§ 4. Эксплуатация электробуров

При подготовке электробуров к бурению проверяется степень заполнения их лубрикаторов маслом и сопротивление изоляции обмотки. Контактный стержень смазывается касторовым маслом, а электробур опускают в скважину, после чего осуществляется свин­чивание свечей и спуск колонны.

После спуска каждой свечи проверяется сопротивление ее изоля­ции прибором мегометром, установленным на посту бурильщика. Если колонна собирается первый раз, проверяется по реактивному моменту направление вращения электробура.

По мере увеличения глубины скважины увеличивается длина токоподвода и уменьшается напряжение на вводном стержне элек­тробура. Для поддержания номинального напряжения на двигателе в зависимости от длины кабеля и режимов его работы применяют трансформаторы с отводами на первичной и вторичной обмотках, переключение которых осуществляется периодически.

Потери напряжения в токоподводе при номинальном режиме

где / — номинальный линейный ток двигателя;

/?_в — полное активное сопротивление фазы токоподвода и кон-

тактных соединений; совф — коэффициент мощности системы.

Потери мощности в токоподводе

125

Мощность, подводимая к двигателю: активная

реактивная

где *У_Н— номинальное напряжение; созф_и — коэффициент мощности двигателя при номинальном ре-

жиме. Активная мощность на выходе из трансформатора

а кажущаяся

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности cos ф зависит от A-/V_K и увеличивается с глубиной бурения.

Напряжение на поверхности, при котором двигатель будет ра­ботать на номинальном режиме:

Если на трансформаторе установить такое напряжение, чтобы' при номинальной нагрузке двигателя на его зажимах оно было номи­нальным, то во время холостого вращения напряжение на двигателе будет выше номинального, соответственно будет выше и величина силы тока.

По мере увеличения нагрузки двигателя напряжение на его зажимах снижается, падает реактивная и возрастает активная составляющие тока. При спуске электробура потеря напряжения в токоподводе возрастает в соответствии с кратностью пускового тока. В свою очередь кратность пускового тока и, следовательно, пускового момента двигателя определяется напряжением на его зажимах. Фактическая кратность пускового момента будет ниже расчетной.

Опыт эксплуатации электробуров подтверждает, что если уста­новить напряжение трансформатора по номинальной нагрузке двигателя, то его пусковой момент обычно достаточен для вращения долота вхолостую.

После окончания долбления электробур извлекается на поверх­ность, измеряется его сопротивление изоляции, заполняются лубри­каторы смазкой и производится внешний его осмотр. Затем электро­бур вновь спускается в скважину.

Профилактические и ремонтные работы с электробурами произ­водят в специально оборудованных мастерских.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

НАЗЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Глава V

РАСЧЕТ УСТАНОВОК

§ 1. Функции, состав и классификация

Установки, применяемые для вращательного бурения глубоких скважин, представляют собой комплекс раз личных ма­шин, механизмов и сооружений.

В процессе бурения глубокой скважины вращательным способом при помощи буровой установки выполняются следующие работы:

1. спуск бурильной колонны на забой;

2. вращение породоразрушающего инструмента;

3. нагнетание в скважину жидкости для удаления выбуренной породы, охлаждения долота' и укрепления стенок скважины;

4. наращивание бурильной колонны по мере углубления сква­ жины;

5. подъем бурильной колонны для смены изношенного породо­ разрушающего инструмента;

6. очистка промывочной жидкости от выбуренной породы и при­ готовление нового раствора;

7. отбор керна с помощью грунтоносок;

8. спуск обсадных колонн;

9. ликвидация аварий и осложнений.

Для выполнения перечисленных работ предусмотрено оборудо­вание, которое по технологическому признаку распределяется на следующие группы.

1. Подъемный механизм, служащий для спуска и подъема в сква­ жину бурильной колонны и спуска обсадных колонн. Состоит ме­ ханизм из лебедки с тормозными устройствами и механизмом по­ дачи и талевой системы (кронблок, талевый блок с канатом, крюк или крюкоблок).

2. Оборудование для вращения бурильной колонны: ротор и вертлюг.

3. Оборудование для нагнетания промывочной жидкости в сква- лшну: буровые насосы, компенсаторы, всасывающие и напорные линии, арматура, трубопроводы и другие элементы обвязки насосов, механизмы для приготовления и очистки промывочной жидкости.

127

4. Силовые приводы и трансмиссии: двигатели, турбопередачи, редукторы, коробки передач, муфты и пр.

5. Приспособления и инструменты для спуско-подъемных опе­ раций: ключи, элеваторы, клинья или клиновые захваты, механизмы для подъема, переноса, установки или съема свечей.

6. Вспомогательное оборудование: вспомогательный насос, ком­ прессорные и дизельгенераторные агрегаты, а для работы в зимнее время в холодном поясе отопительные установки и обогревательные системы.

7. Системы управления и контрольно-измерительная аппаратура и приборы.

8. Буровые сооружения, вышка или мачта с основанием п подъ­ емными кранами.

Машины и механизмы буровой установки, непосредственно вы­полняющие основные и вспомогательные рабочие процессы (па-пример, крюк, лебедка, ротор, насосы, ключи и т. п.), называются -илд-о-д нительными звеньями. Другие же части буровой установки, служащие для передачи к исполнительным машинам и механизмам мощности или для управления ими, называются в е --д о м ы м и звеньями.

