РАЗРУШЕНИЕ ПОРОД. Курсовой проект Шугаев Задание 13. Курсовая работа по дисциплине Разрушение горных пород

• Название: Курсовая работа по дисциплине Разрушение горных пород
• Анкор: РАЗРУШЕНИЕ ПОРОД
• Дата: 12.02.2023
• Размер: 233.82 Kb.
• Имя файла: Курсовой проект Шугаев Задание 13.docx
• Тип: Курсовая; #932186

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин»
Курсовая работа

по дисциплине: «Разрушение горных пород»

Выполнил: студент гр. ГБдсз-20–01

Шугаев А.Р.

Проверил: доцент, к.т.н. О.Б. Трушкин

Уфа 2022

Оглавление

1 Оценка однородности интервала бурения 4

1.1 Определение относительного размаха варьирования 4

1.2 Распределение показателя a₂₁ по глубине 5

1.3 Оценка однородности интервала бурения 6

1.3.1 1-й ряд 6

1.3.2 2-й ряд 7

1.3.3 Оценка однородности интервала бурения 8

2 Определение статистических характеристик показателей механических свойств горной породы 9

3 Выбор долот, определение областей разрушения горной породы и осевых нагрузок на долота 11

3.1 Требования к выбранным долотам 11

3.2 Предварительный выбор типа вооружения долот 11

3.3 Выбор типа опор шарошек 12

3.4 Выбор типа системы промывки 12

3.5 Осевая нагрузка и мощность на долоте 13

4 Расчет областей разрушения горной породы и осевых нагрузок на долота 14

5 Расчет долговечности вооружения долота первого класса и окончательный выбор класса долота 20

6 Расчет гидромоторной системы промывки долота 23

7 Выбор долота PDC 25

8 Основные итоги работы 26

Список использованной литературы 27

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин»
ЗАДАНИЕ № 13

для курсового проектирования по дисциплине «Разрушение горных пород»

на тему «Выбор буровых долот в соответствии с механическими свойствами горных пород для интервала бурения 820‒2610 м»

студенту гр. ГБДСЗ‒20–01 Шугаеву А. Р.
интервал бурения Z = 820‒2610 м;

литология ‒ песчаники;

ожидаемые колебания давления в скважине p = 2,40 МПа;

относительное пластовое давление p = 1,05;

диаметр долота D = 215,9 мм; частота вращения n_д = 85 об/мин.
Показатели механических свойств горных пород

Интервал, м	820…970	970…1120	1120…1270	1270…1420	1420…1570	1570…1720
р0, МПа	350	500	640	600	830	750
рш, МПа	450	870	780	900	920	1080
С10‒3, МПа	13	18	21	13	12	25
a21, мм/ч	3,77	3,89	2,48	4,35	2,12	0,98
a25, мм/ч	8,0	9,9	13,1	10,2	13,9	12,8

Интервал, м	1720…1870	1870…2020	2020…2170	2170…2320	2320…2470	2470…2610
р0, МПа	440	650	480	390	500	640
рш, МПа	500	760	610	450	790	830
С10‒3, МПа	13	18	10	12	17	24
a21, мм/ч	2,37	3,89	3,50	4,80	2,59	4,88
a25, мм/ч	7,95	9,65	10,5	11,2	8,3	11,8

Консультант _________________О.Б. Трушкин Студент ______________.
Показатели механических свойств горных пород интервала в виде вариационных рядов по глубине бурения интервала:

• 
  р_ш – твердость горной породы по штампу, МПа;        
  
• 
  р₀ – предел текучести горной породы по штампу, МПа;
  
• 
  C – модуль деформации (упругости) породы при вдавливании, МПа;
  
• 
  а₂₁ и а₂₅ – показатели абразивности горной породы по отношению к закаленной стали, измеренные во второй области изнашивания, мм/ч.
  

