Реферат: 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
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
Расчет мощности на разрушение забоя при алмазном бурении при использовании ПРИ ЗИФ – 1200 МР:
--PAGE_BREAK--/>, 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;
продолжение--PAGE_BREAK--
/>— 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.
продолжение--PAGE_BREAK--
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:
/>