Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности

Примером таких аппаратов может быть кнопочный пост управления типа КУ-700 м/2 с ручным управлением (рис. 6.7), имеющий два кнопочных элемента, снабженных одним замы­ кающим и одним размыкающим контактами.

§32. Электрооборудование искробезопасное,

скварцевым заполнением и специального исполнения

Взрывозащищенность искробезопасного электрооборудова­ ния достигается тем, что токи и напряжения в цепях, где оно устанавливается, снижаются до таких значений, при которых мощность электрических разрядов (искрение, дуга, тлеющий разряд и др.) в нормальных и аварийных условиях недоста­ точна для воспламенения взрывоопасных смесей.

Конструктивно же искробезопасное электрооборудование не отличается от общепромышленного невзрывозащищенного электрооборудования, только отдельные части его могут быть заключены во взрывонепроницаемую оболочку.

Искробезопасное исполнение ввиду малых значений про­ пускаемой оборудованием мощности, которым соответствует энергия разрядов, недостаточная для воспламенения взрывча­ тых смесей, применяется для устройств слабого тока: устройств связи, контрольно-измерительной аппаратуры, регулирующей аппаратуры. Первая буква в обозначении оборудования этого исполнения И.

Электрооборудование с кварцевым заполнением выполня­ ется так, что оболочка с токоведущими частями засыпается кварцевым песком. Электрооборудование этого исполнения имеет первую букву обозначения К.

В электрооборудовании специального исполнения защита против взрыва обеспечивается применением специальных средств, отличных от средств, которые используются в рас­ смотренных шести исполнениях. В частности, к специальному исполнению можно отнести оборудование в оболочках с избы­ точным давлением инертного газа, оборудование с заливкой эпоксидными смолами и т. п. Электрооборудование этого ис­ полнения имеет первую букву обозначения С.

В нефтяной и газовой промышленности наиболее распро­ странено силовое электрооборудование в исполнениях: с взры­ вонепроницаемой оболочкой, повышенной надежности против взрыва, продуваемом под избыточным давлением, с заполне­ нием оболочки маслом.

Взрывозащита путем автоматического отключения от сети при любом конструктивном исполнении электрооборудования снимает напряжения с токоведущих частей при нарушении за­ щитной оболочки за время, исключающее воспламенение смеси. Первая буква обозначения этой взрывозащиты А.

231

Глава 7

Электрооборудование буровых установок

§ 34. Общие положения

бое— собственно бурения, наращивания колонны труб по мере углубления скважины, подъема труб для замены изношенного долота. Для выполнения этих операций, а также для крепления ствола скважины используют буровые установки, представляю­ щие собой сложный комплекс производственных механизмов. В состав этого комплекса входят подъемная система с индиви­ дуальными приводами для подъема, спуска и подачи инстру­ мента, буровые насосы, ротор, механизмы для приготовления и очистки бурового раствора, погрузочно-разгрузочных работ, обеспечения установки сжатым воздухом и пр. Основные (ро­ тор, буровая лебедка с талевой системой и буровые насосы) и вспомогательные механизмы буровой установки приводятся в действие от силового привода, тип которого выбирают в за­ висимости от условий бурения, конструкции механизмов и дру­ гих факторов.

Привод основных производственных механизмов может быть

(электрический на переменном или постоянном токе). При ав­ тономном приводе основных механизмов буровой установки вспомогательные механизмы оснащаются индивидуальными электроприводами.

В СССР около 25% буровых установок изготовляются с электроприводом основных механизмов, причем эти установки обеспечивают выполнение около 70% всего объема буровых работ. Опыт использования электропривода в СССР показал, что производительность буровых установок с электроприводом на 25—50% выше производительности аналогичных буровых установок с дизельным приводом. Это объясняется значительно более высокой надежностью и долговечностью электропривода по сравнению с дизельным, а также значительно лучшими ха­ рактеристиками электропривода (более высокими КПД и пе­ регрузочной способностью, удобством монтажа и демонтажа,

234

простотой кинематических схем, меньшей стоимостью эксплуа­ тации) .

За рубежом, в основном в США, развитию неавтономного привода препятствует неэкономичность применения в бурении централизованного электроснабжения. Однако вследствие уве­ личения глубин бурения скважин, широкого развития бурения на внешних и внутренних водоемах, потребности в передвиж­ ных установках и стремления к полной автоматизации процес­ сов бурения промышленность США начала выпускать буровые установки с дизель-электрическим приводом.. За последние годы 10% изготовляемых в США буровых установок оснаща­ ются дизель-электрическим приводом.

Число основных и вспомогательных механизмов и их элект­ ровооруженность определяются классом и назначением буровой установки. В настоящее время в нашей стране действует ОСТ 26-02-807—73, который регламентирует основные пара-

Таблица 7.1 Технические данные нормального ряда буровых установок

235

метры буровых установок. Согласно этого ОСТ предусматри­ вается выпуск восьми классов буровых установок, однако еще находится в эксплуатации большое число буровых установок, изготовленных в соответствии с более ранними стандартами. В ОСТ оговорены параметры, определяющие производитель­ ность основных механизмов, мощности, передаваемые на вал этих механизмов, а также характеристики буровых сооруже­ ний, вспомогательных агрегатов и др. Некоторые технические данные буровых установок согласно ОСТ 26-02-807—73 приве­ дены в табл. 7.1.

Наглядное представление о составе и расположении обору­ дования буровой установки дает рис. 7.1.

