Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332

Отрицательное смещение осей вращения на практике не применяется. У долот с отрицательным смещением осей шарошки скорость продольного скольжения vC,, = vД направлена от вершины конуса шарошки к основанию, что увеличивает осевую силу, действующую на шарошку.

Значение скорости скольжения изменяется по нелинейному закону, увеличиваясь от вершины к основанию; направление зависит от вида смещения осей вращения шарошек. Скорость скольжения у всех долот возрастает с увеличением нагрузки.

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

В процессе бурения на шарошечное долото действуют статические и динамические силы. Распределение нагрузок по различным элементам шарошечного долота зависит от конструктивных особенностей опор и вооружения шарошки, а также связано с физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. Точное определение сил, действующих в различных точках, затруднено, поэтому ниже дается приближенный метод их определения.

На рис. 4.13 дана схема одноконусной шарошки. На шарошку действуют сосредоточенные силх: осевое усилие подачи Q, вызывающее вдавливание зубьев шарошки в породу, и окружная сила P, создающая вращательное движение, в процессе которого происходит скалывание породы. Эти усилия передаются шарошке через ее опоры цапфой долота.

Крутящий момент, действующий при вращении долота, можно представить следующим выражением

Mд = 3Pa, (4.22)

где P - движущая сила, приложенная к цапфе лапы долота; a - расстояние от оси долота до точки приложения силы.

При равномерном движении шарошки из условия равновесия сил активные нагрузки приравниваются силам реакции:

P = F; Q = T, (4.23)

где F - сила сопротивления перекатыванию шарошек; T - реакция забоя.

Сила сопротивления перекатыванию шарошки может быть определена через осевую нагрузку следующим образом:

P = T(f1 + f2) + -2 b, (4.24)

где /1 и /2 - коэффициенты сопротивления качению и скольжению шарошки; b - плечо действия силы реакции, распределенной на два зуба венца шарошки.

В соответствии со схемой, представленной на рис. 4.14, можно записать

b = rшSin-. Тогда

2 2

(4.25)

Рис. 4.13. Схема к расчету сил, действующих на различные элементы шарошки:

1 - лапа долота

Силы сопротивления скольжению могут быть определены с учетом действия распределенной осевой нагрузки д. Для случая, когда нескользящей точкой на образующей шарошки является точка А, можно получить следующие выражения

F1 = 2/1дс; F2 = 2/2д/, (4.26)

где с, I - расстояние от точки A до сил соответственно F1 и F2; д - распределенная нагрузка на образующую шарошки. Для случая равномерного вращения шарошки

где г1, г2 - соответственно радиусы шарошки в точках приложения сил F1 и F2.

Рис. 4.14. Схема действия сил при опоре шарошки на зубчатые венцы

Из геометрических построений (см. рис. 4.13), видно, что

sin а;

r2 =- sin а.

Тогда

F1 =

- +1

sin а -

- F2- sin а = 0.

(4.27)

При подстановке в уравнение (4.27) значений F1 и F2 из выражения (4.26) с учетом l и R

c2 - 2cR + - = 0.

c, получают

(4.28)

Решение уравнения (4.28) дает возможность определить c и b, а следовательно, точки приложения сил F1 и F2, создающих момент сопротивления проворачиванию шарошек вокруг точки A в горизонтальной плоскости.

Нормальное усилие, действующее на цапфу со стороны забоя,

Q = T cos а.

Осевая составляющая нагрузки N = T sin а.

(4.29)

(4.30)

При калибровании ствола скважины на тыльную часть шарошки действует сила реакции G со стороны стенки скважины, которая направлена вдоль оси шарошки на расстоянии гш от ее оси и создает момент Mg, стремящийся повернуть шарошку в вертикальной плоскости:

MG = Grш cos а.

(4.31)

Значение реакций опор Б и С (см. рис. 4.13) определяется с учетом действия эквивалетной нагрузки:

(4.32)

где ЯБ, Rc - реакции опор при приложении нагрузки T в точке A; т - коэффициент эквивалентности, учитывающий смещение точки A в зависимо-