Особенности бурения скважин. Область применения драг

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа по дисциплине «Горные машины и оборудование»

Вариант 3

Вопрос 1. Способы разрушения пород при бурении скважин

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются. порода бурение скважина драга

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 3). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы.

Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку, похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается.

Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Турбобур - это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель - это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна - цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.

Все буровые долота классифицируются на три типа:

1. долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота);

2. долота дробяще-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота);

3. долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота).

Вопрос 2. Комплексные показатели надежности

1. Коэффициент готовности

Процесс функционирования восстанавливаемого объекта можно представить как последовательность чередующихся интервалов работоспособности и восстановления (простоя).

Коэффициент готовности - это вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается.

Этот показатель одновременно оценивает свойства работоспособности и ремонтопригодности объекта.

2. Коэффициент оперативной готовности

Коэффициент оперативной готовности К_ОГ определяется как вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени (кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается) и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.

3.Коэффициент технического использования

Коэффициент технического использования К_ТИ равен отношению математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период эксплуатации.

Суммарное время вынужденного простоя объекта обычно включает время:

- на поиск и устранение отказа;

- на регулировку и настройку объекта после устранения отказа;

- для простоя из-за отсутствия запасных элементов;

- для профилактических работ.

В электроэнергетических объектах, к примеру, в трансформаторах, линиях электропередачи, шинах распределительных устройств и т.п., предусмотрены плановые отключения для проведения плановых ремонтов и технического обслуживания. Эти интервалы времени так же как и интервалы, связанные с отключением по причине отказа, учитываются при определении анализируемых коэффициентов надежности.

В условиях эксплуатации на уровень надежности объектов большое влияние оказывают техническое обслуживание и ремонт.

При необходимости определения указанных показателей используются специальные методики, где процедура расчета основывается на тех же законах математической статистики и теории вероятностей, по которым определяются и более широко используемые показатели надежности.

Показатель надежности количественно характеризует одно или несколько свойств, составляющих надежность объекта. Показатель надежности может иметь размерность (например, наработка на отказ) или не иметь (например, вероятность безотказной работы). Показатели надежности могут быть единичными и комплексными. Единичный показатель надежности характеризует одно из свойств, а комплексный - несколько свойств, составляющих надежность объекта.

Примеры единичных показателей надежности: наработка на отказ радиоприемника, характеризующая его безотказность; гамма-процентный ресурс автомобиля до капитального ремонта, характеризующий его долговечность; среднее время восстановления работоспособного состояния радиоприемника, характеризующее его ремонтопригодность; назначенный срок хранения аккумулятора, характеризующий его сохраняемость.

Комплексный показатель надежности количественно характеризует не менее двух основных составляющих, например, безотказность и ремонтопригодность.

Эргономические показатели характеризуют удобство и комфорт потребления (эксплуатации) изделия на этапах функционального процесса в системе «человек- изделие- среда использования».

Развитие и усложнение техники потребовали оптимального согласования конструкций изделий с рабочими характеристиками человека. Так возникла наука эргономика, занимающаяся комплексным изучением и проектированием трудовой деятельности для оптимизации изделий, условий и процессов труда. Под средой использования понимается пространство, в котором человек осуществляет функциональную деятельность, например, кабина трактора, салон легкового автомобиля, помещение цеха и т. п.

Эффективность взаимодействия человека с изделием может характеризоваться, например, показателями производительности, точности, безошибочности работы, утомляемости человека. Повышение эффективности взаимодействия человека с изделием достигается улучшением условий труда.

Вопрос 3. Назначение, конструкция и область применения драг

ДРАГА (от английского drag * а. dredge; н. Schwimmbagger; ф. drague, noria de reprise; и. draga) -- плавучий горно-обогатительной комплекс для разработки обводнённых месторождений полезных ископаемых (преимущественно россыпных).

Драга оснащена рабочим органом для добычи продуктивных пород из-под воды, промывочно-обогатительными агрегатами для их обогащения, извлечения ценных минералов и транспортно-отвальным оборудованием для укладки пустых пород (хвостов промывки) в отвал. Использование драги для добычи золота (одночерпаковой рычажно-ковшевого типа) впервые начато в 1863 в Новой Зеландии. В 1882 построена первая двухстреловая (типа механической лопаты) драга, в 1895 -- многочерпаковая электрическая 150-литровая (с бесконечной цепью) драга. Первая драга со сплошной черпаковой цепью, возможностью канатно-свайного маневрирования и централизованной системой управления (драга калифорнийского типа) -- прототип современных многочерпаковых драг -- выпущена в 1899 американской фирмой "Bucyrus-Erie Со". Наибольшее развитие драгостроение получило в 30-40-е гг. 20 в. (действующий дражный флот капиталистических стран включал около 400 драг).