Необходимо решить следующие задачи:

1) определение статических характеристик показателей механических свойств горных пород;

2) оценка однородности горных пород заданного интервала бурения;

3) выбор шарошечных долот;

4) расчет области разрушения горных пород и осевых нагрузок на долота;

5) расчет долговечности стального фрезерованного вооружения долота при абразивном изнашивании и уточнение класса основного долота;

6) выбор диаметра насадок для гидромониторного долота;

7) выбор долот PDC для заданного интервала бурения;

8) обобщение результатов расчета для заданного интервала бурения.

1 Оценка однородности интервала бурения

1.1 Определение относительного размаха варьирования

В основе метода сравнения средних лежит гипотеза о том, что математическое ожидание разности средних арифметических значений сравниваемых вариационных рядов равно нулю (нуль-гипотеза).

Проверку гипотезы об однородности интервала бурения проведем по показателю свойств, имеющему наибольший относительный размах варьирования R_o:

,

, , ,

, .

Выбираем максимальный размах, т.к. он лучше характеризует однородность горных пород, т.е. выбираем ряд a₂₁, Ra₂₁ = 1,33.

1.2 Распределение показателя a₂₁ по глубине

Ограниченный объем выборки позволяет разделить интервал бурения только на две части. Для определения границы между частями построим гистограмму распределения показателя, имеющего наибольшее значение a21. Граница между интервалами будет находиться там, где наблюдается наиболее резкое изменение показателя свойств или существенно изменяется его варьирование. В нашем случае граница интервалов – глубина 1720м, где показатель абразивности превышает 0,98 мм/ч.

Значения показателя свойств горной породы, соответствующие выделенным интервалам, образуют два вариационных ряда.



Рисунок 1 – Распределение показателя a₂₁ по глубине

1.3 Оценка однородности интервала бурения

1.3.1 1-й ряд

Производим ранжирование X₁ 2 <… < X_n-1 < X_n,

где n – число членов ряда.

0,98

2,12

2,48

3,77

3,89

4,35

Для исключения грубых ошибок проводим проверку крайних значений вариационного ряда. Для значения X₁ проверку делаем следующим образом. Вычисляем левую часть неравенства , и сравниваем со значениями К₁, К₂, К₃ из [1, табл. 2.2].

0,34  К₁ – верно, т. к. К₁=0,560 при n =6.

0,51  К₂ — верно, т. к. К₂=0,689 при n=6.

0,45 ≤ К₃ — верно, т. к. К₃=0,736 при n=6.

Неравенства соблюдаются, значит, ничего не исключаем.

Аналогично делаем проверку для значения X_n:

, , .

0,14  К₁ - верно, т. к. К₁=0,560 при n =6.

0,21  К₂ – верно, т. к. К₂=0,689 при n=6.

0,17  К₃ – верно, т. к. К₃=0,736 при n=6.

Все неравенства верны, значит, ничего не исключаем.

После исключения промахов определяем характеристики вариационного ряда: среднее значение и среднее квадратичное отклонение S₁:

, .

.

.

1.3.2 2-й ряд

Производим ранжирование X₁ 2 <… n-1 n,

2,37

2,59

3,5

3,89

4,8

4,88

Вычисляем левую часть неравенства и сравниваем со значениями К₁, К₂, К₃ из [1, табл. 2.2].

0,09  К₁ – верно, т. к. К₁=0,560 при n =6.

0,1  К₂ — верно, т. к. К₂=0,689 при n=6.

0,45 ≤ К₃ — верно, т. к. К₃=0,736 при n=6.

Неравенства соблюдаются, значит, ничего не исключаем.

Аналогично делаем проверку для значения X_n:

, , .

0,03  К₁ - верно, т. к. К₁=0,560 при n =6.

0,03  К₂ – верно, т. к. К₂=0,689 при n=6.

0,39  К₃ – верно, т. к. К₃=0,736 при n=6.

Все неравенства верны, значит, ничего не исключаем.

.

.

1.3.3 Оценка однородности интервала бурения

Для сравнения двух рядов (первого 1 и второго 2) вычисляем общее среднее квадратичное отклонение: , и параметр t_1,2 распределения Стьюдента разности : .

