Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности

бурового раствора в скважину. Для снабжения установки сжа­ тым воздухом служат компрессоры с приводными двигате­ лями 13.

Для торможения подъемного вала буровой лебедки 2 в про­ цессе спуска инструмента используется вспомогательный тор­ моз 3 (гидравлический или электромагнитный). Вспомогатель­ ные механизмы буровой установки (вибросито, кран-балка, водяной насос и др.) оснащаются индивидуальным электропри­ водом. Для перемещения и расстановки свечей имеется автомат спуско-подъема с электрическими приводами перемещения те­ лежки и стрелы.

Аппаратура управления двигателями лебедки смонтирована в станциях управления 14, буровых насосов — в станциях 10,

13

а дизель-электростанции, вспомогательных механизмов и ав­ томатического регулятора подачи долота — в станциях 9,

Внепосредственной близости от буровой установки монти­ руется распределительное устройство (РУ) 6 кВ 7, в котором, кроме ячеек, могут быть установлены также понижающие трансформаторы.

ВСССР бурение скважин осуществляется вращательным способом, при котором долото приводится во вращение с по­ верхности ротором через колонну бурильных труб или с по­

мощью погружных двигателей, турбобуров или электробуров. В последнем случае комплект буровой установки дополняется понижающим трансформатором и станцией управления элек­ тробуром.

2. ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

БУРОВЫХ УСТАНОВОК

С точки зрения надежности электроснабжения, согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), электрифици­ рованные буровые установки при бурении на глубину более 4500 м и в сложных геологических условиях на меньшую глу­ бину, а также буровые установки на море относятся к потре­ бителям первой категории.

Буровые установки при бурении до 4500 м в неосложнен­ ных геологических условиях относятся к потребителям второй категории. [

Для присоединения электрических нагрузок буровых уста­ новок строятся воздушные линии электропередачи напряже­ нием 110; 35; 6(10) кВ и понизительные трансформаторные подстанции 110/35/6; 110/6(10); 35/6(10) кВ с трансформаторами мощностью 6,3; 4 или 2,5 МВ • А (рис. 3). На месторождениях Западной Сибири применяются временные кабельные линии электропередачи, выполненные кабелем КШВГ-6 или АВПБ-6, который прокладывают по поверхности земли (болот) в лотках. Отдельные отрезки кабеля соединяют в воздушных кабельных коробках, внутри которых осуществляется «сухая» разделка концов кабеля.

Буровые установки с неавтономным приводом основных ме­ ханизмов (БУ-75БрЭ, «Уралмаш-125БЭ» и «Уралмаш-4Э»), предназначенные для работы в электрифицированных районах, получают питание от одной линии напряжением 6 кВ, а буровые установки БУ-5000ЭУ и БУ-6500Э — от двух ЛЭП 6 кВ. Для распределения электроэнергии на этих установках используются унифицированные распределительные устройства высокого на­

14

пряжения типа КРНБ-6У, состоящие из шести ячеек, и пуско­ вые устройства ПБГ-6 наружной установки.

[Для буровых установок, имеющих установленную мощность электрооборудования более 3000 кВт и удаленных более чем на 5—6 км от источника электронергии, целесообразно применять схему глубокого ввода, т. е. напряжение 110—35 кВ подавать непосредственно к буровой установке. По схеме глубокого ввода при буровой установке сооружают трансформаторную подстан­

чиками срабатывания в каждой фазе, трехполюсный разъедини­ тель РЛНДЗ-2-35/1000 с двусторонними заземляющими ножами и ручным приводом ПРН-220М, масляный выключатель типа С-35 (ВТ-35) со встроенными трансформаторами тока и приво­

дом ПП-67К- Блок 2 силового трансформатора содержит силовой транс­

форматор ТОНБ-4000/35 мощностью 4000 кВ • А. Трансформа­ тор оснащен консерватором, газовым реле с двумя парами контактов, термосифонным фильтром. Температуру трансформа­ торного масла контролируют ртутный термометр и термометри­ ческий сигнализатор.

Блок 3 распределительного устройства 6 кВ содержит семь ячеек (ячейка ввода, ячейка трансформатора собственных нужд

тических конденсаторов) и один шкаф для запасных частей, монтерского инструмента и защитных средств. Стены распре-

15

делительного устройства б кВ выполнены двойными с заполне­ нием теплоизоляционным материалом, а само устройство оборудовано внутренним обогревом с ручным и автоматическим управлением.

