Контрольная работа: 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 0
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:

, 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: