Требования к электроприводу ротора БУ

ЭП ротора может быть групповым и индивидуальным.

Групповой привод служит одновременно и для лебедки, и для обеспечения вращения ротора.

Требования к ЭП ротора буровой установки:

1.Должен иметь мягкую мех хар-ку.

2.Должен иметь минимальный момент инерции вращающихся частей.

3.Должен иметь небольшую кратность максимального момента.

4.Должен иметь реверс.

Повышению эффективности привода ротора способствует применение элмагнитных муфт различных конструкций, устанавл-мых между двигателем и ротором и служащим для передачи вращения от ведущего вала к ведомому. Пуск и регулирование частоты вращения ротора связаны с потерями энергии в элмагнитной муфте, приводящими к её нагреву.

Элмагнитные муфты позволяют:

- регулирование частоты вращения ротора в относительно небольшом диапазоне, опр-мом допустимыми потерями в муфте. Для расширения диапазона регулирования частоты вращения могут использоваться муфты с водяным охлаждением;

- ограничение передаваемого момента и защиту бурильных труб от поломки;

-плавное закручивание и раскручивание бурильных труб;

-дают возможность кратковременного получения высокого значения момента на низкой скорости при ликвидации аварий;

- снижение частоты включения и отключения электропривода.

Следующие виды элмагнитных муфт: электромагнитные муфты скольжения, индукционные элмагнитные и элпорошковые муфты.

Режим работы приводного двигателя ротора продолжительный, а мощность, складывается из мощности потерь в механизмах привода, установленных на поверхности, из мощности, необходимой для холостого вращения колонны бурильных труб в скважине, а также мощности на долоте.

Мощность холостого хода вращения колонны бурильных труб зависит от частоты вращения, длины и диаметра бурильных труб, качества промывочной жидкости, диаметра и кривизны скважины. Среднее значение мощности на долоте зависит от осевой нагрузки на долото, угловой скорости инструмента, количества и качества промывочной жидкости, типа, размера и состояния долота, а также свойств разбуриваемых пород.

Мощность на долоте можно также определить по удельному расходу мощности на единицу площади забоя, которая для роторного бурения принимается равной 35-150 Вт/см².

Мощность потерь в механизмах привода зависит от типа, состояния оборудования и частоты вращения.

Передача энергии долоту с поверхности через колонну бурильных труб вызывает значительные потери мощности и снижает КПД всего процесса бурения, особенно при больших глубинах.

В процессе бурения неоднородных пород момент сопротивления непрерывно изменяется. Колебания момента сопротивления на долоте передаются с высокой скоростью по колонне стальных бурильных труб приводному двигателю ротора в виде упругих волн кручения, продольных колебаний и других возмущений.

В результате отражения волн кручения, вызванных заклиниванием долота, напряжения кручения могут вызвать поломку труб. Напряжения кручения в трубах при мягкой механической характеристике привода будут меньше, чем при жесткой. При заклинивании долота, когда низ колонны бурильных труб неподвижен, а ротор продолжает вращаться, закручивая трубы, момент двигателя может достигать макс значения. Чтобы ограничить при этом напряжение кручения в трубах, следует ограничить момент от двигателя к ротору. Этого можно достигнуть, применяя двигатель с кратностью максимального момента .

С заклиниванием долота связан и процесс передачи колонне бурильных труб кинетической энергии, запасенной во вращающихся частях поверхностного оборуд-ния привода ротора. Для уменьшения кинет энергии, передаваемой трубам, целесообразно иметь привод ротора с минимальным моментом инерции вращающихся частей.

Оптимальные значения частоты вращения ротора целесообразно определять экономическим расчетом исходя из минимальной стоимости 1 м проходки скважины.

Как показал опыт эксплуатации БУ, бесступенчатое регулирование частоты вращения ротора при бурении глубоких скважин в диапазоне 5:1-7:1 может обеспечить увеличение мех скорости бурения до 30 % и рейсовой скорости до 20 %. Регулировать частоту вращения целесообразно при постоянном моменте. Привод должен иметь оперативный реверс для аварийных и вспомогательных работ.

В БУ, рассчитанных на небольшие глубины бурения и ранних лет выпуска, применяется групповой ЭП лебедки и ротора. При этом приводные двигатели при роторном бурении оказываются недогру-женными, т.к. приводная мощность лебедки больше приводной мощности ротора.