4 Требования к электрооборудованию главных приводов буровых установок и выбор их вида

При выборе системы электропривода (ЭП) следует иметь в виду, что основные механизмы буровой установки (ОМ БУ) — роторный стол, лебедка и насосы — являются составными частями единого комплекса и связаны между собой как задачами взаимодей­ствия в ведении технологического процесса, так и общностью ряда конструктивных факторов.

Вопрос о выборе вида привода ОМ должен решаться комплексно, с учетом назначения установки, технологических требований, условий электроснабжения, возможности унификации технических ре­шений и пр.

Решающим критерием выбора системы привода является максимум технико-экономической эффективности уста­новки в целом. Критерием рационального выбора параметров механизма с электрическим приводом, достаточно полно отвечающим поставленным требо­ваниям, служит дополнительный экономический эффект.

В общем случае под понятием дополнительного экономиче­ского эффекта понимается доход в течение некоторого времени, определяемый экономией эксплуатационных расходов, обуслов­ленных изменением эксплуатационных характеристик системы за счет дополнительных капиталовложений.

При анализе экономического эффекта системы автомати­зированного электропривода учитываются следующие состав­ляющие: повышение производительности труда; изменение энергетических показателей системы ЭП; изменение надежности электрооборудования, исполнительного механизма и производственного процесса в целом; повышение безопасности труда; повышение уровня автоматизации и механизации производственных про­цессов, изменение эксплуатационных расходов; сопряженные капитальные вложения.

Экономия соизмеряется с затратами с по­мощью показателя народнохозяйственной эффективности Э_Н, выражаемого разностью между приведенными затратами по сравниваемым вариантам: Э_Н = (С₁+Е_НК₁)-(C₂+Е_НК₂) (1), где К₁ и K₂ — капиталовложения (единовременные затраты) 1-го и 2-го варианта соответственно; C₁ и С₂ — эксплуа­тационные затраты; Е_Н — нормативный коэффициент эффектив­ности капиталовложений. Обычно K₂>K₁ и С₂<С₁, а поэтому Э_Н = (С₁—С₂)—Е_Н(К₂—K₁) = ΔC-Е_НΔК (2). ΔС представляет собой годовую экономию от внедрения новой техники, а произведение Е_НΔК определяет размер нормативной народнохозяйственной экономии, кото­рая должна быть получена от использования дополнительных капитальных вложений.

При рассмотрении ряда структурно и функционально по­добных вариантов систем, отличающихся величиной анализи­руемого параметра, критерием выбора ра­ционального значения служит максимум эффективности, измеряемой годовым дополнительным эко­номическим эффектом.

Уравнение (2) приближенно показывает зависимость эко­номических показателей для различных систем ЭП от глубины скважины и соответственно от класса установки при заданном годовом объеме проходки. Расчеты показывают, что эффективность внедрения более совершенной системы элект­ропривода резко возрастает с глубиной скважины, т. е. увели­чивается удельная стоимость экономии времени.

Эффективность внедрения более совершенной системы ЭП резко возрастают с глубиной скважины.

Технико-экономический анализ свидетельствует о преимуществах полностью управляемого электропривода по сравнению с электроприводом переменного тока или дизель-гидравлическим приводом. При сравнении вариантов регулируемого электропривода по схеме Г-Д и ТП-Д следует учитывать тенденцию снижения габаритных размеров и стоимость оборудования. Окончательный вариант сделан в пользу тиристорного электропривода переменно-постоянного тока.

Основные преимущества регулируемого электропривода ОМ БУ заключаются в следую­щем: упрощение кинематической схемы установки и сокраще­ние числа трансмиссий; возможность использования приводных двигателей буровой лебедки для торможения; возможность ре­гулирования производительности механизмов по оптимальным законам; улучшение пусковых характеристик; повышение КПД в режимах пуска и регулирования скорости; удобство управле­ния.

К недостаткам систем регулируемого электропривода можно отнести: увеличение массы и стоимости электрооборудования; усложнение электрических схем.

Регулируемый электропривод наилучшим образом отвечает технологическим требованиям, однако он обусловливает зна­чительное увеличение объема и стоимости электрооборудова­ния. Технико-экономическими исследованиями установлено, что применение регулируемого электропривода целесообразно в пер­вую очередь на установках глубокого бурения, на морских бу­ровых и на установках повышенной транспортабельности.

Регулируемый электропривод может быть выполнен с элек­тродвигателями постоянного или переменного тока с использо­ванием разнообразных способов регулирования скорости. Поэтому практически можно рас­сматривать привод с электродвигателями постоянного тока при питании их от электромашинных или статических регулируе­мых источников постоянного тока и привод с электродвигате­лями переменного тока при питании их от электромашинных или статических источников тока регулируемой частоты. Од­нако для осуществления последнего требуются весьма громозд­кие электромашинные преобразовательные агрегаты или ста­тические преобразователи частоты, более сложные и дорогие, чем управляемые выпрямители в электроприводе постоянного тока. Решающим критерием выбора системы главных электро­приводов является максимальная технико-экономическая эф­фективность всей буровой установки в целом.