7.7. Особенности режима бурения электробурами

Общие сведения. Электробур — это буровая забойная машина, приводимая в действие электрической энергией и сообщающая вращательное движение породоразрушающему инструменту (рис. 7.12).

Рис. 7.12. Схема бурения электробуром: / — токоприемник; 2 — кабель; 3 — буровая лебедка; 4 — пульт управления; 5— бурильная труба с вмонтированными внутрикабельными муфтами; 6— электробур; 7 — долото

Электробур с долотом опускается в скважину на бурильных трубах. Колонна бурильных труб служит для поддержания электробура, восприятия реактивного момента, подачи к забою бурового раствора и размещения в нем токоподвода. Вал электробура полый, через него буровой раствор попадает к долоту.

Электроэнергия к электробуру подается по кабелю, подведенному к буровому шлангу, соединенному посредством токоприемника с кабелем, вмонтированным в бурильные трубы. Токоприемник представляет собой систему контактных колец и щеток, которые помещены в герметически закрытом корпусе, предохраняющем их от попадания бурового раствора. Подвод электроэнергии через контактные кольца и щетки позволяет вращать колонну бурильных труб, не нарушая подвода тока к электробуру. Кабель (трех- или двужильный) вмонтирован в бурильные трубы отрезками, которые при свинчивании труб автоматически соединяются специальными муфтами, укрепленными в бурильных замках (рис. 7.13).

Конструкция электробура. Электробур состоит из маслонаполненного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и шпинделя (рис. 7.14).

Вращающий момент двигателя передается на вал шпинделя через зубчатую муфту 24. Стык валов уплотняется шарнирной втулкой 23 с резиновыми кольцами. Через центральное отверстие в валах двигателя и шпинделя пропускается буровой раствор.

Для снижения частоты вращения долота и повышения вращающегося момента, подводимого к долоту, применяют редукторы-вставки, устанавливаемые между двигателем и шпинделем.

Технические характеристики основных электробуров приведены в табл. 7.4, а электробуров с редукторами-вставками — в табл. 7.5.

Рис. 7.13. Бурильная труба с двухпроводной кабельной секцией: 1 — двухконтактный стержень; 2 — опора стержня; 3 — ниппель замка; 4 — бурильная труба; 5 — двужильный шланговый кабель; 6— муфта замка; 7 — сухарь; 8 — опора муфты; 9— лвух-контактная муфта

Правила эксплуатации электробуров. Каждый электробур, поступающий на буровую установку, снабжается рейсовым паспортом. Паспорт является приемосдаточным документом как для буровой установки, так и для прокатно-ремонтной базы.

Перед навинчиванием долота на вал электробура проверяется осевой люфт вала шпинделя. Перед каждым спуском в скважину электробур осматривают внешне, проверяют затяжку клапанов, пробок и положение поршня компенсатора в шпинделе по расстоянию между витками пружины, наличие и давление масла в компенсаторах двигателя и шпинделя.

Контактный стержень очищают, тщательно промывают касторовым маслом, затем проверяют сопротивление изоляции обмотки двигателя относительно корпуса. После проверки изоляции на электробур навинчивают устройство контроля изоляции, а затем центратор и УБТ.

Для нормальной эксплуатации электробуров и токоподвода буровая бригада должна быть обеспечена: двухнедельным запасом чистого сухого касторового масла; приспособлением для очистки, промывки, смазки этим маслом контактных соединений; комплектом инструмента для обслуживания клапанов и пробок; приспособлением для измерения количества масла в электробуре; маслозаправщиком для закачки масла в шпиндель с двухнедельным запасом машинного масла (авиамасла); запасными токоприемниками и кабельными секциями ведущей трубы; УБТ; центратором; устройством контроля изоляции; маслозаправщиком для закачки трансформаторного масла в двигатель электробура; болтами и пружинными шайбами для крепления токоподвода; калибрами для проверки контактных соединений.

Рис. 7.14. Электробур:

/ — корпус статора; 2 — пакет магнитопроводной стали ротора; 3 — вал двигателя; 4 — верхняя лобовая часть обмотки статора; 5 — верхний клапан двигателя; 6 — верхний сальник двигателя; 7 — верхний соединительный корпус статора двигателя; 8— цилиндр компенсатора; 9— пружина; 10— поршень компенсатора; II — резиновая диафрагма компенсатора двигателя; 12 — переводник под элеватор; 13 — контактный стержень кабельного ввода; 14 — корпус шпинделя; /5 — нижний соединительный корпус статора; 16, 25 — пробка; 17 — нижний сальник двигателя; 18 — нижний подшипник двигателя; 19 — нижняя лобовая часть обмотки статора; 20 — секция ротора двигателя; 21 — промежуточный подшипник двигателя; 22 — промежуточный пакет статора из немагнитного материала; 23 — шарнирная втулка; 24 — зубчатая муфта; 26 — верхний радиальный подшипник; 27 — упорный подшипник; 28 — наружная обойма распределителя осевой нагрузки; 29 — внутренняя обойма распределителя осевой нагрузки; 30 — поршень компенсатора шпинделя; 31 — пружина компенсатора; 32 — нижний радиальный подшипник; 33 — клапан; 34 — сальник шпинделя; 35 — вал шпинделя; 36 — переводник на долото

Таблица 7.4 Технические характеристики основных электробуров

Электробур	Диаметр электробура, мм	Длина, м	Мощность номинальная, кВт	Напряжение номинальное, В	Частота вращения долота, об/мин	Момент вращения, кН • м		КПД, %	Cos ф	Масса, кг
						номинальный	максимальный
Э290-12	290	14,02	240	1750	455	5,10	11,0	72,0	0,670	5100
Э240-8	240	13,40	210	1700	690	2,97	7,6	75,0	0,660	3600
Э215-8М	215	13,93,	175	1550	680	2,50	6,50	72,0	0,690	2900
Э185-8	185	12,5	125	1250	676	1,80	3,6	67,5	0,660	2050
Э170-8М	170	12,145	75	1300	695	1,10	2,4	63,5	0,630	1800
Э164-8М	164	12,305	75	1300	685	1,10	2,4	61,0	0,625	1650

Примечание. Максимальный момент указан при длине токоподвода L = О с учетом падения напряжения в обмотке трансформатора.

