Підіймальний агрегат бурової установки

Підіймальний агрегат бурової установки, який складається з виконавчого механізму, що має барабан, закріплений на валу, дво х основних регуляторів, розташованих по різні сторони від виконавчого механізму, і електрично самогальмівного додаткового регулятора з відповідними пристроями кінематичного зв'язку і пристроями включення/відключення виконавчого механізму, основної і додаткової дизельно-електричних енергоустано 3 20610 4 жності, пневматично-механічної дії підключен2 - пристрій включення/виключення пневматиня/відключення першого з основних і додаткового чно-механічної дії з трьома елементами кінематирегуляторів до пристрою дискретної передачі мечного зв'язку пристрою дискретної передачі мехаханічної потужності з одного боку, пристрою, в нічної потужності, поєднує: 2Б - пристрій з двома конструкції якого є два елементи кінематичного елементами кінематичного зв'язку включензв'язку: один - з другим основним регулятором, ня/виключення пневматичної дії елемента редукції другий - з пристроєм дискретної передачі механічосновного регулятора з пристроєм дискретної пеної потужності, пневматичної дії підключенредачі механічної потужності, 2В - пристрій з ня/відключення другого основного регулятора до трьома елементами кінематичного зв'язку вклюпристрою дискретної передачі механічної потужчення/відключення механічної дії елемента редукності з іншого боку, пристрою пневматичної дії ції додаткового регулятора з пристроєм дискретної підключення/відключення першого основного репередачі механічної потужності і пристроєм кінегулятора до виконавчого механізму з одного боку, матичного зв'язку включення/відключення пневмапристрою пневматичної дії підключентичної дії елемента редукції основного регулятора; ня/відключення другого основного регулятора до 2.1 - пристрій включення/виключення пневмавиконавчого механізму з іншого боку, пристрою тично-механічної дії з трьома елементами кінемамеханічної дії підключення/відключення пристрою тичного зв'язку виконавчого механізму, поєднує: дискретної передачі механічної потужності до ви2А - пристрій 3 включення/виключення пневматичконавчого механізму, жорстких кінематичних зв'язно-механічної дії основного регулятора, 2С - приків першого основного регулятора з пристроєм стрій включення/виключення механічної дії викопневматично-механічної дії (через один з його кінавчого механізму до пристрою дискретної нематичних елементів) і пристроєм пневматичної передачі механічної потужності і пристрою вклюдії підключення/відключення регулятора до викочення/виключення пневматичної дії основного ренавчого механізму, жорстких кінематичних зв'язків гулятора; другого основного регулятора з пристроєм пнев3 - основний регулятор, поєднує: 3А - двигун, матичної дії підключення/відключення його до при3Б - елемент редукції ступеневої передачі механістрою дискретної передачі механічної потужності чної потужності основного регулятора; через його кінематичний елемент і пристроєм пне4 - пристрій плавного регулювання електричвматичної дії підключення/відключення регулятора ної потужності; до виконавчого механізму, жорсткого кінематично5 – основна дизель-електрична енергоустаного зв'язку пристрою дискретної передачі механічвка; ної потужності з пристроєм пневматично6 - електрично самогальмуючий додатковий механічної дії підключення/відключення першого регулятор, поєднує: двигун і пристрій ступеневої основного і додаткового регуляторів з одного боку передачі механічної потужності; і пристроєм пневматичної дії підключен7 - додаткова дизель-електрична енергоустаня/відключення до другого основного регулятора з новка; іншого боку, жорсткого кінематичного зв'язку дода8 - пристрій ступеневої передачі механічної ткового регулятора з пристроєм пневматичнопотужності. механічної дії підключення/відключення, пристрою Підіймальний агрегат найбільш близького плавного регулювання електричної потужності аналога має достатньо високий коефіцієнт викориоднонаправленої дії від основної дизельстання встановленої потужності проти агрегатів, в електричної енергоустановки до основних регуляяких використовуються основні регулятори з синторів, електричного зв'язку між дизельхронними, асинхронними, дизельними двигунами, електричною енергоустановкою, пристроєм плавоскільки технічний результат досягається за рахуного регулювання електричної потужності і основнок використання плавно регульованих регулятоними регуляторами, додаткової дизельрів, які використовують електродвигуни постійного електричної енергоустановки, електрично зв'язаструму з незалежним збудженням, тихохідні, з веної з додатковим регулятором [1] (копія додаликим обертовим моментом. Однак, цей результат ється). не можна вважати повністю відповідним до даного Ця схема підіймального агрегату бурової устатехнологічного процесу. Це пояснюється жорсткиновки (найбільш близького аналога) може бути ми характеристиками основних регуляторів, представлена у наступному функціональноуправління якими повністю полягає на бурильника, структурному загальному вигляді: який при виборі швидкості підіймання колони не може врахувати гідромеханічні