Реферат Електропостачання та електроупорядкування бурової установки.
Нафтогазова промисловість, а особливо електробуріння є енергоємними галузями, причому основний обсяг електроенергії споживають привід бурових насосів і лебідок. Значне зростання вартості електроенергії, що отримується від джерел централізованого електропостачання, і вартості ліній електропередачі, а також тенденції переходу до автономного енергопостачання, що намітилися, з джерелами обмеженої встановленої потужності виводять на перший план завдання енергозбереження.
При бурінні в нафтовій та газовій промисловості ці завдання успішно вирішуються застосуванням регульованого електроприводу.
Найближчими роками основний обсяг впровадження регульованих електроприводів на підприємствах нафто- та газовидобутку нашої країни буде пов'язаний із їх реконструкцією. При цьому поряд із заміною зношеного або морально застарілого обладнання можлива і модернізація електроприводів шляхом доукомплектування існуючих електричних машин та систем керування тиристорними перетворювачами та іншими компонентами електроприводу, що регулюється. При цьому очікувана економія електроенергії за рахунок впровадження електроприводу може становити до 40% від очікуваної економії по всій сукупності заходів.
Практична безальтернативність регульованого електроприводу для важких та екстремальних умов експлуатації обумовлює особливу важливість створення таких електроприводів для технічних засобів освоєння континентального шельфу.
Основні напрями розвитку електроприводу технологічних установок нафтової та газової промисловості збігаються із загальною тенденцією розвитку електроприводу на сучасному етапі - дедалі ширшим застосуванням регульованого електроприводу та комп'ютерних засобівавтоматизації при створенні нового та модернізації діючого технологічного обладнання. Слід також відзначити специфічний день нафтової та газової промисловості напрямок подальшого вдосконалення електроприводу – підвищення надійності та вибухозахищеності.
Опис технологічного процесу
Процес спорудження свердловин обертальним способом складається з операцій, що повторюють: спуску бурильних труб з долотом (інструменту) в свердловину; руйнування породи на вибої - власне буріння; нарощування колони труб у міру поглиблення свердловини; підйому труб для заміни зношеного долота. Для виконання цих операцій, а також робіт з кріплення стовбура свердловини використовують бурові установки, що є складним комплексом виробничих механізмів. До складу цього комплексу входять бурова лебідка для підйому, спуску та подачі інструменту, бурові насоси, ротор, механізми для приготування та очищення бурового розчину, вантажно-розвантажувальних робіт, забезпеченням установки стисненим повітрям та ін. Основні (ротор, бурова лебідка та бурові насоси) та допоміжні механізми бурової установки приводиться в дію від силового приводу, тип якого вибирають залежно від умов буріння, конструкції механізмів та інших факторів.
На цій буровій установці використовується привід на постійному струмі. Це пояснюється значно більш високою надійністю та довговічністю електроприводу в порівнянні з дизельним, а також значно кращими характеристиками електроприводу (вищою к.п.д. та перевантажувальною здатністю, зручністю монтажу та демонтажу, простою кінематичною схемою, меншою вартістю експлуатації, відсутністю необхідності доставки палива на бурову).
На підставі вежі встановлено ротор, призначений для обертання бурильного.інструменту, підтримки та обертання колони бурильних та обсадних труб при згвинчуванні та розгвинчуванні. Для підйому та спуску бурильного інструменту та обсадних труб та передачі обертання ротору використовують бурову лебідку з приводними двигунами. Її можна застосовувати також при різних допоміжних операціях, особливо у разі відсутності спеціальної допоміжної лебідки. Привід ротора можна здійснювати через карданний вал або ланцюгову передачу від приводного валу лебідка. Можливий також індивідуальний привід ротора.
Бурові установки комплектують автоматичним регулятором подачі долота, виконавчий двигун якого кінематично пов'язаний із валом бурової лебідки. При експлуатації бувають випадки, коли внаслідок відсутності електроенергії, поломки приводних двигунів та інших причин для запобігання прихвату інструмент піднімають аварійним приводом, функції якого виконавчий двигун. Він отримує живлення від двигуна генератора, що отримує в свою чергу живлення від іншої електростанції.
У привишкових спорудах встановлені два бурові насоси з приводними двигунами, що забезпечують подачу бурового розчину в свердловину. Для постачання установки стисненим повітрям служать компресори з приводними двигунами. Для гальмування підйомного валу бурової лебідки в процесі спуску інструменту використовується допоміжне гальмо. Допоміжні механізми бурової установки - вібросито, кран-балка, водяний насос та ін. Оснащують індивідуальним електроприводом. Для переміщення та розміщення свічок є автомат спуску-підйому з електроприводами переміщення візка та стріли.
