2. Приводы буровых установок.

Электропривод переменного и постоянного тока. Независимо от рода тока компоновка многодвигательных электроприводов зависит от типа передачи и способа блокирования.

На рис. 23.24 приведена схема блокирования электродвигателей пере­менного или постоянного тока. Каждая из этих схем имеет преимущества и недостатки, и выбор той или иной компоновки зависит от ряда факторов.

1. Допустимая мощность, передаваемая трансмиссией на промежуточ­ный вал. Если мощность двигателей меньше допустимой для трансмиссии, то предпочтительнее схема на рис. 23.24, а с одной передачей и соосным блокированием двух двигателей общим валом. Если допустимая мощность для трансмиссии меньше мощности двух двигателей, то предпочтительнее схема на рис. 23.29, б, где каждая из трансмиссий передает мощность одно­го двигателя на общий трансмиссионный вал.

2. Допустимая частота вращения блокирующей трансмиссии. Если час­тота вращения двигателя превышает значение, допустимое для трансмис­сии, то предпочтительна схема на рис. 23.24, в, где блокирование выполне­но зубчатым редуктором, для которого допустимая частота вращения боль­ше частоты вращения двигателей.

3. Мощность двух двигателей недостаточна. В этом случае можно ис­пользовать третий двигатель (рис. 23.24, г) с передачей мощности отдельной трансмиссией на общий вал.

Электродвигатели постоянного тока и реже асинхронные переменного тока блокируют (до четырех) на одну трансмиссию. Это позволяет варьи­ровать мощность, обеспечивать необходимую надежность и снижать махо­вые массы, что увеличивает гибкость силового привода.

Возможность вала электродвигателя вращаться в любую сторону упро­щает конструктивное решение трансмиссии и не требует передачи обрат­ного хода.

В буровых установках для скважин глубиной до 7000 м применяют си­ловой электромашинный привод постоянного тока лебедки и буровых на­сосов. В этих случаях лебедка приводится от двух соосно сблокированных электродвигателей постоянного тока мощностью 800 кВт каждый, с номи­нальной частотой вращения 1100 мин"¹ (напряжение 830 В, сила тока 960 А). Буровые насосы имеют индивидуальный привод от таких же электродвигателей, с питанием их от шести генераторов, последовательно сбло­кированных соосно по два и приводимых от трех дизелей.

Рис. 23.24. Схемы блокирования электродвигателей:

а — соосное расположение двух двигателей, блокирование общим валом; б — соосное распо­ложение, блокирование гибкой связью двух двигателей на трансмиссионный вал; в — парал­лельное блокирование двух двигателей зубчатой передачей; г — соосное расположение, ком­бинированное блокирование; 1 — гибкая связь — цепная или клиноременная передача; 2 — трансмиссионный вал лебедки или насоса; 3 — передача на исполнительный механизм; М — электродвигатель

Электродвигатели постоянного тока большой мощности следует соеди­нять с трансмиссией непосредственно, так как они допускают пуск под на­грузкой. Мощные электродвигатели переменного тока, обладая большой маховой массой якоря, при пуске под нагрузкой требуют больших пуско­вых токов; при этом возникают большие динамические нагрузки вследст­вие малого периода разгона. В таких случаях необходимо устанавливать между двигателем и трансмиссией фрикционную муфту, что улучшает пус­ковые качества. В этих случаях целесообразно применять также электро­динамические или гидравлические муфты взамен фрикционных. Эти муф­ты при скольжении 15-30 % улучшают параллельную работу насосов, и применение их в ряде случаев более рационально, однако все эти устрой­ства усложняют трансмиссию по сравнению с приводом от электродвигате­ля постоянного тока.

При необходимости передачи больших мощностей между валами для уменьшения массы, размеров и мощности, передаваемой каждой переда­чей, применяют привод от соосно расположенных, но несблокированных между собой двух электродвигателей, передающих на трансмиссионный вал мощность двумя цепными или клиноременными передачами. Такие конструкции начали применять в связи с созданием электродвигателей с охлаждением. Например, при таком решении удается в 1,5—2 раза умень­шить массу блока двигатель - насос, установив двигатель под насосом или за ним. Это обеспечивает большую компактность конструкции, что особен­но важно при ограниченности площади, например для плавучих буровых установок или установок для кустового бурения. Недостаток такой конст­рукции — небольшое расстояние между осями валов двигателя и насоса ипочти вертикальное расположение цепной трансмиссии, что снижает ее долговечность.

Пример параллельного блокирования четырех электродвигателей по­стоянного тока на общий вал привода лебедки приведен на рис. 23.25. Дви­гатели сблокированы через редуктор с зубчатой шевронной передачей по два с каждой стороны от барабана буровой лебедки. Это конструктивное решение удачное, так как не требуются коробка передач и фрикционные муфты между двигателями и блокирующим редуктором.

Привод от ДВС. В буровых установках, рассчитанных на бурение сравнительно неглубоких скважин (1000-1500 м), рекомендуют применять блок из одного-двух двигателей общей мощностью до 600 кВт. При этом оси ДВС и валов лебедок следует располагать параллельно во избежание применения конических зубчатых передач. В буровых установках для бу­рения глубоких скважин три или четыре двигателя располагают линейно или группами также параллельно осям валов лебедки. Поперечное распо­ложение более двух двигателей усложняет конструкцию трансмиссии и компоновку оборудования буровой установки.

