиски і температуру; типи пластових флюїдів очікуваний дебіт та ін.).

2 Конструкція свердловини, яка містить кількість обсадних колон, глибини їх спуску, діаметри колон та діаметри доліт під ці колони та інтервали тампонування.

3 Спосіб буріння.

4 Типи і параметри промивальних рідин (циркулюючих агентів).

5 Типи породоруйнівних інструментів.

6 Конструкція бурильної колони.

Після формування вихідних даних розраховують параметри режиму буріння. Навантаження на долото повинне забезпечувати ефективне руйнування гірської породи. Це відбувається, якщо контактні тиски долота на породу відповідають міцнісним властивостям породи. Необхідне осьове навантаження визначається або за питомим навантаженням, або за твердістю і площею контакту.

Особливість проектування швидкості обертання долота полягає у тому, що на відміну від навантаження визначають не бажане її значення, а верхню межу,вище якої швидкість обертання не бажана. Для шарошкових доліт верхня межа - це рубіж, до якого час контакту зуба долота з породою є достатній для реалізації енергії удару. Бажане значення швидкості обертання вибирають на основі практичного досвіду або з характеристики вибійного двигуна. Визначення бажаної швидкості обертання можливо лише при наявності промислової інформації з декількох пробурених свердловин.

Витрата промивальної рідини повинна забезпечувати очищення вибою від шламу і виніс вибуреної породи на денну поверхню по кільцевому простору. При використанні гідравлічних вибійних двигунів (турбобурів, гвинтових вибійних двигунів) необхідно забезпечувати роботу двигуна у нормальному режимі. Витрату промивальної рідини визначають за питомою витратою і з умови забезпечення необхідної швидкості висхідного потоку в кільцевому просторі, а для гідравлічних вибійних двигунів витрата повинна бути не менша за ту, яка наведена у технічній характеристиці вибійного двигуна. З розрахованих значень вибирають найбільше, яке коректують згідно з характеристикою насоса даної бурової установки.

Після визначення бажаних режимних параметрів перевіряють можливість їх реалізації. Навантаження на долото і швидкість обертання перевіряють за очікуваним моментом, а витрату - за сумарними гідравлічними втратами.

Якщо розраховані параметри режиму буріння можна реалізувати, тобто момент, який витрачається при даному навантаженні та швидкості обертання менший, за момент, який передається бурильній колоні від ротора чи за момент, який розвиває вибійний двигун, то даний інтервал бурять запроектованими режимними параметрами. Якщо якийсь із параметрів режиму буріння неможливо реалізувати, то приступають до їх коректування. Для цього або зменшується навантаження на долото (за умови збереження ефективного об'ємного руйнування породи), або зменшують швидкість обертання долота, або зменшують витрату промивальної рідини з подальшою перевіркою можливості реалізації вже нових (скоректованих) параметрів режиму буріння.

 

Роторний спосіб буріння

 

Проектування параметрів режиму буріння проводять в такій послідовності:

1 Визначають осьове навантаження на долото .

Навантаження на долото визначають із умови об'ємного руйну­вання гірської породи:

а) За питомим навантаженням:

, (3.8)

де – питоме навантаження на одиницю діаметра долота, Н/м;

– діаметр долота, м.

Значення питомого навантаження, для різних типів доліт приведені в таблиці 3.1.

б) За твердістю гірської породи та площею контакту:

, (3.9)

де – коефіцієнт, який враховує вплив вибійних умов на твердість гірських порід;

– твердість гірської породи за штампом при атмосферному тиску, Па;

– площа контакту зубців долота з породою, .

Розрахунок контактної площі здійснюють виходячи із умови геометричної форми зубців шарошок долота, які одночасно контактують з вибоєм, та величиною їх заглиблення в породу

(3.10)

де – кількість зубців у вінці шарошки, якими долото контактує з вибоєм;

– діаметр долота, м;

– коефіцієнт перекриття

– для багатоконусних доліт зі зміщеними осями;

– для одноконусних доліт без зміщення осей;

– кінцева величина притуплення зубця, м.