Значение t_1,2 сравниваем с табличным значением [1, табл. 2.4] параметра распределения Стьюдента при заданной величине надёжности 0,95 и определённом числе степеней свободы f₁

f₁ = n₁ + n₂ – 2

В данном случае f₁ = 6 + 6–2 = 10. Тогда:

. .

Для первого и второго интервала различие средних значений статистически незначимо, т.к. t_{1,2 =} 1,08 1 =10, значит, рассматриваемый интервал бурения однородный, и его не следует делить на части. Последующие расчеты выполняются для всего интервала в целом 820–2610 м.

2 Определение статистических характеристик показателей механических свойств горной породы

Для интервала бурения проводим обработку всех вариационных рядов, т. е. вычисляем: среднюю арифметическую , среднеквадратическое отклонение S, нижнюю x_н и верхнюю х_в границы случайной величины и заносим в табл. 2.

Следует определить нижнюю x_н и верхнюю х_в границы случайной величины, в пределах которых с заданной вероятностью лежат все ее значения:

,

где t – параметр распределения Стьюдента, значения которого приведены в [1, табл. 2.4] при заданной вероятности 0,95.

В общем случае в расчетах могут использоваться несколько независимых друг от друга значений или групп значений случайных величин. В случае одной случайной величины параметр Стьюдента выбирается из [1, табл. 2.4], а число степеней свободы определяется по формуле: f₁ = n₁₁ + n₁₂ – 2

f₁ = 6+6-2=10, тогда t=2,23.

При выполнении курсовой работы в расчетах будут использоваться характеристики двух групп независимых случайных величин: одну группу образуют зависимые друг от друга характеристики прочности и абразивности горной породы, а другую группу – характеристики упругих свойств породы. Значения параметра t для сочетания двух групп независимых случайных величин приведены в табл. 2.5. Число степеней свободы в этом случае равно

f₂ = 2n – 2

где n – число значений одной случайной величины в принятой к расчету части интервала бурения.

, тогда t=1,08.

Категория твердости горных пород рассчитывается по формуле:

.

Аналогично рассчитывается и для других показателей.

Таблица 2 – Статистические характеристики показателей механических свойств горных пород

Обозначения	рш, МПа	р0, МПа	Н, кат.	С, МПа	а21, мм/ч	а25, мм/ч
	745	564,2	3,94	16333,3	3,30	10,61
s	211,1	152,4	-	5221,7	1,25	2,11
хн1	274,3	224,3	-	4688,8	-	-
хв1	1215,7	904,0	5,09	27977,8	-	-
хн2	517,0	399,6	-	10693,8	-	-
хв2	973,0	728,8	-	21972,8	-	-

3 Выбор долот, определение областей разрушения горной породы и осевых нагрузок на долота

3.1 Требования к выбранным долотам

Выбираемые шарошечные долота должны:

1) соответствовать твердости горных пород;

2) обеспечивать наиболее высокую область разрушения горной породы, что соответствует обеспечению наибольшей механической скорости бурения;

3) вооружение долота первого класса должно обеспечивать использование ресурса опоры, т. е. соответствовать абразивности горной породы.

3.2 Предварительный выбор типа вооружения долот

Основным условием выбора является неравенство Н_вп <Н_вд,

где Н_вп =5,09 – верхнее значение твердости горной породы заданного интервала (см. табл. 2).



Рисунок 2 – Номограммы для выбора типов вооружения долот 1-го (а) и 2-го (б) класса

Нарушение неравенства Н_вп <Н_вд не допускается, т. к. возникает опасность разрушения элементов вооружения долота. Дополнительным условием является согласование области применения долота Н_д и средней твердостью пород , т. к. разрушение элементов вооружения усталостное и его вероятность тем выше, чем выше . Для наглядности выбора типа долота используем номограммы на рис. 2.

Из возможных долот принимаем долота 1 класса типа CТ (23) и 2 класса типа C3 (54).

3.3 Выбор типа опор шарошек

Принимаем при заданной частоте вращения долота n_д =85 об/мин. Этой частоте для долот 1-го класса по [1, табл.4.2] соответствует опора типа AУ (код по IADC 6 – герметизированная опора с одним радиальным подшипником качения и одним подшипником скольжения) и для долот 2-го класса - тип АУ (код по IADC 7 – то же, что и 6, но усиленной калибрующей способностью).