В зависимости от характера выполняемой работы исполнительные звенья подразделяются на главные и вспомогательные.

Главные исполнительные звенья: лебедка, ротор и буровые насосы.

Вспомогательные исполнительные звенья:

а) гидромешалки:, гидроциклоны, вибрационные и самодвижу­ щиеся сепараторы и т. п.;

б) механические ключи, клиновые захваты и раскрепители; механизмы подъема, переноса и установки свечей, вспомогательные лебедки, фрикционные и вспомогательные катушки;

в) подъемные краны для механизации погрузочно-разгрузочных работ на мостиках и для ремонтных работ.

Силовые приводы и передаточные механизмы подразделяются па: главный силовой привод, приводящий в движение главные ис­полнительные машины и механизмы буровой установки; вспомога­тельный привод, приводящий в движение вспомогательные меха­низмы буровой установки.

В ряде конструкций установок, особенно малых и средних типо­размеров, для передачи вращения всем или некоторым вспомога­тельным механизмам используются двигатели главного привода.

Широкий диапазон глубин эксплуатационных и разведочных скважин (от 1000 до 8000 м}, разнообразие геологических условий, различное назначение скважин (разведочная или эксплуатационная) и средств бурения (ротором или забойными двигателями) приводят к многообразию типоразмеров и конструкции установок.

Для удовлетворения требований бурения скважин различной глубины и конструкции необходимо иметь определенный ассорти­мент буровых установок различных типоразмеров.

128

Большое количество типоразмеров буровых установок затруд­няет и удорожает их изготовление, уменьшает размеры серии при производстве, усложняет эксплуатацию, так как расширяется ас­сортимент запасных частей.

Исходя из интересов народного хозяйства в целом, устанавли­вают оптимальное количество типоразмеров, достаточное для удо­влетворения разнообразных требований бурения и приемлемое с точки зрения изготовления и эксплуатации (капитального и те­кущего ремонта, обеспечения запасными частями, и т. п.). В Со­ветском Союзе для удовлетворения всего разнообразия требований бурения глубоких скважин с учетом перспективного плана по объему бурения, глубинам п конструкциям скважин на основе технико-экономического анализа установлен размерный ряд, состо­ящий из семи классов буровых установок. Основные параметры этого ряда приведены в табл. V-1.

Таблица V-1

			Класс	буровой	установи!	i
Параметры	БУ-50	БУ-80	БУ-100	БУ-125	БУ-160	БУ-200	БУ-^ЗО
Номинальная грузо-
подъемность на крю-
ке, Г	50	80	100	125	160	200	250
Максимальная несисте-
матическая нагрузка
на крюке, Т	110	140	170	200	250	320	•'шО
Коэффициент запаса
грузоподъемности . .	2,2	1,75	1,7	1,6	1,56	1,0	1,8
Рекомендуемая глубина
бурения стальными
трубами диаметром
114 мм с весом 1 л*,
ранним 30 кг ....	До	До	До	До	До	До	Д<>
	1600	2500	3000	4000	5000	6500	8000
Мощность на крюке при
номинальной нагруз-
ке, кет	390	440	440	660	660	950	1170
Мощность на приводном
валу ротора, кет . .	185	220	220	300	300	370	370
Гидравлическая мощ-
ность насосов, кет . .	370	590	590	960	960	1770	1770
Предельное давление,
развиваемое насосами,
Ин/м* .	20	20	20	25	25	32	32
Высота вышки, м . .. .	40	42	42	42	43—53	53	54

На рис. V-1 показаны рекомендуемые глубины бурения буровыми установками различных классов и пределы их эффективного при­менения.

При использовании бурильных труб других диаметров или труб, изготовленных из материалов более легких, чем сталь

9 Заказ 1015.

129

6У-50

Рис. V-1.

бурения

Рекомендуемые глубины установками различных классов.

131

БУ-160

5У-250

8000

(алюминиевых и других сплавов или пластических масс), предельные глубины бурения соответственно изменяются.

Параметры всех механизмов и агрегатов каждой установки выбираются с таким расчетом, чтобы наиболее полно удовлетво­рить требования технологии бурения, обеспечить высокую произ­водительность и экономическую эффективность.

В зависимости от способа бурения применяются буровые уста­новки с различной гидравлической мощностью насосной группы и мощностью, передаваемой ротору. Для бурения преимущественно ротором или электробуром можно использовать установки с мень­шей мощностью насосов, чем для бурения турбинным способом. —-

В каждом классе размерного ряда может быть несколько типов буровых установок, отличающихся видом или схемой привода, схемой монтажа, транспортировки и параметрами в зависимости от условий и требований отдельных нефтяных и газовых районов нашей страны. Так, в зависимости от условий энергоснабжения при­меняют буровые установки с автономным или неавтономным приво­дом, связанным с питанием от центральных электрических станций.

Количество классов установок, т. е. частота размерного ряда, а также значения параметров установок каждого класса опреде­ляются также уровнем развития машиностроения, техники, техно­логии, объемами бурения и другими факторами, не являются не­зыблемыми и периодически (через 5—7 лет) пересматриваются.