Блок 4, состоящий из статических конденсаторов 6 кВ об­ щей мощностью 600 квар и двух разрядных конденсаторов, полностью закрыт металлическим кожухом.

Все блоки смонтированы на санях-основаниях, позволяю­ щих передвигать их волоком за трактором со скоростью до 5 км/ч. Блоки устанавливают на предварительно спланирован­ ной и засыпанной щебенкой площадке. Территория подстанции огораживается металлической сеткой-забором, а блоки-осно­ вания присоединяются к заземляющему контуру.

1 Z 3 4

I I

1 а

Рис. 4. Комплектная блочная трансформаторная подстанция

Кроме описанной подстанции, на нефтяных промыслах при­ меняют также двухтрансформаторные подстанции типа ST-7 производства ПНР.

Варианты схем распределения электроэнергии на буровой установке приведены на рис. 5. От воздушной линии 6 кВ на­ пряжение подводится, как правило, отдельными ответвлениями: к ячейке № 1 трансформатора ТС вспомогательных приводов — непосредственно от линии, к ячейке ввода № 3 — через уста­ новленный на концевой опоре воздушной линии разъединитель. В ячейке № 1 установлены разъединитель и предохранители для включения и защиты трансформатора ТС питания приво­ дов вспомогательных механизмов установки. В ячейке № 2 ус­ тановлены разъединитель, измерительный трансформатор на­ пряжения ТН, контрольно-измерительная аппаратура и вентиль­ ный разрядник. Защита трансформатора ТН осуществляется предохранителями, а включение — разъединителем.

Через разъединитель перед ячейкой № 3 ввода трансформа­ тор ТС и измерительные приборы могут получать питание при

16

снятом с остальных ячеек напряжении, что создает удобство для обслуживания распределительного устройства и при ре­

монтных работах.

В ячейке № 3 установлены разъединитель и масляный либо вакуумный выключатель ВМ ввода, через который подается напряжение на шины ячеек № 4, 5 и 6 питания двигателей основных механизмов. Ячейки № 4 и 5 для включения син­ хронных двигателей буровых насосов имеют разъединители,

6

1603»; ТС — силовой трансформа­ тор для питания вспомогательных приводов; ТН — измерительный трансформатор напряжения; СДН, СДЛ и СДА — синхронные двига­ тели привода насосов, лебедки и преобразовательного агрегата; АДН и АДЛ — асинхронные дви­

а также нереверсивные вакуумные контакторы напряжением

6кВ.

Вячейке № 6, предназначенной для включения приводного двигателя буровой лебедки, установлены разъединитель и два вакуумных контактора напряжением 6 кВ, включенные по ре­ версивной схеме.

Вотличие от однодвигательного привода лебедки буровой установки БУ-75БрЭ на установках «Уралмаш-125БЭ» и «Уралмаш-4Э» предусмотрено по два электродвигателя ле­ бедки, в связи с чем для управления вторым двигателем в ком­ плект электрооборудования включено пусковое устройство ПБГ-6, по схеме и конструкции идентичное ячейке № 6 рас­ пределительного устройства КРНБ-6У. Питание на пусковое устройство подается воздушной перемычкой с ячейки № 6 распределительного устройства.

17

Распределительные устройства КРНБ-6У для всех буровых установок с электроприводом идентичны по схеме и различа­ ются только параметрами защитных элементов. Все разъеди­ нители ячеек снабжены заземляющими ножами. Во всех ячей­ ках, за исключением ячейки № 1, и в пусковых устройствах ПБГ-6 установлены трансформаторы тока, предназначенные для питания катушек реле максимального тока и электроизме­ рительных приборов.

Реле максимального тока, установленные во вводной ячейке и в ячейках питания электродвигателей, настраивают таким образом, чтобы при перегрузке двигателей отключался соот­ ветствующий контактор, а при коротких замыканиях — выклю­ чатель ввода. Такая селективность действия защиты обеспе­ чивает предохранение контакторов от разрыва токов корот­ кого замыкания.

