Технологические зависимости и показатели эффективности бурения резанием, страница 6

где П_с – сменная производительность, м/смена; Т_м – машинное время работы станка, мин.;  - коэффициент эффективного использования  станка в течение смены; V_T – техническая скорость бурения в определенных условиях бурения, м/мин.

          Коэффициент  выражает степень непрерывности работы бурового станка, представляющей стационарную вероятность выполнения функции бурения. Этот коэффициент целесообразно представить в следующем виде:

                                              ,                                        (3.56)

где _ПЗ – коэффициент, учитывающий затраты времени на регламентируемые подготовительно-заключительные операции  и простои по организационным причинам, не связанным с работой станка; _УН – коэффициент, отражающий уровень надежности работы станка.

          Коэффициенты непрерывности работы станка удобнее выражать так:

                                                                                  (3.57)

                                                                            (3.58)   

где Т_ПЗ – средняя величина простоев в смене по организационным причинам, включая выполнение подготовительно-заключительных операций, мин.; Т_УО – средние затраты времени на устранение отказов, происходящих при выполнении функции бурения.

          Бурение скважин – периодический процесс, при котором периоды механического (чистого) бурения чередуются с периодами вспомогательных операций.

          Существует принципиальное различие в структуре циклов и  закономерностей изменения затрат времени на вспомогательные операции  в глубоком бурении по сравнению с бурением взрывных скважин на карьерах. Отсюда существенные различия в стратегиях бурения и математическими моделями буровых процессов. В глубоком бурении каждый рейс (цикл) долота происходит в пределах одной скважины, причем каждый рейс (по своим значениям рейсовой скорости и проходки) даже при постоянной стойкости   долота в рейсе, сопровождается увеличением затрат времени на вспомогательные операции (рис.3.8) из-за роста глубины проходимой нефтяной, газовой или геологоразведочной скважины. Иными словами, глубокая скважина включает несколько циклов – рейсов долот.

          На карьерах бурят мелкие скважины (глубиной обычно 12 – 16 м, реже до 40 – 50 м), проходка на долото (рейс) в большинстве случаев  намного превышает глубину скважин, т.е. , где  – стойкость или рейс долота; L_скв  - глубина скважины. Здесь циклом является время бурения одной  скважины,  а рейс (проходка на долото) включает несколько скважин, как правило,  равной глубины.

          Время проходки одной взрывной скважины (цикла) составляет:

                               (3.59)

где Т_скв  = Т_ц – время цикла-проходки одной скважины, мин; Т_б – время механического (чистого) бурения скважины, мин; Т_в.скв – продолжительность  вспомогательных машинных операций при бурении одной скважины, мин; L_скв  - глубина скважины, м; V_ср – средняя скорость бурения скважины, м/мин; t_в – время вспомогательных операций, отнесенное к единице длины скважины, мин/м.

          Параметр t_в можно определить по формуле:

                                                    (3.60)

где t_н – затраты времени  на наращивание бурового става, мин/м; t_p – затраты времени на подъем  и разборку бурового става, мин/м; t_n – затраты  времени на подготовку к переезду (подъем домкратов и др.), передвижение станка на новую скважину, подтягивание кабелей, шлангов, горизонтирование станка, осмотр долота, его подготовка к бурению, мин/м; t_з – время замены долота (обычно после нескольких скважин), мин/м.

          Развернутая формула для расчета Т_скв имеет вид:

                   +,                        (3.61)

где  – стойкость долота, м.

          Если длину рейса долота принять равной стойкости долота, т.е. _p= _d, то при _p >> L_скв число скважин, пробуренных за рейс, составит n_p = _p/L_скв  и продолжительность вспомогательных операций в рейсе Т_в составит:

                                             .                                   (3.62)

В выражении (3.62) величина Т_в.скв  составляет:

                                             .                                 (3.63)

Из (3.62) и (3.63) следует:

                                   .                          (3.64)

          Таким образом, в отличие от проходки глубоких скважин в условиях карьеров при любом объеме бурения параметр t_в (удельные затраты времени на вспомогательные машинные операции) для данной  конструкции бурового станка  и при неизменных глубинах  мелких скважин остается практически постоянным. На величину t_в в некоторой степени влияет квалификация и опыт работы машинистов, а также размеры сетки расположения скважины на блоке. Последние определяются линией сопротивления  заряда ВВ в скважине по подошве уступа W. Величина W зависит, в свою очередь, от крепости  взрываемого массива, диаметра скважин и других технологических факторов. Общая продолжительность вспомогательных операций изменяется линейно, пропорционально проходке на долото и числу скважин, пробуренных за период стойкости долота, как это показано на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Характер изменения затрат времени на вспомогательные

операции Т_в от объема бурения  при проходке глубокой скважины (кривая 1) и комплекта взрывных  скважин (кривая 2)

          Применительно к буровому станку типа СБШ-250МНА-32, наиболее широко используемому в настоящее время на карьерах, величина t_в (при L_скв ≤ 16 м) в среднем составляет 1 мин/м, в том числе: t_н = 0,25, t_p = 0,4 и t_n = 0,35 мин/м; затраты t_з ничтожны. В отдельных случаях (при модернизации станка, связанной с удлинением штанг, а также при высокой квалификации машинистов достигается t_в = 0,6 - 0,7 мин/м).