Апаратура керування двигунами лебідки та бурових насосів змонтована у станціях керування, яке керується з пульта бурильника.
Коротка характеристика об'єкта тазастосовуваного електроустаткування
Бурова установка БУ-2500ЕУ призначена для буріння експлуатаційних та розвідувальних свердловин глибиною 2500 м при вазі 1 м бурильної труби 300 Н
Установка складається з вищого, насосного, компресорного блоків та циркуляційної системи. Основа блоку вище призначена для установки на ньому вишки, бурової лебідки, Ротора, коробки передач, електропривода лебідки і ротора, допоміжної лебідки, ключа АКБ-ЗМ2, пристосування для кріплення і перепуску нерухомого кінця талевого каната. Маса блоку 120 т.
Насосний блок включає два насоси з електродвигунами МПЭ-500-500 3УХЛ3-М для приводу насосів, станції управління електродвигунами і високовольтний розподільний пристрій всієї бурової установки.
У компресорний блок входять дві компресорні станції, пульт управління, повітроосушувач і два повітрозбірники.
Компресорна установка призначена для отримання стисненого повітря, осушення та очищення його та передачі трубопроводами в систему пневматичного управління бурової установки. блоку.
Таким чином, основне та допоміжне обладнання бурової установки розташоване на металевих основах і перевозиться з точки на крапку у зібраному вигляді на спеціальних гусеничних важковозах, що значною мірою скорочує терміни монтажу установки. Кріплення блоків між собою, елементів маніфольду, трубопроводів на блоках та місцях стикування мають швидкороз'ємні з'єднання та компенсатори довжини. В окремих випадках установка може розбиратися та перевозитись універсальним транспортом.
Кінематична схема установки забезпечує простоту конструкції та оперативність управління механізмами. Відповідно до прийнятої схеми лебідка і ротор можуть рухатися відодного електродвигуна потужністю 550 кВт, через електромагнітну муфту ЕМС-750, ланцюгову передачу та коробку передач. При відключенні електроенергії бурильні труби на безпечну висоту можна піднімати за допомогою допоміжного аварійного приводу, що працює від резервної дизельної електростанції.
Лебідка і ротор мають чотири прямі швидкості від основного приводу і чотири прямі і зворотні швидкості від допоміжного приводу. Зміна швидкостей лебідки здійснюється шляхом перемикання муфт ШПМ-700 та кулачкової муфти коробки зміни передач. Барабан лебідки включається за допомогою муфти ШПМ-1070, розташованої біля пульта бурильника.
Бурові насоси, компресори, вібросита, допоміжна лебідка мають самостійні індивідуальні приводи.
На цій буровій установці джерелом живлення є дизельна електростанція.
Другим (резервним) незалежним джерелом є також дизельна електростанція, що має достатню потужність для проведення аварійних робіт (аварійне піднесення бурильної колони тощо).
Для виконання робіт у нічний час на буровій установці передбачається електричне освітлення світильниками. Освітлювальна мережа – на напругу 220 В змінного струму.
Світильники обладнані спеціальними амортизаторами для запобігання пошкодженню нитки під час вібрації світильників.
Живлення освітлення здійснюється від автоматичних вимикачів, встановлених у шафі керування допоміжними механізмами. Для безпосереднього підключення світильників на металоконструкції встановлюються сполучні коробки.
2 РОЗРАХУНОВО-ТЕХНІЧНА ЧАСТИНА
2.1 Розрахунок потужності та вибір електродвигуна бурової лебідки
Режим роботи електродвигунів бурової лебідки у процесі підйомних операцій єповторно-короткочасним, тому що після кожного підйому колони на одну свічку виконуються допоміжні операції - відгвинчування, перенесення та встановлення свічки та опускання незавантаженого елеватора. Час підйому колони однією свічку називають робочим періодом двигуна tр.
Під час допоміжних операцій tв двигун лебідки або відключається від мережі або працює з невеликим навантаженням.
Для виконання підйомних операцій електродвигун лебідки повинен забезпечувати підйом максимально можливого вантажу на гаку. Максимальне ввезене навантаження на гаку від маси всієї колони бурильних труб називають номінальною вантажопідйомністю бурової установки і позначають Qн. При цьому потужність електродвигуна в кВт, необхідна для підйому колони вагою Qн в кН зі швидкістю V м/с, можна визначити за формулою:
(2.1)
де h – к.п.д. підйомної системи від валу електродвигуна до
V – швидкість підйому, що встановилася при номінальній
Якщо вибрати номінальну потужність двигуна Pн за такою формулою, тобто. Рн = Рпод, то в робочі періоди при Q = Qн двигун буде навантажений до номінальної потужності.