13150

БУДОВА, КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОБУРА. ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛЕКТРОБУРА. СИСТЕМА СТРУМОПІДВЕДЕННЯ ТА ЗАХИСТ ВІД ПОПАДАННЯ ПРОМИВАЛЬНОЇ РІДИНИ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7 БУДОВА КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОБУРА. ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛЕКТРОБУРА. СИСТЕМА СТРУМОПІДВЕДЕННЯ ТА ЗАХИСТ ВІД ПОПАДАННЯ ПРОМИВАЛЬНОЇ РІДИНИ. Мета роботи: вивчити будову область застосування та принцип роботи електробурів. Теоретичн

Украинкский

2013-05-10

216.5 KB

12 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

БУДОВА, КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОБУРА. ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛЕКТРОБУРА. СИСТЕМА СТРУМОПІДВЕДЕННЯ ТА ЗАХИСТ ВІД ПОПАДАННЯ ПРОМИВАЛЬНОЇ РІДИНИ.

Мета роботи: вивчити будову, область застосування та принцип роботи електробурів.

Теоретичні відомості

Електробур – це вибійний буровий двигун, який перетворює електричну енергію в механічну на вихідному валу.

Електробури призначені для буріння вертикальних, похило-скерованих та горизонтальних свердловин з використанням бурових розчинів і газоподібних агентів.

Електробур (рисунок 6.1) складається з асинхронного, наповненого мастилом двигуна з короткозамкненим ротором, і наповненого мастилом шпинделя з осьовими та радіальними підшипниками. Корпуси двигуна і шпинделя зєднуються за допомогою конічних різьб. Обертовий момент двигуна передається на вал шпинделя за допомогою зубчастих муфт.

Основними частинами трифазного електродвигуна є статор і ротор. У корпусі статора запресовані пакети з магнітопровідної сталі, між якими розташовані короткі пакети з немагнітопровідного матеріалу. Останні служать опорою для підшипників ротора. Вихідні кінці обмоток, закладених у пазах статора, приєднані до кабеля, через який струм підводиться до електродвигуна.

Ротор складається з пустотілого вала, на якому розміщені секції з короткозамкненими клітками. Між секціями встановлені кулькові радіальні підшипники. Провертанню на валі секцій ротора запобігають шпонки.

У верхній частині корпусу електробура розміщений лубрикатор, в якому міститься запас мастила для компенсації витікань через ущільнення і створення за допомогою пружини надлишкового тиску в порожнині двигуна у порівнянні з тиском навколишнього середовища. Лубрикатори також регулюють тиск у двигуні при нагріванні мастила.

Шпиндель електробура служить для передавання на долото осьового навантаження і обертового моменту від двигуна. Вал шпинделя змонтований на осьових і радіальних підшипниках. Шпиндель герметичний і заповнюється авіаційним мастилом. У ньому, як і у двигуні, розміщений лубрикатор. Захист пустотілого шпинделя від бурового розчину знизу забезпечується торцевим сальником. Нижній кінець вала шпинделя закінчується різьбою під перехідник для приєднання долота.

1 – кабельний вхід; 2 – перехідник під елеватор; 3 – гумова діафрагма компенсатора; 4 – поршень компенсатора; 5 – пружина; 6 – циліндр компенсатора; 7 – верхній зєднувальний корпус статора двигуна; 8 – верхній сальник двигуна; 9 – вал двигуна; 10 – пакет магнітопровідної сталі статора; 11 – корпус статора; 12 – проміжний підшипник двигуна; 13 – нижній підшипник двигуна; 14 – корпус шпинделя; 15 – зубчаста муфта; 16 – радіально-осьовий підшипник; 17 – вал шпинделя; 18 – поршень компенсатора шпинделя; 19 – пружина компенсатора; 20 – сальник шпинделя; 21 – перехідник на долото.