3.4 Выбор типа системы промывки

Во всех долотах применятся гидромониторная промывка Г.

Записываем шифр выбранных долот обоих классов: 215,9СТ-ГАУ (236) 215,9С3-ГАУ (547)

3.5 Осевая нагрузка и мощность на долоте

При проектировочных расчетах осевая нагрузка определяется по формуле: , где g_i - интенсивность осевой нагрузки в кН на один мм диаметра D долота.

Принимаем по [1, табл. 4.4] для долота 1 класса g_i = 0,7 кН/мм, для долота 2 класса g_i = 0,7 кН/мм.

, .

Мощность, необходимая для вращения шарошечного долота:

,

где с - параметр, зависящий от твердости горной породы, скалывающей способности долота и частоты его вращения; n - частота вращения долота, об/мин

Для параметра с получено следующее уравнение регрессии:

,

где – средняя твердость горной породы в категориях; k₀ - относительное смещение оси шарошки в плане.

Для долота 1-го класса по [1, табл. 4.6] k₀=0,037.

.

.

Для долота 2-го класса по [1, табл. 4.6] k₀=0,037.

.

.

4 Расчет областей разрушения горной породы и осевых нагрузок на долота

Плотность промывочной жидкости:

,

где р' – относительное пластовое давление (по заданию); k – коэффициент запаса, зависящий от глубины скважины. На глубинах >1200 м k =1,05.

Динамическое давление р_с.д бурового раствора: ,

где z – глубина бурения по подошве выбранного интервала (пласта); Δр – ожидаемые колебания давления бурового раствора (по заданию).

.

Для горных пород с кавернозно-трещинной пористостью величина угнетающего давления: ,

где р_с.д – динамическое давление столба бурового раствора на забой скважины; р – пластовое давление.

.

Здесь р_в – давление столба воды на той же глубине z

Приведем предел текучести р₀ породы к забойным условиям: ,

где р_0з – предел текучести горной породы в забойных условиях; k_у – коэффициент приведения предела текучести горной породы к забойным условиям:

, .

Долото должно удовлетворять не только среднему пределу текучести горной породы (см. табл. 2), но и ее наиболее твердым разностям р_0в1 = 904 МПа, р_0в2 = 728,8 МПа.

= 564,2 МПа

.

.

.

р_0в1 = 904 МПа

.

.

.

р_0в2 = 728,8 МПа

.

.

.

Использование экспериментальных коэффициентов при расчете областей разрушения горной породы потребовало приведения осевой нагрузки на долото к безразмерному виду G: ,

где k_д – коэффициент динамичности нагружения долота; G_i и G_s – осевые нагрузки: действующая статическая и необходимая для достижения предела текучести в горной породе под вооружением долота.

В расчетах принять k_д равным 1,3; 1,2 и 1,1 соответственно для долот 1, 2 и 3-й подгрупп по скалывающей способности.

Величина G_s для долот первого класса: ,

где ν – коэффициент, учитывающий количество одновременно контактирующих с забоем зубьев долота (принять ν = 0,30); li – сумма длин рабочих поверхностей зубьев по одному с каждого венца; b₀ – начальное притупление зубьев.

Осевая нагрузка на долото, соответствующая границе k-го скачка разрушения породы, равна: ,

где – нижняя нагрузка k-го скачка разрушения породы; G_kн' – безразмерная нагрузка начала k-го скачка. Безразмерные нагрузки начала скачков разрушения горных пород приведены в [1, табл. 5.2]. Индекс «п» соответствует притупленному клину (долоту 1-го класса), индекс «ц» – клиновому зубку с цилиндрической рабочей поверхностью и индекс «с» – зубку со сферической рабочей поверхностью (долотам 2-го класса).

Верхняя нагрузка k-го скачка разрушения породы принимается равной нижней нагрузке k+1-го скачка, т. е. .