На основании вышки установлен ротор 1, предназначенный для вращения бурильного инструмента, поддержания и враще­ ния колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании. Для подъема и спуска бурильного инстру­ мента и обсадных труб и передачи вращения ротору 1 исполь­ зуется буровая лебедка 2 с приводными двигателями 4. Она может применяться также при различных вспомогательных операциях, особенно в случае отсутствия специальной вспомо­ гательной лебедки.

Привод ротора 1 может осуществляться через карданный вал или цепную передачу от приводного вала лебедки 2. Воз­ можен также индивидуальный привод ротора.

Буровые установки комплектуются автоматическим регуля­ тором подачи долота, исполнительный двигатель 16 которого кинематически связан с валом буровой лебедки. При эксплуа­ тации бывают случаи, когда из-за отсутствия электроэнергии, поломки приводных двигателей и других причин для предот­ вращения прихвата инструмент поднимают аварийным приво­ дом, функции которого выполняет двигатель 16. Он получает питание от двигатель-генератора 15, который в свою очередь питается от аварийной дизель-электростанции 8.

( В привышечных сооружениях установлены два буровых на­ соса 12 с приводными двигателями 11, обеспечивающие подачу 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 — вибросита, кран-балка, водяной насос и др.— оснащаются индивидуальным электро­ приводом. Для перемещения и расстановки свечей имеется ав­ томат спуско-подъема с электрическими приводами перемеще­ ния тележки и стрелы.

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

236

а дизель-электростанции, вспомогательных механизмов и авто­ матического регулятора подачи долота — в станциях 5, 6 и 9. Управляется буровая установка с пульта бурильщика 17.

В непосредственной близости от буровой установки монти­ руется распределительное устройство 6 кВ 7, в котором кроме ячеек комплектного распределительного устройства могут быть установлены также понижающие трансформаторы.

В СССР 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 элект­ робуром.

§ 35. Распределение электроэнергии на буровых установках

Буровые установки с неавтономным приводом основных ме­ ханизмов, предназначенные для работы в электрифицирован­ ных районах (БУ-75БрЭ, «Уралмаш-125БЭ» и «Уралмаш-4Э»), получают питание от одной линии напряжением 6 кВ, а буро­ вые установки БУ-5000 ЭИ и БУ-6500Э — от двух ЛЭП 6 кВ. Для распределения электроэнергии на этих установках исполь­ зуются унифицированные распределительные устройства 6 кВ КРНБ-6У, состоящие из шести ячеек, и пусковые устройства ПБГ-6 наружной установки.

Варианты схем распределения электроэнергии на буровой установке приведены на рис. 7.2. От воздушной линии 6 кВ напряжение подводится, как правило, отдельными ответвле­ ниями: к ячейке № 1 трансформатора ТС вспомогательных приводов — непосредственно от линии, к ячейке ввода № 3 — через установленный на концевой опоре воздушной линии разъ­ единитель. В ячейке № 1 установлены разъединитель и предо­ хранители для включения и защиты трансформатора ТС пита­ ния приводов вспомогательных механизмов установки.

В ячейке № 2 установлены разъединитель, измерительный трансформатор напряжения 77/, контрольно-измерительная ап­ паратура и вентильный разрядник. Защита трансформатора ТН осуществляется предохранителями, а включение — разъеди­ нителем.

Благодаря наличию разъединителя перед ячейкой № 3 ввода трансформатор ТС и измерительные приборы могут по­ лучать питание при снятом с остальных ячеек напряжении, что создает удобство для обслуживания распределительного уст­ ройства и при ремонтных работах.

В ячейке № 3 установлены разъединитель и масляный вы­ ключатель ВМ ввода, через который подается напряжение на шины ячеек № 4, 5 и 6 питания двигателей основных механиз­

238

мов. Ячейки № 4 и 5, служащие для включения синхронных двигателей буровых насосов, содержат разъединители, а также нереверсивные вакуумные контакторы б кВ.

В ячейке № 6, предназначенной для включения приводного двигателя буровой лебедки, установлены разъединитель и два вакуумных контактора высокого напряжения, включенные по реверсивной схеме.

Рис. 7.2. Схемы распределения электроэнергии на буровых ус­ тановках:

и СДА — синхронные двигатели при­ вода насосов, лебедки и преобра­

стоянного тока для питания при­ водов насоса и ротора

В отличие 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 комплект электрооборудования включено пусковое устрой­ ство ПБГ-6, по схеме и конструкции идентичное ячейке № 6 распределительного устройства КРНБ-6У Питание на пуско­ вое устройство подается воздушной перемычкой с ячейки № 6 распределительного устройства.

Распределительные устройства КРНБ-6У для всех буровых установок с электроприводом идентичны по схеме и различа­ ются только параметрами защитных элементов. Все разъедини­ тели ячеек снабжены заземляющими ножами. Во всех ячейках, за исключением ячейки № 1, и в пусковых устройствах ПБГ-6 установлены трансформаторы тока, предназначенные для пита­

239

ния катушек реле максимального тока и электроизмерительных приборов.

Реле максимального тока, установленные во вводной ячейке и в ячейках питания электродвигателей, настраивают таким образом, чтобы при перегрузке двигателей отключался соответ­ ствующий контактор, а при коротких замыканиях — вводный масляный выключатель. Такая селективность действия защиты обеспечивает предохранение контакторов от разрыва токов ко­ роткого замыкания.

Ячейки КРНБ-6У и ПБГ-6 комплектуют аппаратурой высо­ кого напряжения.

Технические данные аппаратов высокого напряжения

Учет активной и реактивной энергии осуществляется счетчи­ ками, установленными в ячейках № 1 и 3.

Таблица 7.2

Технические данные трансформаторов для буровых установок

Тип трансформатора

240