Рисунок 7.1 – Загальна схема електробура

Планетарний редуктор-вставка призначений для зниження частоти обертання породоруйнівного інструменту і підвищення обертового моменту. Редуктор-вставка (рисунок 7.2) приєднується до електродвигуна і шпинделя за допомогою корпусних конічних різьб. Вхідний вал редуктора приєднується до вала двигуна за допомогою зубчастої муфти, а ведений вихідний вал – за допомогою такої самої муфти до вала шпинделя.

1,9 - зєднувальні муфти; 2 – верхній сальник; 3 – компенсатор; 4 – вхідний вал; 5 – водило; 6 – нерухома шестерня; 7 – нижній сальник; 8 – ведений вал.

Рисунок 7.2 – Схема редуктора-вставки

Герметизація валів редуктора, що обертаються з різною швидкістю, забезпечується торцевими ущільненнями.

У верхній частині редуктор-вставка немає ущільнень, а в нижній частині герметизується торцевим ущільненням.

Для зниження швидкості обертання долота і підвищення крутного моменту можна використовувати два послідовно зєднаних редуктора-вставки.

Механізм викривлення призначений для забезпечення перекосу осей шпинделя і двигуна електробура при бурінні ПСС. Загальну схему механізму показано на рисунку 7.3.

1 – корпус; 2,5 – зубчасті муфти; 3 – підшипники; 4 – вал механізму.

Рисунок 7.3 – Схема механізму викривлення

Характеристика двигуна електробура.

На рисунку 7.4 наведено типову характеристику зміни крутного моменту електробура  в залежності від ковзання  при незмінній напрузі на затискачах двигуна. Як видно з рисунку 7.4, за період пуску двигуна момент від пускового значення  (при ) знижується до мінімального , потім із збільшенням частоти обертання сягає максимального значення , а далі знижується до номінального і близького до нуля (момент, який дорівнює моменту опору на валу).

Рисунок 7.4 – Графік залежності обертового моменту двигуна електробура від ковзання ротора відносно статора (при постійній напрузі на клемах двигуна)

Для роботи двигун розраховується по номінальному моменту, якому відповідає номінальна паспортна потужність двигуна.

Права частина кривої від максимального моменту називається робочою областю, а ліва частина – пусковою областю характеристики.

Кутова швидкість обертання вала електродвигуна визначається швидкістю обертання магнітного поля статора та обчислюється за формулою

.                              (7.1)

де  - частота струму;

- кількість пар полюсів електродвигуна;

- ковзання ротора відносно статора.

У двигунах електробурів величина ковзання при номінальному завантаженні становить =0,08-0,12. При збільшенні або зменшенні завантаження двигуна ковзання  також змінюється. Зміна ковзання для різних двигунів дещо відрізняється за значенням, але закономірність зберігається для всіх двигунів електробурів.

Обертовий момент на валі електробура  визначається як

.                                (7.2)

де - передаточне число редуктора;

- коефіцієнти корисної дії відповідно шпинделя і редуктора.

Система струмопідведення.

Електробур з долотом спускають у свердловину на бурильних трубах. Колона бурильних труб служить для підтримки електробура, сприйняття реактивного моменту, подачі до вибою промивальної рідини і розміщення в ній струмовідводу.

Електроенергія до електробура підводиться від силового трансформатора по зовнішньому кабелю, який підвішений до бурового шланга і по кабелю, змонтованому всередині бурильної колони. у перших конструкціях електробурів в якості струмовідводу застосовувались відрізки трижильного кабеля з кінцевими муфтами, що значно збільшувало гідравлічні опори бурильних труб, особливо в місцях розміщення кабельних муфт. Пізніше почали застосовувати систему струмовідводу до електробура: два проводи – бурильні труби (ДПТ). При цій системі застосовується двожильний кабель, що має менший поперечний переріз, ніж трижильний. Довжина кабеля рівна довжині застосовуваних бурильних труб. Секція двожильного кабеля на одному кінці має двоконтактний стержень, а на другому – двоконтактну муфту (рисунок 7.5) контактні муфти і стержень виконані із гуми, в якій завулканізовані мідні контактні кільця з шинами. Шини одним кінцем припаяні до контактного кільця,а другим – до жил кабеля. При згвинчуванні бурильних труб контактний стержень входить в контактну муфту і секції кабеля зєднуються між собою.