Диапазон нагрузки на долото от G_{н. к} до G_{в. k} рассматривается как k-я область разрушения горной породы.

Расчет областей разрушения горных пород для долота 1-го класса.

Расчет для долота 1-го класса выполним при новом (износ зубьев по высоте h = 0) и изношенном вооружении (h = 0,25h_з; h = 0,50 h_з и h = 0,75 h_з, где h_з – начальная высота зубьев). При этом в формуле будет изменяться только притупление b: от начального b₀ до рассчитанного по формуле:

, где  – половина угла при вершине зуба

Рассчитываем нагрузки G по областям разрушения и заполняем табл. 3.

1) Для примера: [1, табл. 4.6]; =23⁰ [1, табл. 4.5]; b₀ = 2 мм [1, табл. 4.6]; - доля одновременно работающего вооружения; – сумма длин зубьев [1, табл. 4.6]; k_д = 1,3, как для долота 1-й подгруппы по скалывающей способности.

.

.

1 скачок: .

2 скачок: .

3 скачок: .

4 скачок: .

Расчёты для других значений проводятся аналогично. Результаты расчетов записываем в табл. 3.

Результаты расчетов представим графически в виде зависимостей G_нk от h (рис. 3). На полученном рисунке выделить возможные области разрушения горной породы выбранным долотом первого класса (на рис. 3 области разрушения обозначены цифрами и заштрихованы).

При проектировочных расчетах верхнюю расчетную нагрузку Gp рекомендуется определять по формуле .

Таблица 3 – Исходные данные и результаты расчетов осевой нагрузки на долото 1-го класса

Расчетный параметр	Значения параметра при относительном износе h0 = h/hз
	0	0,25	0,50	0,75
h, мм	0	2,875	5,75	8,625
b, мм	2,00	4,44	6,88	9,32
Gн1, кН	43,0	95,5	148,1	200,6
Gн2, кН	86,6	192,3	298,0	403,7
Gн3, кН	130,2	289,1	448,0	606,9
Gн4, кН	173,2	384,6	596,0	807,4
Gs, кН	71,7	159,2	246,8	334,3

, .

Определяем область диапазонов нагрузки:

Новое долото работает в 3-й области разрушения до износа зубьев на 3,3 % при нагрузке 130,2–151,1 кН. Затем во 2-й области разрушения до износа зубьев на 15,3 % при нагрузке 100,6–151,1 кН. После чего при нагрузках 75,1–151,1 кН работает в 1-й области разрушения до износа зубьев на 51,4 %.

Итоги расчета представим в табл.4.



Рисунок 3 - Области разрушения горной породы долотом 1-го класса

Таблица 4 – Области разрушения породы долотом 1-го класса

Области разрушения горной породы	4	3	2	1
Износ зубьев по высоте, h, мм	-	0,38	1,76	5,911
Диапазон нагрузок, G, кН	-	130,2–151,1	100,6–151,1	75,1–151,1

Расчет областей разрушения горных пород для долота 2-го класса.

Вооружение долот 2-го класса практически не изменяет геометрических характеристик в процессе работы. Исключение составляет разрушение зубков. Поэтому сначала следует оценить возможную область разрушения горной породы. Для этого рассчитать значения безразмерной нагрузки по формулам:

для зубков с цилиндрической рабочей поверхностью



где d – диаметр зубка; G_п – предельная нагрузка для долота; С – средний модуль деформации породы.

Геометрические характеристики зубков приведены в [1, табл. 4.7].

Для долота 215,9С3-ГАУ: d =13 мм; R_ц = 3,175 мм – радиус закругления зубка; G_п = 151,1 кН [3, табл.3]; - доля одновременно работающего вооружения; Σd_ί = 120 мм – сумма диаметров зубков; k_д = 1,2, как для долота 2-й подгруппы по скалывающей способности.

.

Результаты расчетов сопоставим с безразмерными нагрузками скачков для соответствующих зубков (см. [1, табл. 5.2]) и определим область разрушения горной породы: соответствует 1-й области разрушения для долота типа С3.

