Выбор размера промывочных насадок бурового долота


Системы промывки долот и их характеристики

Центральная система промывки

Центральная система промывки используются в буровых долотах, используемых при бурении крепких и твердых горных пород при высокооборотном бурении (при вращении долота турбобуром)

формула подсчета запасов газа

Система промывки включает внутреннюю полость 1 долота, участок 2 сжатия струи жидкости и цилиндрическое промывочное отверстие 3. Основной геометрической характеристикой системы является диаметр d промывочного отверстия, а гидравлической характеристикой – скорость истечения жидкости из промывочного канала, определяемая по формуле vи = Q/(0,785d2), где Q – расход промывочной жидкости. Из условия предупреждения эрозионного изнашивания промывочного отверстия и шарошек скорость vи < 30 м/с.

Плюсы – жидкость движется вдоль образующей шарошки (на рисинке ввыше поток показан пунктиром) и хорошо охлаждает и очищаетвооружение.

Минусы – при взаимодействии с шарошками поток жидкости теряет энергию и имеет слабое воздействее на забой.

Гидромониторная система промывки долота

Отличае от центральной системы промывки заключается в том, что поток жидкости направляется непосредственно на забой между дополнительными конусами шарошек, а скорость истечения из насадок V > 60 м/с. Долото с гидромониторной системой промывки показано на рисунке ниже.

формула подсчета запасов газа

Армирующим элементом системы промывки является гидромониторная насадка 3, которая входит в состав гидромониторного узла (ГМУ). Насадки готовятся из твердого сплава или минералокерамики. Насадки уплотняются относительно гнезд в корпусе долота резиновыми кольцами 4 круглого сечения и крепятся в нем. Крепление должно быть надежным и обеспечивать смену насадок на буровой. На рисунке ввыше, а показан ГМУ с креплением насадки разрезным пружинным кольцом.

Плюсы – гидромониторная струя жидкости активным образом оказывает воздействие на забой, попутно увеличивая механическую скорость бурения.

Недостаток – гидромониторной промывки подвергается только периферийная часть забоя. Центральная часть с свою очередь промывается радиальными потоками, направленными к оси скважины. Далее потоки встречаются и движутся вверх к периферии мимо нисходящих струй жидкости. На рисунке ввыше,а движение жидкости показано стрелками. В результате в зоне работы шарошек образуется вихрь, в котором вращается часть жидкости со шламом. Частично этот недостаток устраняется при асимметричной системе промывки.

Расчет размера промывочных насадок

+ ОНЛАЙН-РАСЧЕТ РАЗМЕРА ПРОМЫВОЧНЫХ НАСАДОК БУРОВОГО ДОЛОТА
Показатель Значение Ед.изм.
ρ бурового раствора, кг/м3
Кол-во насадок
Размер насадки 1, мм
Размер насадки 2, мм
Размер насадки 3, мм
Руст. максимальное
Давление насоса 1
Давление насоса 2
Подача насоса 1, л\с
Подача насоса 2, л\с
S сечения насадок, мм2
Потери давления при подаче 1-го насоса
Потери давления при подаче 2-го насоса
Cуммарные потери давления при подаче 1-го насоса за исключением потери давления на насадках долота
Cуммарные потери давления при подаче 2-го насоса за исключением потери давления на насадках долота
Угловой коэффициент линии M
Pопт при оптимизации по силе удара струи о забой
Pопт при оптимизации по гидравлической мощности
Qопт подачи раствора при оптимизации по силе удара струи
Qопт подачи раствора при оптимизации по гидравлической мощности
Потери давления на долоте при оптимизации по силе удара струи
Потери давления на долоте при оптимизации по силе удара струи
S насадок при оптимизации по силе удара струи, мм
S насадок при оптимизации по гидравлической мощности, мм
D насадок при оптимизации по силе удара струи, мм
D насадок при оптимизации по гидравлической мощности, мм
Сохранить в Excel

Серия формул позволяет определять размеры струйных насадок при оптимизации по силе удара струи о забой или по гидравлической мощности

1. Площадь сечения насадок Sнас, мм2:

Sнас = (N21 - N22 - N23) / 1.274;

2. Потери давления на насадках долота, МПа (Pд):

Pд = (0.5 * Q2*ρ) / S2нас;

где:

  • Q - подача насоса, л\c,
  • ρ - плотность жидкости, кг/м3
  • S - площадь насадок, мм2

3. Суммарные потери давления за исключением потери давления на насадках долота, (Pц):

Pц = Pнасос - Pд

4. Угловой коэффициент M:

M = log(Pц1 - Pц1) / log(Q1 - Q2)

5. Оптимальные потери давления (Pопт) :

а) При оптимизации по силе удара струи о забой:

Pопт = 2/(М+2) * Рмак

а) При оптимизации по гидравлической мощности:

Pопт = 1/(М+1) * Рмак

6. Оптимальная подача раствора (Qопт) :

а) При оптимизации по силе удара струи о забой:

Qопт = (Pопт / Рмак)1/M * Q1;

а) При оптимизации по гидравлической мощности:

Qопт = (Pопт / Рмак)1/M * Q1;

Чтобы определить давление на долоте (Рд) :

Pд = Рмак - Ропт

8. Чтобы определить площадь сечения насадок, мм2 :

Sнас = (0.5 * Q2*ρ / Рд)0.5

9. Чтобы определить диаметр (мм) для случая трех насадок:

Sнас = (Sнас; / 3 / 0,785)0.5

10. Чтобы определить диаметр (мм) для случая двух насадок:

Sнас = (Sнас; / 2 / 0,785)0.5

Новости ТЭК