книги / Электромонтер по обслуживанию буровых установок

Масса установки без блочных оснований.

§ 3. СИЛОВЫЕ ПРИВОДЫ БУРОВЫХ

Под силовым приводом понимается комплектное устройство, осуществляющее преобразование электрической или энергии топлива в механическую и обеспечивающее управление преоб­ разованной механической энергией.

Основные элементы силового привода—двигатель, переда­ точные устройства (механизмы) от него к исполнительному ме­ ханизму и устройства системы управления.

Привод основных исполнительных механизмов буровой ус­ тановки (лебедки, буровых насосов, ротора) называется глав­ ным приводом. В зависимости от вида двигателя и типа пере­ дачи он может быть электрическим, дизельным, дизель-гидрав- лическим, дизель-электрическим и газотурбинным. Наиболее широко применяют в современных буровых установках элект­ рический, дизельный, дизель-гидравлический, дизель-электриче- ский приводы.

Рассмотрим преимущества и недостатки каждого из этих

приводов.

Основные преимущества электрического привода перемен­ ного тока — его относительная простота в монтаже и эксплу­ атации, высокая надежность, экономичность. В то же время бу­ ровые установки с этим типом привода можно использовать лишь в электрифицированных районах.

Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Важными преимуще­ ствами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при использо­ вании их в качестве привода являются высокий к. п. д., не­ большой расход топлива и воды и небольшая масса на 1 кВт мощности. Основной недостаток ДВС — отсутствие реверса, по­ этому необходимо специальное устройство для получения об­ ратного хода. ДВС типа дизель допускают перегрузку не выше 20%. Для их обслуживания требуется квалифицированный об­ служивающий персонал.

Дизель-гидравлический привод состоит из ДВС и турбо­

Применение турбопередачи обеспечивает: плавный подъем груза на крюке; работу двигателя, если нагрузка на крюке больше той, которую сможет преодолеть ДВС, в этом случае двигатель будет работать при пониженных, но вполне устой­ чивых оборотах; большую долговечность передачи.

Наибольшим преимуществом обладает привод от электро­ двигателей постоянного тока, в конструкции которого отсутст­ вуют громоздкие коробки перемены передач, сложные соеди­ нительные части и т. п. Электрический привод постоянного тока имеет удобное управление, может плавно изменять режим ра­ боты лебедки или ротора в широком диапазоне.

Дизель-электрический привод состоит из приводного элект­ родвигателя, связанного' с исполнительным механизмом; гене-

14

насоса, а затем мощность для привода лебедки и ротора с уче­ том технологически необходимых вариантов одновременной эксплуатации этих механизмов.

При роторном бурении оптимальная мощность насосов и их параметры определяются, исходя из количества жидкости Q, которое необходимо закачивать в скважину, для чего пользу­

рильных труб с?=0,125 м, скорость бурового раствора v = 1,0 м/с, то Q= 0,785 (0,252—0,1252)Х 1=0,037 м3/с=37 л/с.

При ожидаемом давлении на выкиде насоса р = 22 МПа, к. п. д. насосного агрегата т)=0,8 мощность двигателей, необ­ ходимая для привода насосов

N = - ^ = ^ ^ - = 1017 кВт.

И0,8

Для закачки в скважину 37 л/с бурового раствора при дав­ лении 22 МПа потребуется два насоса с приводной мощностью 500 кВт каждый. Такими насосами могут быть насосы типа У8-6 МА2.

На всех буровых установках, как правило, устанавливают два насоса. В отдельных случаях в зависимости от геологиче­ ских условий и глубин скважин монтируют дополнительно один-два насоса с индивидуальным приводом.

При определении оптимальной мощности привода лебедки следует исходить из следующих основных положений.

1. Подъем колонны максимального веса, на который рассчи­ тан привод с тремя двигателями, должен быть обеспечен двумя двигателями на первой скорости. Следовательно, мощность од­ ного двигателя силового привода

где Q — вес поднимаемой колонны, МН; v — скорость подъема колонны, м/с, г] — к. п. д. установки.

Если установлены два двигателя, то подъем колонны мак­ симального веса должен быть обеспечен одним двигателем.

2.Скорость подъема колонны на первой скорости прини­ маем равной 0,3—0,5 м/с.

3.Число двигателей на приводе принимаем равным трем. Расчет мощности, необходимой для привода лебедки. Находимая мощность (кВт) на крюке

где Qmax — наибольший вес бурильной колонны, МН; vK— ми­ нимальная скорость подъема, м/с.

Откуда мощность (кВт), необходимая на барабане лебедки,

Мд = N к/т)т. с*

Так, для бурения скважины на глубину 5000 м мощность привода на лебедку должна быть 1100 кВт (220x5).

Привод ротора осуществляется обычно через лебедку цеп­ ной передачей или карданным валом от коробки перемены пе­ редач (КПП). При этом на вращение бурильных труб расходу­ ется значительно меньше мощности, чем на привод лебедки.

Мощность, передаваемую на ротор, можно определить по формуле

где Nx — мощность, затрачиваемая на холостое вращение труб;

§ 4. ВИДЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ БУРОВЫХ УСТАНОВОК

Электрооборудование буровых установок по своему назна­ чению можно разделить на следующие виды:

1) электрооборудование распределения электроэнергии -- предназначено для распределения поступающей электроэнер­ гии между токоприемниками буровой установки;

2) электропривод силовых установок буровой — предназ­ начен для приведения в движение буровых насосов, ротора и лебедки;

3) электрооборудование вспомогательных механизмов предназначено для приведения в действие комплекса механиз-

18

3. Из каких элементов состоит полный цикл строительства скважин?

4. В чем состоит отличие обычного метода монтажа буровых установок от крупноблочного?

5.Какие типы главных приводов буровых установок Вы знаете?

6.Назовите виды электрооборудования буровых установок.

Г л а в а II

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

§ 1 . п о с т о я н н ы й ток

Электрическая цепь постоянного тока

Постоянный ток в металлических проводниках представляет собой направленное движение свободных электронов в замкну­ той цепи. Простейшая цепь (рис. 4) состоит из источника элект­ рической энергии Г, приемника энергии Я и двух линейных про­ водов Л1 и Л2, соединяющих источник с приемником энергии. Линейные провода подключаются к источнику энергии при по­ мощи двух зажимов, называемых положительным ( + ) и отри­ цательным (—) полюсами.

Источник электрической энергии преобразует механическую, химическую, тепловую и другие* виды энергии в электрическую, при этом в нем возникает электродвижущая сила (э. д. с.) В приемнике электрическая энергия преобразуется в энергию другого вида — механическую, тепловую, химическую, световую и др.

Источниками электрической энергии служат генераторы, ак­ кумуляторы и гальванические элементы (рис. 5). В качестве приемников электрической энергии применяют осветительные лампы, электрические двигатели, электронагревательные при­ боры. Как гальванические элементы, так и аккумуляторы сое­ диняют между собой для составления в первом случае батареи