Далее необходимо проверить возможность работы долота в полученной области разрушения породы при наихудшем сочетании р_0з2 и С_в. Для этого при названных показателях р_0з2 и С_в2 следует рассчитать нижнюю осевую нагрузку на долото G_н и сопоставить ее с принятой расчетной нагрузкой G_p.

Расчетная формула для клиновых зубков: ,

где – нижние значения безразмерной нагрузки, полученной выше области разрушения горной породы.

.

В случае G_н р долото может обеспечить разрушение горной породы во всей 1-й области.

В нашем случае долото работает в 1-й области разрушения, а расчетный диапазон осевой нагрузки на долото будет составлять от G_н = 4,1 кН до G_р=151,1 кН.

5 Расчет долговечности вооружения долота первого класса и окончательный выбор класса долота

На долговечность рассчитывается один зуб долота, имеющий средневзвешенные геометрические размеры. Схема зубка приведена на рис.4.



Рисунок 4 – Схема к расчету времени износа зуба шарошки

Время изнашивания элемента вооружения долота на 0,75 высоты в песчано-глинистых горных породах: ,

где N_i – интенсивность мощности трения, рассчитать по формуле: ,

где N = 19339,9 Вт – мощность, реализуемая долотом; А_с – доля мощности трения; Σz = 123 – сумма зубьев долота [1, табл. 4.6]; К₀ – коэффициент, учитывающий увеличение рабочей площадки зуба за счет скругления его вершины, принять К₀ = 1,4; l – средняя длина рабочей поверхности зуба, принять равной: ,

где m_в – число венцов на шарошках [1, табл. 4.6].

Коэффициент А_с =0,3 для долота типа СТ.

.

А и B – экспериментальные коэффициенты, входящие в зависимости скорости изнашивания стали, и от удельной мощности трения N_уд; b₀ =2 мм - начальное притупление [1, табл. 4.6]; - половина угла при вершине зуба [1, табл. 4.5]

Коэффициенты А и B определим по средним значениям показателей абразивности а₂₁ = 3,3 мм/ч и а₂₅ = 10,61 мм/ч и при удельных мощностях трения соответственно 1 и 5 Вт/мм² (решением соответствующих систем из двух уравнений).

, .

Рассчитываем зависимость Т от h и отобразим графически на рис. 5. Расчет стойкости вооружения выполнить по данным о величинах износа, приведенных на рис. 4.

.

.

.

Стойкость опоры долота 215,9С3-ГАУ Т_о = 80 ч [1, табл. 4.2].



Рисунок 5 – Зависимость стойкости долота от износа зубьев

Путем интерполяции уточним величину стойкости опоры в соответствии с заданной частотой вращения n_д долота по формуле:

,

где Т₀₂ и Т₀₁ – меньшее и большее значения стойкости опоры; n₂ и n₁ – большее и меньшее значения частот вращения, взятые из таблицы 4.2. В общем случае стойкость долота T < Т_o.

.

Т_в <Т_о, стойкость долота примем T = Т_в.

Данный случай свидетельствует о том, что долото 1-го класса выйдет из строя в результате износа вооружения и не будет использован ресурс его опор, а поэтому предпочтительным является долото 2-го класса. Но если долото 2-го класса не обеспечивает объемное разрушение горной породы, то его применять не следует, и предпочтение отдать долоту 1-го класса.

Вычисляем средневзвешенная область разрушения с учетом того, что стойкость долота равна стойкости вооружения. При этом вооружение изношено на величину h_п.

.

Рассчитанная величина соответствует 2-й области разрушения для долот 1-го класса.

Долота 1 и 2 класса обеспечивают объемное разрушение горной породы: 1 класса – средневзвешенно в 1-й области разрушения, 2 класса - в 1-й области разрушения.

Долото 1 класса не обеспечивает использование ресурса опоры.

Для разбуриваемых пород долото 2 класса является предпочтительным, поэтому окончательно принимаем долото 215,9С3-ГАУ.

6 Расчет гидромоторной системы промывки долота

Находим необходимый расход бурового раствора:

где = 0,65 м/с – удельный расход бурового раствора для песчанно-глинистых пород;

.

.

В случае гидромониторного долота необходимо обеспечить скорости истечения жидкости v_и из насадок от 60 до 120 м/с.

Пo величине выбранного расхода жидкости Q и скорости истечения рассчитываем площади каналов и подбираем [1, табл. 7.1] насадки соответствующих диаметров d_н.

Площадь канала насадки трехшарошечного долота:

при , следовательно d_н1 = 14,3 мм;

при , следовательно d_н2 =9,5 мм.

Считаем перепад давления на гидромониторном долоте по выбранным диаметрам насадок по формуле: где – плотность бурового раствора, μ = 0,9 – коэффициент расхода.

.

.

7 Выбор долота PDC

Для выбора типа долота используем номограмму (рис.6) выбора долот PDC со средним значением предела текучести породы р_0сз = 691,7 МПа, верхнее значение р_0в2з= 872,4 МПа.

Для наглядности выбора типа долота построить номограмму по данным об областях применения долот по показателю р₀ (таблица 8.1). Это связано с тем, что большинство горных пород, в которых применяются долота PDC, даже в стандартных условиях не дают хрупкого разрушения и показатель твердость по штампу для них не может быть определен.



Рисунок 6 – Номограмма выбора долот PDC

Число лопастей долота PDC зависит не только от твердости горной породы, но и от диаметра долота. Регрессионный анализ дал следующие результаты:

для долот НПП "Буринтех" базовой конструкции:



Исходя из значений предела текучести, выбираем PDC долото с 5ю лопастями как удовлетворяющее и твердости, и абразивности горной породы. Записываем шифр PDC долота.

ООО «Буринтех»: БИT-215,9СТ5

АО «Волгабурмаш»: 215,9 (8,5) MTR236

8 Основные итоги работы

Окончательные результаты расчетов в курсовой работе для выбранного шарошечного долота оформим в виде таблицы 5.

Таблица 5 – Расчетные параметры, характеризующие режим бурения:

Интервал, м	Плотность бурового раствора, кг/м3	Частота вращения долота, об/мин	Тип долота	Диаметр насадок, мм	Области разрушения породы	G по областям разрушения, кН	Стойкость, ч
							Т0,75	Т0
820-2610	1102,5	85	С3 – 2-й класс	9,5-14,3	1	4,1-151,1	2,25	55,38

1. Оба долота обеспечивают объемное разрушение горной породы (долото 1-го класса – 3-й области объемного разрушения; долото 2-го класса - 2 область объемного разрушения).

2. Средневзвешенные области разрушения долот одинаковы.

3. Долото 1-го класса не обеспечивает использование ресурса опор долота.

На основе этих выводов выбираем:

основное долото – 215,9С3-ГАУ (547).

резервное долото – 215,9СТ-ГАУ(236).

4. Так же для заданного интервала выбираем долота PDC:

ООО «Буринтех»: ООО «Буринтех»: БИT-215,9СТ5

АО «Волгабурмаш»: 215,9 (8,5) MTR236

Список использованной литературы

1. 
   Попов А. Н., Трушкин О.Б. Обоснование и выбор буровых долот для бурения скважин. Учебно-методическое пособие для студентов специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин» – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2020. – 33 с.
   
2. 
   Ашмарин, И.П. Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов / И.П. Ашмарин, Н. Н. Васильев, В.А. Абросов. – Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1975. – 78 с.
   
3. 
   Попов, А.Н. Разрушение горных пород: учеб. пособие / А. Н. Попов, Б.Н. Трушкин, О.Б. Трушкин. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2016. – 138 с.
   
4. 
   Буровой породоразрушающпй инструмент. Т. 2: международный транслятор-справочник /под ред. В.Я. Кершенбаума. – М.: Изд-во ООО "Национальный институт нефти и газа", 2011. – 448 с.
   
5. 
   Каталог продукции для нефтегазовой промышленности. – Волгабурмаш. Уралбурмаш. – 2017. 80 с. 5 Буринтех. Каталог. - Уфа: Изд-во Буринтех, 2017. − 127 с.