Бурильные трубы с кабельными секциями, доставляемые на буровую установку, подвергаются (на буровой) профилактическому осмотру, проверке креплений кабельных секций в бурильных трубах и проверке сопротивления изоляции.

Трубы с дефектами к бурению не допускаются.

При спуске и подъеме необходимо тщательно промывать водой контактные соединения секций кабеля и смазывать их горячим касторовым маслом.

После подъема электробур устанавливают на элеватор для проверки положения поршней в лубрикаторах и сопротивления изоляции двигателя. По разности уровней положения поршней до спуска и подъема электробура определяют расход масла. Положение поршней в лубрикаторах отмечают в паспорте. Без записи о положении поршней нельзя судить о допустимости спуска электробура в очередное долбление. При каждом подъеме электробура проверяют также качество масла в нижней части шпинделя. В случае проникновения промывочной жидкости в шпиндель электробур спускать в скважину запрещено. Правила транспортировки электробуров и турбобуров аналогичны.

Особенности бурения электробурами. Основные особенности бурения электробуром следующие:

двигатель электробура получает питание непосредственно от бурового трансформатора по кабелю, проложенному внутри колонны бурильных труб. Электроэнергия подается с малыми потерями вследствие применения высокого напряжения;

мощность электробура практически не зависит от количества и свойств бурового раствора и глубины погружения электробура;

частота вращения вала электробура не зависит от количества и свойств бурового раствора и незначительно зависит от нагрузки;

количество прокачиваемого бурового раствора при электробурении определяется условиями нормальной очистки забоя независимо от мощности, развиваемой электробуром;

электробур — герметичная маслонаполненная машина, рабочие органы которой не подвержены действию абразивных частиц, содержащихся в промывочной жидкости. Поэтому характеристики электробура неизменны в течение всего срока его службы;

изменение момента сопротивления на долоте при бурении мгновенно отражается на изменении величины тока и мощности. Это дает возможность наблюдать по ваттметру за нагрузкой на долото, определять характер его работы, устанавливать степень износа и предупреждать аварии с долотом;

изменения тока и мощности, отражающие нагрузку на долото, дают возможность автоматизировать процесс бурения при максимальном использовании мощности, развиваемой электробуром;

отсутствие вращения бурильной колонны и особенности конструкции электробура позволяют при помощи специальной погружной аппаратуры в процессе бурения наклонных скважин осуществлять контроль за углом наклона и азимутом, а также устанавливать отклонитель в нужном направлении и корректировать его положение в процессе бурения.

Таблица 7.5 Технические характеристики электробуров с редукторами-вставками

Электробур	Диаметр электробура, мм	Длина, м	Мощность номинальная, кВт	Напряжение поминальное, В	Частота вращения долота, об/мин	Момент вращения, кН • м		Передаточное число редуктора-вставки	Масса, кг
						номинальный	максимальный
Э290-12	290	15,92	228	1750	145	15,30	24,60	3,15	5700
Э240-8Р	240	14,75	200	1700	230	8,50	21,50	3,00	3900
Э215-8МР	215	15,545	166	1550	230	7,10	15,00	3,00	3200
Э215-8Р	215	14,445	142	1250	220	6,30	10,80	3,00	3000
	215	13,81	142	1250	325	4,25	7,20	2,00	2900
Э185-8Р	185	14,40	119	1250	240	4,80	10,00	2,92	2300
Э170-8Р	170	12,925	62	1050	220	2,75	5,20	3,13	1800
Э164-8МР	164	14,09	71	1300	220	3,15	7,15	3,13	1900

Примечание. Электробуры могут собираться с двумя последовательно соединенными редукторами-вставками. При этом скорость вращения вала шпинделя снижается в / раз, и соответственно повышается вращающий момент на валу.

Многолетний опыт эксплуатации электробуров позволил определить наиболее целесообразные области их применения для бурения:

глубоких скважин с применением утяжеленных буровых растворов;

наклонно-направленных скважин;

разветвленно-горизонтальных скважин;

скважин с применением газообразных агентов;

опорно-технологических скважин.

Основные правила техники безопасности при бурении электробуром. Можно выделить следующие правила.

1. Все токоведущие части должны быть надежно изолированы или ограждены. Металлические детали, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей, заземлены. Надежность изоляции и заземления должна регулярно проверяться.

2. Наружный кабель, подводящий электрическую энергию к токоприемнику, должен прикрепляться к буровому шлангу.

3. Буровую вышку необходимо оборудовать устройством видимого разрыва (сигнальным устройством, показывающим разорвана наземная питающая цепь электробура или нет).

4. В питающей цепи электробура должна быть и поддерживаться в исправном состоянии защитная аппаратура, срабатывающая при увеличении тока больше допустимого значения.

5. Перед обслуживанием токоведущих частей (токоподъемника, кабеля и т.д.) необходимо обязательно убедиться в отсутствии напряжения на них. Кроме того, необходимо соблюдать все правила техники безопасности, относящиеся к бурению скважин на нефть, газ.