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

1.  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 , .

2.  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:

3.  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.

4.  Потери мощности в двигателе станка при бурении:

 , где

 - номинальная мощность электродвигателя станка, кВт.

Принимаем

 - мощность на валу электродвигателя, кВт. Принимаем

5.  Мощность на валу маслонасоса равна:

, где

 - давление в гидросистеме станка, кПа. Принимаем .


6.  Потери мощности в электродвигателе маслонасоса. При:

 

 - номинальная мощность электродвигателя маслонасоса, кВт.

Принимаем

 - мощность на валу маслонасоса, кВт. Принимаем

7.  Теперь находим мощность на работу маслонасоса:

 

8.  Рассчитаем мощность, потребляемую приводом бурового станка и маслонасоса при бурении:

9.  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

10.  Потери мощности в электродвигателе бурового насоса при нагрузке на валу:

, где

 - номинальная мощность электродвигателя маслонасоса, кВт.

Принимаем

 - мощность на валу маслонасоса, кВт. Принимаем


11.  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.

12.  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:


13.  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;


14.  Потери в электродвигателе станка при выполнении СПО:

 , где

 - номинальная мощность электродвигателя станка, кВт.

Принимаем

 - средняя мощность на СПО, кВт. Принимаем

15.  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.

16.  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.

17.  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.

 

18.  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: