1. Автоматическое регулирование подачи долота

Под подачей долота понимают последовательное опускание верхней точки бурильной колонны, осуществляемое в процессе разрушения породы. В установившемся режиме бурения скорость подачи долота V_под должна быть равна скорости разбуривания породы V_разб. Если V_под>V_разб, то возрастает нагрузка на забой, что повлечет искривление ствола скважины или поломку бурильных труб. Если V_под<V_разб, то нагрузка на забой уменьшается, что снижает скорость бурения. При регулировании долото подается на забой автоматически в зависимости от параметров, характеризующих режим бурения (давление на забой или ток статора бурового двигателя).

Автоматические регуляторы подачи долота бывают наземными или погружными. Наземные регуляторы разделяют на электромашинные, гидравлические и фрикционные. Электромашинные регуляторы РПДЭ-3, РПДЭ-7, РПДЭ-8 предназначены для поддержания режимов бурения скважин при турбинном и роторном бурении. Регуляторы обеспечивают режим поддержания заданного значения нагрузки на долото, и режим поддержания заданного значения скорости подачи или подъема инструмента. РПДЭ-7, РПДЭ-8 оснащены приводом по системе ТП-Д, а РПДЭ-3 – по системе Г-Д. Объектом регулирования (ОР) в автоматической системе является буровой инструмент в соприкосновении с породой. Входной величиной ОР служит скорость подачи, а выходной – нагрузка на долото. Регулятор включает в себя датчик веса, устанавливаемый на неподвижном конце талевого каната и служащий для измерения веса на крюке.

САР нагрузки на долото работает по принципу отклонения. Отклонение нагрузки от заданного значения через систему управления привода изменяет скорость подачи долота и восстанавливает нагрузку на долото до заданного значения.

В зависимости от грузоподъемности используются РПДЭ мощностью 55, 75, 90 кВт с ном. частотой вращения 1000-1180 мин^-1. Регулирование, используемое в РПДЭ, дает удовлетворительные результаты при проходке относительно мягких однородных пород. При бурении твердых пород возникают автоколебательные процессы из-за сложной зависимости между нагрузкой на долото и мех. скоростью подачи верхнего конца КБТ. Так же датчик веса снижает надежность работы привода.

2. Выбор приводных электродвигателей и электрооборудования бесштанговой насосной установки

Мощность погружного электродвигателя должна соответствовать пара­метрам выбранного насоса. Номинальные подача и напор, разви­ваемые насосом, должны соответствовать оптимальному дебиту скважины и полному напору, необходимому для подъема жид­кости.

Мощность (в кВт) на валу центробежного насоса: P=Q*H*ρ*9,81*10^-3/η_нас, где Q-подача насоса, м3/с; Н-напор, развиваемый насосом, м; r-плотность жидкости, кг/м³; hнас-КПД насоса.

Величины Q и H соответствуют точке пересечения характе­ристик насоса и скважины. В каталоге насосов указывается и соответствующий данному типу насоса электродвигатель. Обычно насос выбирают так, чтобы подача Q соответствовала оптимальному дебиту скважины. Если при этом напор Н равен полному напору, не­обходимому для подъема жидкости Нс, то скважина и насос бу­дут работать в оптимальном режиме. Если Нс>Н, то насос бу­дет работать с подачей, меньшей оптимального дебита сква­жины, и с низким hнас. Если Н >Нс, то насос будет работать с подачей, превышающей оптимальный дебит скважины. При этом к.п.д. насоса будет снижен, а большой приток жидкости в скважину может ухудшить условия ее эксплуатации.

Площадь сечения кабеля КРБК (КПБК) выбирают с уче­том потери напряжения в нем DUк. При этом индуктивное сопротивление кабеля может быть принято равным

х_к≈L*10^-4 Ом, где L - длина кабеля, м, а активное сопротивление

r=(164,5+0,7* θ)*L*10^-4/q Ом, где θ-ср. температура кабеля по всей длине, включая участки в скважине и на барабане; q - сечение жилы ка­беля, мм².

Потери напряжения (и мощности) в кабеле желательно сде­лать, возможно меньшими, но при этом увеличение площади се­чения кабеля ограничено поперечными размерами установки, допустимыми для примененной в скважине обсадной колонны.

Трансформатор выбирается таким образом, чтобы номи­нальный ток его вторичной обмотки был не менее рабочего тока двигателя, а ее напряжение при холостом ходе равнялось но­минальному напряжению двигателя, сложенному с потерей на­пряжения в кабеле и в трансформаторе