1 – двоконтактний стержень; 2 – опора стержня; 3 – двожильний кабель; 4 – опора муфти; 5 – двоконтактна муфта.

Рисунок 7.5 – Секція двожильного кабеля

Для вводу кабеля всередину бурильної колони і створення безперервної електричної лінії, яка живить струмом електродвигун як у випадку обертання бурильної колони, так і при русі її в осьовому напрямку, в т.ч. і при нерухомій бурильній колоні, безпосередньо під вертлюгом встановлюють струмоприймач, який має ковзаючі контакти.

Для зменшення частоти обертання долота використовують редукторні електробури. Редуктор-вставку розміщують між електродвигуном і шпинделем. Буріння з допомогою електробурів має ряд переваг порівняно з використанням інших вибійних двигунів:

- незалежність потужності і частоти обертання вала електробура від витрат і властивостей промивальної рідини;

- можливість контролювати за роботою долота на вибої і попереджувати аварії з ним;

- можливість амортизувати процес буріння при найкращому використанні потужності;

- використання спеціальної апаратури при бурінні похило-скерованих свердловин;

- використання будь-яких видів промивальних рідин і циркуляційних агентів.

До вад застосування електробурів належать:

- необхідність джерела постачання електроенергією і спеціального обладнання;

- недосконалість системи струмовідводу, що призводить до частих пробоїв в ізоляції;

- неможливість регулювання частоти обертання внаслідок жорсткої характеристики двигуна;

- застосовують електробури при невисоких вибійних температурах;

- необхідність застосування спеціальних бурильних труб;

- великі втрати напруги в системі струмопідведення.

Схема розміщення інструменту і обладнання при бурінні свердловин електробуром показана на рисунку 7.6. До неї входять: долото 1, електробур 2, бурильна колона 3, станція керування електробуром 4, високовольтний вимикач 5, силовий трансформатор 6, регулятор подавання долота 7, бурова лебідка 8, високовольтна скринька 9, ведуча труба 10, струмоприймач 11, вертлюг 12, буровий шланг 13, зовнішній нерухомий кабель 14, пульт керування електробуром 15, ротор16.

Силовий трансформатор призначений для регулювання напруги на клемах двигуна електробура в процесі буріння свердловини.

Рисунок 7.6 – Схема розміщення інструменту і обладнання при бурінні свердловин електробуром.

Станція керування електробуром призначена для виконання таких операцій:

- пуск і зупинка електробура;

- максимально миттєвий захист при короткому замиканні в колі електродвигуна електробура і струмопідведення з витримкою часу при перевантаженнях;

- вимірювання потужності, сили трифазного струму, лінійної напруги в головному колі, опору ізоляції системи струмопідведення електробура;

- сигналізування світлового, яке вказує на включення або відключення електробура, і релейно-блінкерного, що вказує на вид захисту відключення електробура.

На рисунку 7.7 показана схема струмоприймача електробура, призначеного для введення кабелю всередину бурильної колони і створення неперервного електричного кола для живлення електробура при нерухомій і рухомій бурильній колоні. Струмоприймач, що монтується безпосередньо під вертлюгом, складається із пустотілого ствола 1, струмоприймальних кілець 2, струмопровідного пристрою 3, корпусу 4, кабельного входу 5, кабелю 6.

Рисунок 7.7 – Схема струмоприймача електробура.

Кабельні секції розміщуються всередині бурильної колони і являють собою відрізки двожильного шлангового кабелю з припаяними на кінцях контактними муфтою і стержнем, а також з опорними елементами для кріплення до опорних сухарів бурильних замків. Кабельні секції експлуатуються при напрузі до 2200 В і силі струму до 160 А з короткочасними перевантаженнями до 400 А в умовах вібрацій гранична температура середовища становить 120-130  ºС.

Зворотний клапан призначений для запобігання переливу бурового розчину  з бурильної колони при СПО та нарощуванні. В результаті контактний стержень не забруднюється буровим розчином.