Рис. 23.25. Привод буровой лебедки от четырех электродвигателей постоянного тока мощно­стью по 750 кВт, сблокированных зубчатыми передачами:

1 — вертлюг подачи воды к тормозу лебедки; 2 — инерционный тормоз двигателя; 3 — зубча­тый редуктор; 4 — вентилятор охлаждения; 5 — барабан лебедки; 6 — вал барабана лебедки; 7 — электродвигатель постоянного тока; 8 — рама

На рис. 23.26 даны схемы блокирования двигателей, применяемые в силовых приводах. Недостаток схемы с линейным расположением двух двигателей и приводом насоса от общего вала (рис. 23.26, а) - передача всей мощности через привод общего вала насосов. На рис. 23.26, б приведена аналогичная схема линейного расположения четырех двигателей с раздельный отбором мощности на привод каждого насоса. Привод, выполненный по этой схеме, более маневренный. Такие схемы целесо­образно применять в силовых приводах с четырьмя двигателями. При двух и трех двигателях лучше использовать первую схему, при четырех -вторую.

В мощных установках ДВС лучше блокировать цепными передачами, а в установках небольшой мощности - клиноременными. При желании из­бежать цепных передач или уменьшить их число силовые блоки выполняют по схемам на рис. 23.26, виг.

Двигатели можно блокировать карданными и зубчатыми передачами [рис. 23.26, в). При быстроходных ДВС для снижения скоростей движения цепей применяют зубчатые редукторы (рис. 23.26, г), однако это усложняет конструкцию.

По схеме на рис. 23.26, д четыре двигателя сблокированы в виде от­дельных двухдвигательных блоков с передачей мощности к коробке кар­данными валами. В этой схеме двигатели имеют правое и левое направле­ния вращения, что применять не рекомендуют, так как при этом нужны ДВС специальною исполнения. В двигателях с одним направлением враще­ния в одной из блокирующих передач используют зубчатые редукторы или поворачивают двигатели на 180⁰.

Блокирование двигателей коническими зубчатыми передачами и кар­данными валами (рис. 23.26, е) можно применять, когда отсутствуют каче­ственные цени.

Все механизмы силовых приводов для удобства монтажа необходимо монтировать на обшей сварной раме из нескольких продольных блоков, соединенных поперечными траверсами.

Во всех рассмотренных схемах можно использовать турбо- и электромуфты или турботрансформаторы.

Рис. 23.26. Схемы параллельного блокирования ЛВС в групповых приводах: / — ДВС; 2 — трансмиссии привода насоса; 3 — фрикционная муфта;4 — блокирующая трансмиссия; 5 — трансмиссия привода коробки передач; 6, 7 — трансмиссии привода лебед­ки («быстрая» и «тихая»);8 — коробка передач; 9 — карданный вал;10 — буровой насос;II — редуктор зубчатый конический

Комбинированный дизель-электрический привод.Для повышения общего КПД или увеличения мощности дизель-электрического привода в установках его можно выполнять комбинированным (рис. 23.28). В таком приводе буровые насосы приводится через турбомуфты от привода, в ко­тором дизели сблокированы цепной передачей. Генераторы мощностью 550 кВт каждый соединены непосредственно с валами дизелей и вращают­ся с частотой 1050 мин" . Лебедка, ротор и вспомогательный насос приво­дятся от электродвигателей постоянного тока, питаемых от этих генерато­ров. Такая конструкция более сложна, чем прямой привод насосов от элек­тродвигателей, однако по сравнению с полностью электрифицированной установкой позволяет повысить общий КПД.

Ряд технологических преимуществ силовых приводов постоянного то­ка, большая их надежность в эксплуатации и долговечность делают этот тин привода пригодным для буровых установок всех типов при различных глубинах бурения.

Рис. 23.28. Комбинированный дизель- электрогидравлический привод:

1— ДВС; 2 — вспомогательный насос; 3 — электродвигатель вспомогательного насоса; 4 — генератор постоянного тока: 5 — турбомуфта; 6 — буровой насос; 7 — цепная трансмиссия насоса;8 — фрикционная пневмомуфта;9 — пульт управления

Контрольные вопросы:

1.Сколько существует классов буровых установок?

2.Расскажите из каких частей состоит буровая установка для глубокого бурения.

3.Объясните схему блокирования электродвигателя

4. Какая конструкция у комбинированного дизель-электрический привода?

Литература

1. Аскеров М.М., Сулейманов А.Б. Ремонт скважин: Справ, пособие. — : Недра, 1993.

2. Ангелопуло O.K., Подгорнов В.М., Аваков Б.Э. Буровые растворы для осложненных условий. — М.: Недра, 1988.

3. Броун СИ. Нефть, газ и эргономика. — М: Недра, 1988.

4. Броун СИ. Охрана труда в бурении. — М: Недра, 1981.

5. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению: В 3 т.: 2-е изд., перераб. и доп. - М: Недра, 1993-1995. - Т. 1-3.

6.Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважи­на, Недра, 1990.

7.Варламов П.С Испытатели пластов многоциклового действия. — М: Недра, 1982.

8.Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложне­ний в бурении. 2-е изд., перераб. и доп. — М: Недра, 1984.

9. Геолого-технологические исследования скважин / Л.М. Чекалин, А.С. Моисеенко, А.Ф. Шакиров и др. — М: Недра, 1993.

10.Геолого-технологические исследования в процессе бурения. РД 39-0147716-102-87. ВНИИпромгеофизика, 1987.

Лекция 6

Тема:.

План:1. Оборудование для вращательного бурения и спускоподъемных операций.

2. Оборудование циркуляционного комплекса буровой установки.

3. Противовыбросовое оборудование.