Характеристика режима работы электропривода бурового насоса (БН)
Буровой насос служит для создания циркуляции промывочной жидкости, очищающей забой и передающей энергию турбине при турбинном способе бурения. Основными параметрами, хар-щими работу насоса, являются его подача Q и напор p, развиваемый при заданной подаче. Мощность привода насоса опр-ся произведением Q∙p. В бурении в основном применяются поршневые насосы со сменными цилиндровыми втулками, позволяющие в определенных пределах изменять подачу насоса. В зависимости от диаметра втулки будет изменяться подача насоса, а также предельно-допустимое давление на выходе насоса, снижающееся при увеличении диаметра втулки. Оптимальный режим работы насосной установки характеризуется постоянством развиваемой насосами мощности, равной номинальной Рн, то есть Рн=р·Q=const. Этому условию в координатах p-Q соответствует кривая, изображенная на рис. 11.
Рис. 11. График работы бурового насоса. Приблизиться к режиму постоянства мощности насоса при нерегулируемом приводе можно за счет применения цилиндровых втулок разного диаметра, однако мощность привода будет недоиспользована и двигатель насоса будет недогружен. Предположим, что бурение начинается в точке 1 при давлении на нагнетательном патрубке p < p5 втулкой диаметром D5. Продолжать работу втулкой диаметром D5 выше точки 2 нельзя, так как давление поднимается выше p5 (что недопустимо) и, кроме того, будет перегружен привод. Поэтому в точке 2 необходимо заменить втулку диаметром D5 на втулку диаметром D4. Тогда уменьшится подача насоса и пропорционально квадрату подачи снизится давление насоса. При замене втулки в точке 2 давление снизится скачком до давления, соответствующего точке 3. Если продолжать бурение с втулкой диаметром D4, то по мере углубления скважины давление в точке 4 достигнет p4, т.е. предельного значения, при котором необходимо заменить втулку диаметром D4 на втулку диаметром D3 и т.д. Следовательно, в случае нерегулируемого привода насосов и периодической замены втулок процесс протекает по отрезкам вертикальных прямых 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, 9-10. Увеличивая число типоразмеров втулок, можно только приблизиться к кривой pQ = const, но мощность привода будет использована не полностью. Важнейшим требованием к электроприводу насоса является возможность регулирования скорости вращения двигателя. Причем скорость необходимо регулировать не менее чем на 20-30 % вниз от ном при бурении и до 50 % при восстановлении циркуляции раствора. Требуемый диапазон регулирования частоты вращения БН обусловлен следующими технол-кими требованиями: 1. Возможностью плавного пуска БН как при отсутствии давления в нагнетательном трубопроводе, так и при противодавлении, создаваемом другим насосом. 2. Возможностью работы в большей части интервала скважины в режиме макс давления. 3. Облегчением процесса восстановления циркуляции жидкости. 4. Возможностью снижения уровня пульсаций давления в нагнетательном трубопроводе.
|