 

Таблиця 3.1 – Питоме навантаження для різних типів доліт

Тип долота	Тришарошкові долота
М	МС	С	Т	К
, Н/м	<2	(2-5)	(5-10)	(10-15)	>15
Тип долота	Лопатеві	Фрезерні	Алмазні та "ИСМ"	Одноша-рошкові
Дволо-патеві	Трило-патеві
, Н/м	(3-5,7)	(4,5-8,5)	(4-6)	1,5-3,3	(6-8)

 

Якщо =1, то:

, (3.11)

де – початкова величина притуплення зубця, м,

=1,0-1,5 мм;

δ – величина заглиблення зубця в породу δ =0,1-0,2 мм;

– кут при вершині зубця.

Коефіцієнт приймають рівним 0,7-0,8 для пористих порід (пісковики, тріщинні вапняки, алеврити) та 1,0-1,2 - для суцільних дуже метаморфізованих та хемогенних порід.

Значення контактної площі для найпоширеніших тришарошкових доліт приведені в таблиці 3.2, алмазних - в таблиці 3.3, твердосплавних - в таблиці 3.4.

 

Таблиця 3.2 – Контактна площа тришарошкових доліт

Тип долота	Контактна площа в мм^2 долота діаметром, мм
190,5	215,9	269,9	295,3
М
МЗ	-		-	-
МС			-
МСЗ		-	-
С
СЗ		-
Т
ТЗ		-
К			-

 

Таблиця 3.3 – Контактна площа деяких типів алмазних доліт

Тип алмазного долота	ДР 163,5 СТ1	ДР 188,9 СТ1	ДР 214,3 СТ1	ДР 188,9 СТ2	ДР 214,3 СТ2	ДР 188,9 Т1	ДР 214,3 Т1	ДІ 188,9 С2
Контактна площа, мм^2

Продовження таблиці 3.3

Тип алмазного долота	ДІ 214,3 С2	ДК 138,1 С6	ДК 157,1 С6	ДК 188,9 С6	ДК 214,3 С6	ДК 242,1 С6	ДК 267,5 С6	ДК 292,9 С6
Контактна площа, мм^2

Продовження таблиці 3.3

Тип алмазного долота	ДУС 188,9 С3	ДУС 214,3 С3	ДІ 188,9 С7	ДІ 214,3 С7	ДЛ 188,9 С	ДЛ 214,3 С	ДЛ 267,5 С
Контактна площа, мм^2

 

Таблиця 3.4 – Контактна площа деяких діаметрів твердосплавних доліт (“ИСМ”)

Діаметр твердосплавного долота, мм	188,9	214,3	242,1	267,5	292,9		381,7
Контактна площа, мм^2

 

Розра­ховану величину осьового навантаження на долото (за питомим навантаженням чи за твердістю гірської породи і площею контакту) порівнюють з допустимим (паспортним) для даного типорозміру долота [ ].

Розраховане осьове навантаження повинно задовільняти умову:

(3.12)

2 Визначають швидкість обертання долота з умови забезпечення необхід­ного часу контакту зубця долота з породою.

Для шарошкових доліт швидкість обертання долота визначають за форму­лою:

, (3.13)

де – швидкість обертання долота, с^-1;

– діаметр шарошки, м;

– мінімально необхідний час контакту зубця долота з породою, с

с.

Нижня межа для міцних порід, а верхня – для м’яких.

–максимальна кількість зубців на периферійному вінці шарошки. У залежності від типу долота =15-25. Менше значення беруть для доліт типу “М”, а більше – для доліт типу “К”.

Для алмазних, твердосплавних та лопатевих доліт швидкість обертання ви­значають за формулою:

, (3.14)

де – допустима лінійна швидкість обертання, яка визначається із умови абразивного зносу та нагріву долота, = 3-5 м/с.

Після розрахунку швидкості обертання за формулою (3.13) чи (3.14) фактичну швидкість обертання вибирають виходячи із характеристики ротора в даній буро­вій установці.