В России первая многочерпаковая драга, переоборудованная из купленной в Нидерландах золотопромышленником П. П. Гудковым землечерпалки, сооружена в 1893 на сибирском прииске "Рождественский" в долине реки Кудача. С 1900 Невьянский завод на Урале приступил к выпуску отечественных драг (первая -- на деревянном понтоне с черпаками вместимостью 113 л называлась "Пётр Яковлев"), с 1903 -- Путиловский завод, драги которого (с черпаками 100 и 150 л) превосходили как отечественные, так и зарубежные образцы. Пионер советского драгостроения -- завод "Красный путиловец" (г. Ленинград) в 1926-30 изготовил 20 электрических драг с черпаками 210 и 380 л, что позволило прекратить импорт этого оборудования. Наибольшего развития драгостроение в СССР получило со 2-й половины 40-х гг. В 1951 созданы первые отечественные алмазодобывающие драги, а затем драги для разработки титансодержащих и редкометалльных россыпей.

Современные драги подразделяются на два класса -- континентальные и морские. Состоят они из плавающего судна, на котором размещены жёстко связанные с ним массивные фермы остова и надпалубная надстройка, а также передняя и задняя мачты, черпающее и маневровое устройство, обогатительное оборудование и др. Континентальные драги предназначены для разработки материковых россыпей, обычно приуроченных к зоне распространения современных либо древних (погребённых) речных систем. Эти драги монтируются, как правило, на плоскодонном судне (понтоне). Морские драги используются для разработки россыпных (рыхлых осадочных) месторождений, залегающих в прибрежной или глубинной зоне акваторий морей и крупных озёр. Они обычно монтируются на килевых (реже плоскодонных) самоходных либо буксируемых судах. В отличие от континентальных драг у морских отсутствуют отвалообразователь (стакер) и сваи.

Драги обоих классов оснащают стационарным промывочно-обогатительным оборудованием (наиболее распространённый вариант), смонтированным непосредственно на судне (рис. 1), или эксплуатируют их в комплексе с обособленной береговой либо плавающей обогатительной установкой. Классифицируют драги также по роду энергии приводных механизмов -- электрические, дизель-электрические, дизельные и паровые; по способу передвижения (маневрирования) в забое -- канатные, канатно-свайные, канатно-якорные; по возможной глубине выемки пород ниже уровня воды -- мелкого черпания (до 6 м), средней глубины черпания (до 15 м), глубокого черпания (до 50 м) и сверхглубокого черпания; по роду драгирующего агрегата -- черпаковые с жёсткой рамой (одночерпаковые типа мехлопаты, многочерпаковые роторные и шарнирно-цепные со сплошной и прерывистой черпаковой цепью), черпаковые канатные (одночерпаковые с грейферным или драглайновым ковшом, многочерпаковые канатно-цепные), гидро- и пневмовсасывающие (землесосные, землесосные с механическим или гидравлическим разрыхлителем, эжекторные, эрлифтные, землесосные с погружными насосами). Рациональная область применения драг различных типов (по максимальной глубине выемки продуктивных пород ниже уровня воды): для многочерпаковых роторных и жёсткорамных со сплошной и прерывистой цепью черпаков -- 50 м; землесосных с механическим или гидравлическим разрыхлителем -- 80 м; эрлифтных (пневмовсасывающих) -- 200 м; грейферных -- 250 м; драглайновых и многочерпаковых канатно-цепных -- 1500 м; эжекторных (гидровсасывающих) и землесосных с многоступенчатым подъёмом погружными насосами -- 4600 м.

Список использованной литературы

1.Сафохин М.С., Александров Б.А., Нестеров В.И. Горные машины и оборудо-вание: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1995.-463 с.

2.Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1991. - 304 с.

3.Солод В.И., Зайков В.И., Перов К.М. Горные машины и автоматизированные комплексы: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1981. - 503 с.

4. Справочник механика угольной шахты/ А.И. Пархоменко, И.М. Митько. М.: Недра, 1985. 448 с.

5. Трегубов М.Н. Ремонт горных машин. М.Н. Трегубов, Л.Ф. Акастелов М.: Недра, 1986. 178 с.

Размещено на Allbest.ru