Глава IX

СИЛОВЫЕ ПРИВОДЫ БУРОВЫХ УСТАНОВОК

§ 1. Основные определения и требования

Силовым приводом буровой установки называется совокупность двигателей и регулирующих их работу устройств, осуществляю­щих преобразование топливной или электрической энергии в механическую, управление преобразованной механической энергией и передачу ее исполнительному оборудованию, насо­сам, ротору, лебедке и др.

Мощность (на входе в_ трансмиссию) характеризует основ­ные потребительские и технические свойства привода и явля­ется его классификационным (главным) параметром.

В зависимости от используемого первичного источника энер­гии приводы делятся на автономные, не зависящие от системы энергоснабжения, и неавтономные, зависящие от системы энер­госнабжения, с питанием от промышленных электрических сетей. К автономным приводам относятся двигатели внутрен­него сгорания (ДВС) с механической, * гидравлической или электропередачами. К неавтономным приводам относятся: асин­хронные и синхронные электродвигатели трехфазного перемен­ного тока с механической передачей; синхронные двигатели трехфазного переменного тока с гидравлической или электро­динамической передачей.

В соответствии с кинематикой установки привод может иметь два основных исполнения: индивидуальный и групповой. Индивидуальный привод широко распространей в установках с электродвигателями. При его использовании достигается вы/ сокая маневренность в компоновке ^размещении бурового обо­рудования на основаниях при монтаже.^Групповой привод при­меняют при двигателях внутреннего сгорания для уменьшения их числа.

Потребителями энергии буровой установки являются:

1. в процессе бурения — буровые насосы, ротор (при ро­торном бурении), устройства для приготовления и очистки бу­рового раствора от выбуренной породы; компрессор, водяной насос и др.;

2. при спуске и подъеме колонны труб — лебедка, компрес­сор, водяной насос и механизированный ключ.

Приводы также делятся на главные (приводы лебедки, бу­ровых насосов и ротора) и вспомогательные (приводы осталь­ных устройств и механизмов буровой установки). Мощность, потребляемая вспомогательными устройствами, не превышает 10—15% мощности, потребляемой главным оборудованием.

§ 2. Требования, предъявляемые к приводам буровых установок

Исходя из технологии бурения нефтяных и газовых скважин и учитывая условия, в которых эксплуатируются буровые уста- ноэки, можно сформулировать основные требования, которым должны отвечать современные силовые приводы.

В период непосредственного бурения привод насосов осу­ществляется от двигателей с постоянной нагрузкой в пределах 60—100% их суммарной номинальной мощности. Время непре­рывной работы двигателей при таком режиме колеблется от 45 мин до 8—10 ч и более. В процессе роторного бурения на вращение бурильных труб затрачивается мощность от 200 до 500 кВт. Во время спуско-подъемных операций двигатели имеют резко переменную нагрузку — от холостого хода до мак­симальной, причем нагрузки от минимума до максимума изме­няются через 2—3 мин, а в отдельных случаях и чаще. При таком режиме двигатель непрерывно работает до 10—12 ч. Во время вспомогательных работ (промывка скважины, наращи­вание колонны, смена долота и др.) двигатели, как правило, загружены не полностью.

Наиболее тяжелые условия создаются при ликвидации ава­рий в скважинах. В этих случаях привод эксплуатируется с резко переменными нагрузками, часто требуются реверс и пе­редача мощности, превышающая расчетную, ибо бурильщик всеми средствами стремится ликвидировать аварию.

Силовой привод иногда эксплуатируется при газопроявле­ниях в скважине; во избежание воспламенения газа или нефти дизели должны быть оборудованы искрогасителями, позволяю­щими в отдельных случаях работать при фонтанных проявле­ниях в данной скважине или вблизи фонтанирующей скважины. Силовые агрегаты на буровой в большинстве случаев устанав­ливают в дощатых сараях, которые не утепляют, за исключе­нием районов Сибири. Поэтому температура воздуха в таком помещении в зимнее время при остановке двигателей посте­пенно опускается ниже нуля, а в южных районах температура летом поднимается до +60° С.

Силовые приводы должны быть рассчитаны на полную дли­тельную загрузку при бурении и должны обеспечивать прове­дение спуско-подъемных операций на высоких скоростях. При их конструировании следует учитывать возможность примене­ния механизмов (турботрансформаторов, многорядных цепей и т. д.), способствующих улучшению технико-экономических показателей установок.

Конструкция двигателей должна обеспечивать легкость их запуска, предохранение двигающихся частей от попадания пыли, песка, надежную фильтрацию воздуха, масла и топлива, нормальный тепловой режим при колебаниях температуры на­ружного воздуха в широких пределах, а также допускать ос­мотр и замену быстроизнашивающихся его деталей и узлов.