 

3 Проектують витрату промивальної рідини

Витрату промивальної рідини розраховують із двох умов:

а) із умови очищення вибою свердловини від вибуреної породи:

, (3.15)

де – витрата промивальної рідини, м³/с;

– питома витрата промивальної рідини, м/с;

– площа вибою свердловини, м²;

=0,35-0,5 м/с – при роторному способі та електробурінні;

=0,5-0,7 м/с – при бурінні гідравлічними вибійними двигунами.

Менше значення питомої витрати вибирають для міцних порід, а більше – для м’яких.

; (3.16)

б) із умови транспортування шламу в кільцевому просторі

, (3.17)

де - мінімально допустима швидкість руху рідини в кільцевому просторі, м/с;

– площа кільцевого простору, м².

, (3.18)

де – діаметр свердловини, м;

– найменший зовнішній діаметр бурильних труб, м.

= 0,3-1,4 м/с. У міцних породах = 0,7-1,0 м/с. В м'яких породах =1,0-1,4 м/с. При бурінні долотами великого діаметру = 0,3-0,5 м/с.

З розрахованих значень вибирають найбільше, яке узгоджують з техніч­ною характеристикою бурового насоса даної бурової установки.

За фактичну витрату приймають найближче більше значення витрати і відповідне їй значення тиску .

Робочі характеристики основних типів бурових насосів наведені в таблиці 3.5.

4 Після визначення режимних параметрів (, , )перевіряють можли­вість їх реалізації.

Перевірка осьового навантаження та швидкості обертання прово­диться за крутним моментом, який не повинен перевищувати момент, що переда­ється ротору і не створювати небезпечних напружень в бурильній колоні.

, (3.19)

де – крутний момент, який передається бурильній колоні, ;

– момент, який передається ротору, .

Таблиця 3.5 – Робочі характеристики бурових насосів

Буро-вий насос	Кіль-кість цилінд-рів	Частота подвій-них ходів, 1/хв	Діаметр циліндрових втулок, мм
БРН-1			—	15,0 20,0	17,8 16,9	20,8 14,0	24,0 12,5	27,2 11,0	31,0 9,8	—	—
У8-6МА2			—	18,9 25,0	22,7 22,3	26,7 19,0	31,0 16,3	35,5 14,0	40,4 12,5	45,4 11,1	50,9 10,0
У8-7МА			—	—	22,7 32,0	26,7 27,2	31,0 23,4	35,5 20,4	40,4 18,0	45,5 15,9	50,9 14,2
УНБ-1250			—	—	—	26,7 40,0	31,1 35,0	35,7 30,5	40,7 26,5	45,4 23,6	51,4 21,0
НБТ-600-1			21,1 25,0	24,9 21,6	28,8 18,7	33,1 16,2	37,5 14,3	42,6 12,6	47,7 11,3	—	—
УНБ-600А			—	19,7 25,0	23,3 22,5	27,5 19,0	31,5 16,5	36,0 14,5	42,0 12,5	45,7 11,5	51,9 10,0
УНБТ-950			—	—	27,8 32,0	31,9 27,5	36,4 24,0	41,0 21,0	46,0 19,0	—	—
УНБТ-1180			—	—	27,8 40,0	31,9 34,0	36,4 30,0	41,0 26,5	46,0 23,5	—	—

Примітка. У чисельнику наведена теоретична продуктивність бурового насоса Q (л/с), а в знаменнику — максимальний тиск (МПа).

, (3.20)

де – момент на долоті, ;

– момент, необхідний на холосте обертання бурильної колони, .

Для шарошкових доліт момент на долото визначають за формулою:

, (3.21)

де – питомий момент на одиницю навантаження, м;

– момент, який не залежить від осьового навантаження.

Для шарошкових доліт питомий момент можна знайти за формулою:

, (3.22)

де – емпіричний коефіцієнт, який дорівнює: для м'яких порід ; для порід середньої твердості ; для твердих порід .

Для алмазних і твердосплавних доліт питомий момент в 1,5-2,0 рази, а для лопатевих доліт ріжучого типу в 2,0-2,5 рази більший ніж для шарошкових доліт такого ж діаметру.

Для шарошкових доліт з негерметизованими опорами наближено знахо­дять за формулою:

. (3.23)

Для доліт з герметизованими опорами знахо­дять за формулою: