УДК 622.242-83:622.276/279
НОВЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЗМОВ ДЛЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
М. Г. ЮНЬКОВ, доктор техн. наук В Н И Иэлектропривод
Научно-технический прогресс в нефтяной и газовой промышленности — базовых отраслях народного хозяйства, предопределяющих успешное осуществление Энергетической программы, обусловлен в определенной мере степенью электрификации производственных процессов и техническим уровнем нефтяной и газовой электроэнергетики.
В последние годы значительно усложнились условия бурения в связи с увеличением средних глубин бурения, смещением основных объектов бурения в труднодоступные районы, а также освоением нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе. За период с 1950 г. по настоящее время максимальные глубины бурения возросли более чем в четыре раза. В СССР установлен мировой рекорд глубины бурения (более 12 000 м). Установленная мощность электропривода на буровой установке возросла за этот период с 1200 до 12 400 кВт при централизованном энергоснабжении. Особые условия эксплуатации электрооборудования на морских буровых установках потребовали создания морского исполнения такого оборудования, а в ряде случаев и взрывозащищенного.
Задачи электротехнической промышленности при создании новых буровых установок всех классов заключаются не только в обеспечении этих установок необходимым электрооборудованием, но и в повышении производительности труда в бурении за счет реализации прогрессивных технических решений в части электропривода — внедрения регулируемых электроприводов, повышения надежности и качества, автоматизации технологических процессов.
Анализ структуры производства буровых установок для эксплуатационного и разведочного бурения показал, что за последние годы доля буровых установок с электрическим приводом возросла более чем вдвое и составляет свыше 60 % общего числа производимых установок. Себестоимость проходки скважин при бурении их установками с электроприводом на 10—15 % ниже, а скорость проходки в 1,5 раза выше, чем при бурении установками с дизельным приводом. Установки для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения отличаются значительным разнообразием, связанным не только с глубиной бурения, но с видом энергоснабжения, условиями транспортировки, степенью автоматизации и т. д.
В настоящее время создана новая номенклатура электрооборудования и комплектных электроприводов для всех классов буровых установок (таблица). Несмотря на многообразие структурных схем буровых установок найдено оптимальное техническое решение в части электропривода. Выбрано ограниченное количество типовых структур электропривода, применение которых на установках различных типоисполнений сводится к количественному изменению параметров используемого электрооборудования. Работы по унификации проведены на трех уровнях. На первом уровне унифицирована структура электротехнического комплекса, т. е. набор технических решений, обусловливающих совокупность необходимых качеств электропривода. Важнейшим критерием выбора структуры является схема электроснабжения буровой установки. На втором уровне на основе унифицированной структуры унифицированы типоразмеры применяемого электрооборудования. На третьем уровне обеспечена унификация базы комплектных устройств управления.
Вспомогательные электроприводы рис 1
Параметры | Насосы буровых установок | ||||||||||
Допускаемая нагрузка на крюке. кН | 800 | 1000 | 1250 | 1600 | 2000 | 2500 | 3200 | 4000 | 5000 | 6300 | 8000 |
Максимальная условная глубина бурения, м | 1250 | 1600 | 2000 | 2500 | 3200 | 4000 | 5000 | 6500 | 8000 | 10 000 | 12 500 |
Мощность электропривода бурового насоса. кВт | 300-375 | 300-375 | 475 | 475 — 750 | 475 — 750 | 475 — 750 | 600 — 950 | 600 — 950 | 1180 | 1180 | 1 180 — 1840 |
Мощность электропривода ротора, кВт, не более | 180 | 180 | 370 | 370 | 370 | 370 | 370 | 440 | 500 | 540 | 54 0 |
Мощность электропривода лебедки, кВт | 200 — 240 | 240 — 300 | 300 — 440 | 440 550 | 550 — 670 | 670 — 900 | 900—1 100 | 1 100 — 1475 | 1475-2200 | 2200 — 2950 | 2500 — 2950 |
Число электродвигателей лебедки | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Диапазон регулирования частоты вращения бурового насоса | Нерегулируемый | 1 : 5 | 1 .50 | ||||||||
Степень механизации СПО, % | 25 | 25 | 25 | 25 | 50 | 50 | 75 | 80 | 80 | 80 | 80 |
Род тока | Переменный | Постоянный | Постоянный | ||||||||
Типовая структура для электропривода переменного тока (рис. 1), предназначенного для эксплуатации в электрифицированных районах, ориентирована на применение частично регулируемых электроприводов главных механизмов на базе двигателей переменного тока. Индивидуальный электропривод роторного стола МР при необходимости выполняется регулируемым по системе «тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока».
Буровая установка питается через комплектное высоковольтное распределительное устройство КРУ. Для привода буровой лебедки используется асинхронный двигатель 6 кВ с тиристорным регулятором скольжения ТРС; для привода каждого из двух буровых насосов — асинхронный двигатель 6 кВ МН, регулируемый по системе асинхронного вентильного каскада АВК- Лебедка тормозится от электромагнитного тормоза индукционного типа ЭМТ, причем в последнем случае тормоз можно использовать в качестве пассивного регулятора подачи долота на забой. Активный регулятор подачи МП выполняется по системе «тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока». Вспомогательные электроприводы питаются от силового трансформатора 6/0,4 кВ
Электротехнические комплексы буровых установок различных классов с унифицированной структурой отличаются единичной мощностью электроприводов, числом ячеек КРУ, типом электромагнитного тормоза, наличием активного или пассивного регулятора подачи долота, количеством и единичной мощностью вспомогательных электроприводов. Возможно применение двухдвигательного электропривода буровой лебедки, а также включение в комплект буровой установки третьего бурового насоса.