Зворотний клапан встановлюється під першу свічу після ведучої труби, а при сильних переливах – під 5-10 свічу.

Рисунок 7.8 – Схема пристрою для контролю за ізоляцією системи.

На рисунку 7.8 показано схему пристрою для контролю за ізоляцією системи «двожильний струмопровід – електробур». Пристрій встановлюється над електробуром. До пристрою входять: корпус 1, кабельна секція 2, опори 3, 6, корпус контейнера 4, комутуючий вузол 5.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

  1.  Дайте визначення електробура.
  2.  Назвіть основні вузли електробура.
  3.  Призначення шпинделя електробура.
  4.  Зобразіть характеристику двигуна електробура.
  5.  Назвіть основні елементи системи струмопідведення до електробура.
  6.  Перелічіть переваги буріння за допомогою електробура в порівнянні із застосуванням інших вибійних двигунів.
  7.  Перелічіть вади застосування електробурів.
  8.  Назвіть функції станції керування електробуром.
  9.  Зобразіть схему струмоприймача електробура.

PAGE  117


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19227. ДУГОВОЙ РАЗРЯД 98 KB
  Дуговой разряд Дуговой разряд является одним из наиболее известных разрядов нашедших большое практическое применение. Первооткрывателем разряда считается российский ученый Петров В.В. который в 1802 г. впервые получил данный разряд на угольных электродах пр...
19228. Создание базы данных, состоящей из трех таблиц 161.89 KB
  Щелкнем по кнопке -Добавить таблицу. В появившемся окне Добавление таблицы выделите таблицу и щелкните по кнопке Добавить, а затем - по кнопке Закрыть окна Добавление таблицы.
19229. ИСКРОВОЙ И КОРОННЫЙ РАЗРЯДЫ 118 KB
  Искровой и коронный разряды Искровые разряды связаны с природными явлениями известными с древнейших времен: атмосферное электричество линейные молнии искры при электризации предметов и т.д. Но систематическое изучение искровых разрядов и их механизма пробоя было...
19230. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ (ВЧ) РАЗРЯДЫ 138.5 KB
  Высокочастотные ВЧ разряды Высокочастотные разряды ВЧ являются самыми универсальными и удобными с практической точки зрения разрядами т.к. для их создания в большинстве случаев не требуется электродов а они могут зажигаться либо в атмосфере либо в камере при пон
19231. ИСТОЧНИКИ ИОНОВ 87.5 KB
  ИСТОЧНИКИ ИОНОВ Газоразрядные источники ионов нашли большое применение для создания приборов и устройств в научных экспериментах и технологических процессах. Ионные источники широко используются в работах по управляемому термоядерному синтезу и на совре...
19232. ПРОВОДИМОСТЬ ПЛАЗМЫ 126 KB
  Проводимость плазмы Одной из наиболее важных величин характеризующих плазму является проводимость. Для низкотемпературной плазмы типичным случаем является ее многокомпонентность. Поэтому для теоретического рассмотрения наиболее простой является водор...
19233. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ В ПЛАЗМЕ 168.5 KB
  Колебания и волны в плазме Ввиду наличия заряженной и нейтральной компонент плазма обладает большим числом колебаний и волн некоторые из которых свойственны также газообразным средам а другие присуще исключительно плазме. Наиболее простые колебания заря...
19234. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ В ЗАМАГНИЧЕННОЙ ПЛАЗМЕ 119.5 KB
  КолЕбания и волны в замагниченной плазме Типичным случаем для низкотемпературной и высокотемпературной плазмы является ее расположение во внешнем магнитном поле. Для лабораторной плазмы это специально созданные сильные магнитные поля необходимые для магнитной...
19235. ПЕРЕНОСЫ В ЗАМАГНИЧЕННОЙ ПЛАЗМЕ 110.5 KB
  Переносы в замагниченной плазме В начале работ по управляемому термоядерному синтезу возникла проблема предохранения стенок камеры от высокотемпературной плазмы известным решением которой явился принцип магнитной термоизоляции плазмы. Огромное значение д