Технический учет активной и реактивной энергии осущест­ вляется счетчиками, установленными в ячейках № 1 и 3.

Поскольку буровая лебедка установки «Уралмаш-4Э» имеет двухдвигательный привод, осуществляемый двигателями на напряжение 500 в, в этой установке применены понижающие трансформаторы, монтируемые на трансформаторной подстан­ ции буровой установки вблизи РУ 6 кВ. Трансформаторы под­ ключают к ячейке № 6 распределительного устройства КРНБ6У и к пусковому устройству ПБГ-6 вместо приводных двига­ телей лебедки.

Технические данные трансформаторов для буровых устано­ вок приведены в табл. 3.

Технические данные вакуумных контакторов, монтируемых в ячейках КРНБ-6У и ПБГ-6

Для бурения на море выпускаются шкафы серии КРУБ, монтируемые в виде комплектного блока, исполнения Ml, с об­ щей крышей и коридором обслуживания. Электрическая схема блока обеспечивает ввод электроэнергии от двух ЛЭП 6 кВ и взаимное резервирование ячеек. Питание от каждой линии по­ дается на свою секцию распределительного устройства. При нормальной работе питание подается по обеим линиям, рабо-

18

тающим раздельно или параллельно. При неисправности одной из линий питание на обе секции подается от другой линии. В этом случае могут включаться в работу любые потребители энергии. Автоматическое включение резерва не предусмотрено, а необходимые переключения осуществляются вручную.

В случае неисправности одной из секций распределительного устройства эту секцию и соответствующую линию отключают для проведения ремонта. Буровая установка может работать с неполной производительностью, так как от любой секции могут питаться один двигатель лебедки, насоса и трансформа­ тор питания вспомогательных механизмов.

Таблица 3

Технические данные трансформаторов для буровых установок

Тип трансформатора

В связи с ростом мощностей двигателей основных механиз­ мов, а также вследствие перевода нефтепромысловых сетей на напряжение 10 кВ в новых районах буровые установки пита­ ния по ЛЭП 10 кВ, для чего сооружают подстанцию 10/6 кВ.

Двигатели и трансформаторы присоединяют к ячейкам рас­ пределительного устройства шланговыми кабелями. Аналогично выполняют и соединения между остальными элементами элек­ трооборудования.

Для бурения разведочных скважин, как правило, применя­ ются буровые установки с приводом от двигателей внутреннего сгорания. Однако их эксплуатация требует значительных капи­ тальных и эксплуатационных затрат. В связи с выпуском мо­ бильных газотурбинных электростанций типа ПАЭС (табл. 4)

19

появилась возможность электроснабжения буровых установок от автономных источников электроэнергии.

Буровые предприятия, расположенные на Крайнем Севере, успешно эксплуатируют газотурбинные электростанции, работа­ ющие на природном или попутном газе. После сдачи в эксплуа­ тацию первых разведочных скважин, пробуренных станками на дизельном приводе, на промысле устанавливают газотурбинные электростанции, причем их число зависит от числа одновре­ менно работающих буровых установок, их мощности и коэффи-

Таблица 4

Технические данные передвижных автоматизированных газотурбинных электростанций

Тип электростанции

Показатели

циента спроса потребителей электроэнергии. В этих электро­ станциях применены шестиполюсные синхронные генераторы трехфазного переменного тока 50 Гц, 6300 В. Оборудование ПАЭС (рис. 6) размещается в одном фургоне, где устанавли­ вают газотурбинный двигатель, генератор, блок маслотоплив­ ных коммуникаций, распределительное устройство 6 кВ, содер­ жащее пять ячеек (с трансформатором собственных нужд, с аппаратурой отходящего фидера и ввода, с трансформатором напряжения и с разрядником), пульт управления и топливный бак.

На буровых установках, эксплуатируемых в неэлектрифицированных районах, в качестве источника питания трехфаз­ ным переменным током электроприводов вспомогательных ме­ ханизмов, систем освещения и электрообогрева применяют ди- зель-электрические агрегаты мощностью 50—200 кВт. Такие же агрегаты применяют и на буровых установках в электрифици­ рованных районах в качестве аварийного источника электро­ снабжения.

Дизель-электрический агрегат (табл. 5) состоит из дизеля, синхронного генератора со статической системой возбуждения

20