Глава IV

ЭЛЕКТРОБУРЫ

§ 1. Назначение, схемы, устройство

Для бурения глубоких скважин на нефть и газ в Советском Союзе применяют также электробуры.

Электробур представляет собой устройство с двигателем трех­фазного переменного тока, электроэнергия к которому передается с поверхности по кабелю, расположенному внутри колонны бурильных труб. Вынос выбуренной породы на дневную поверх­ность осуществляется жидкостью или га­зом, заканчиваемым внутрь колонны.

На рис. IV-1 приведена принципиаль­ная схема бурильной колонны с электро­буром. Электроэнергия н'а поверхности земли подводится по кабеля к кольце­вому токоприемнику, расположенному на бурильной колонне под буровым вертлю­гом. Токоприемник служит для ввода ка­беля внутрь колонны и дает возможность проворачивать колонну, не нарушая про­цесса работы. Электробур присоединяется к нижнему концу колонны труб, а до­лото в свою очередь крепится к валу электробура.

Проблема электробурения с промыв­кой забоя жидкостью связана с реше­нием двух основных задач: 1} подводом с поверхности земли электроэнергии через

Рис. IV-1. Схема бурильной колонны с электро­буром.

1 — вертлюг; г — кольцевой токоприемник; 3 — буровой гибкий шланг; 4 — кабель токоподвода; 5 — ведущая труба; в — ротор; 7 — бурильный замок; S — буриль­ные трубы; 9 — электробур; Ю — долото.

117

колонну труб, заполненную жидкостью, к элетродвигатолю, находя­щемуся на забое скважины под большим гидравлическим давлением. и 2) герметизации электрического дпитателя от жидкости и выбуренной породы.

При бурении электробуром необходима одно­временная канализация к забою двух видов энергии — электрической и гидравлической.

3

-13

-6

Преимуществами электрического двигателя, предназначенного для привода долота, по сравне­нию с другими двигателями являются: независи­мость скорости вращения, момента и других параметров от количества подаваемой жидкости, плотности, ее физических свойств и глубины скважины; постоянство скорости вращения, боль­шая перегрузочная способность электродвига­теля и возможность контроля процесса работы с поверхности земли.

Подвод электроэнергии к двигателю, располо­женному на забое, осуществляется различными способами. Н одном случае электробур подве­шивается к колонне труб, к которым крепится токоподвод, в другом — спускается на кабель-канате.

-Ю

Необходимость осуществлять большое коли­чество спусков и подъемов для смены изношен­ного долота и воспринимать реактивный момент в обоих случаях выдвигает весьма сложные проблемы.

-2

При подвеске электробура к трубам вопросы подачи жидкости на забой, проворачивания ко­лонны и восприятия реактивного момента реша­ются довольно просто. Однако канализация энергии при этом очень сложна, так как система токоподвода должна быть достаточно надежна, не должна усложнять процесс спуска, подъемы и наращивания труб, а время, затрачиваемое на операции, не должно увеличиваться.

Во втором случае электроэнергия к двига­телю па забое может подводиться по длинному кабелю, на конце которого подвешивается электро-

118

Рис. IV-2. Схема конструкций беструбного электробура.

1 — долото; з — электродвигатель; 3 — редуктор; 4 — центробеж­ный насос; 5 — кольцевое сечение для протона жидкости; в — сопло; 7 — поворот гидравлического потока; 8 — желонка; S — устройство для замены одного агрегата другим; Ю — струйное реле; 11 — кабель-канат; 12 — головка электробура; 13 — алек-тровертлюг; 14 — кабель.

бур. Поэтому проблема выноса разбуренной породы, очистки забоя, восприятия реактивного момента, а также проворачивание колонны труб, создание необходимой осевой нагрузки на долото и многократная навивка и свивка большой длины (2—5 тыс. м) кабель-каната на барабан при подъеме электробура для смены из­ношенного долота.

Несмотря на то, что первые попытки применения электробуров для бурения скважин относятся к началу XX в., вследствие слож­ности этих проблем до настоящего времени не найдено полностью удовлетворительного решения ни для одной из схем.

На рис. IV-2 показана схема подвески электробура на кабель-канате. Попытка осуществить бурение скважин при помощи элек­тробура на канате не дали положительных результатов, так как не было найдено сколь-либо удовлетворительного решения всех приведенных выше проблем. В настоящее время эти устройства для бурения скважин на нефть и газ не применяют.

Ниже рассмотрены только электробуры с подвеской на буриль­ных трубах.