депресії на стінки свердловини з боку бурового розчину, які виникають при заданій ним потужності підіймання бурильної колони завдяки поршневому ефекту. Даний ефект не впливає на вибрану бурильником швидкість підіймання колони завдяки жорстким електромеханічним характеристикам даних електродвигунів. В ци х випадках імовірність використання потужності підіймання бурильної колони, яка перевищує необхідну за технологічним регламентом для даної свердловини на даній глибині, дуже висока. Перевищення потужності від необхідного її де 1 - виконавчий механізм; значення за регламентом супроводжується вики 5 20610 6 дом породи на вибій свердловини, що потребує теристикам технологічного процесу, зменшення необхідних витрат для його очищення перед начайого металоємності, витрат і часу на його виготовлом буріння. лення, що забезпечить підвищення коефіцієнту Використаний принцип електричного самогавикористання встановленої потужності основних льмування в конструкції додаткового регулятора дизель-електричних енергоустановок і к.к.д. його при спуску бурильної колони під час буріння не вузлів і кінематичних передач. захищає бурильний інструмент від неприпустимого Поставлена задача в підіймальному агрегаті його навантаження у випадку ви ходу його з ладу. бурової установки, який складається з виконавчого Спуск бурильної колони з використанням осмеханізму, що має барабан, закріплений на валу, новних регуляторів проводиться за принципом двох ти хо хідних основних, розташованих по різні електродинамічного гальмування, який передбасторони від виконавчого механізму, і електрично чає ступеневе регулювання швидкості спуску косамогальмуючого додаткового регуляторів з відлони. Переключення з заданої швидкості спуску на повідними пристроями кінематичного зв'язку і применшу приводить до небажаних динамічних перестроями включення/відключення виконавчого менавантажувань у талевій системі і самій колоні. ханізму, основної і додаткової дизель-електричних Переключення з заданої швидкості спуску на біенергоустановок, перша з яких через пристрій льшу приводить до виникнення небажаних депреплавного регулювання електричної потужності сивних гідродинамічних навантажувань на стінки з'єднана з основними регуляторами, а друга - з свердловини. Крім того, даний принцип гальмудодатковим регулятором, і пристроїв передачі вання забезпечується додатковим електричним механічної потужності, згідно з винаходом, виріпристроєм, а дизель-електричні енергоустановки шена шляхом виконання пристрою плавного регупід час спуску працюють без технологічного їх вилювання електричної потужності з можливістю користання, тобто працюють за принципом одно двонаправленої дії, зменшення діаметру барабана направленої передачі потужності від енергоуставиконавчого механізму до 10-20 діаметрів канату, новки до основних регуляторів, а при генерації а також: потужності основними регуляторами при спуску а) жорсткого зв'язку основних регуляторів з бурильної колони ця потужність не передається виконавчим механізмом і розміщенням по різні дизель-генераторній установці. сторони від останнього при забезпеченні водночас Наявність пристрою ступеневого регулювання механічно самогальмуючому додатковому регулямеханічної потужності від основних і додаткових тору можливості жорсткого підключенрегуляторів до виконавчого механізму приводить ня/відключення до/від пристрою кінематичного до втрат потужності, яка передається від енергопідключення, утвореного вихідною частиною приустановок до виконавчого механізму, додатковому строю кінематичного зв'язку вказаного основного використанню мастильних матеріалів і відповіднорегулятора, вхідною частиною виконавчого мехаму збільшенню металоємності агрегату. нізму і пристроєм ступеневої передачі механічної Використання в складі агрегату компресорної потужності додаткового регулятора, розміщеними установки для роботи пристроїв включенміж виконавчим і основним регулятором. ня/виключення кінематичних зв'язків приводить до Окрім того, конструкція основних регуляторів збільшення розмірів конструкції, а відповідно розскладається з двигунів зв'язаних із пристроєм, мірів бурового майданчику і витрат енергії для її який має одноступеневу редукцію, конструкція роботи. пристрою плавного регулювання електричної поКрім того, тихохідні електродвигуни основних тужності між основними дизель-елек5тричними регуляторів виконуються у вибухозахи щеному ваенергоустановками і основними регуляторами доріанті з видом захисту оболонки і мають дуже везволяє плавно регулювати потужність в обидва лику масу, яка приводить до металоємних необнапрямки її дії (від енергоустановки до основних хідних конструкцій. При роботі даного агрегату регуляторів і від основних регуляторів до енергопроцеси розгону і гальмування великих махових установки) і формувати електромеханічну харакмас потребують додаткових витрат потужності. теристику регуляторів відповідну до навантажуваМонтаж, демонтаж, перевезення такого агрельної характеристики технологічного процесу, гату супроводжується із застосуванням великої конструкція пристрою передачі механічної потужкількості транспортної і вантажопідйомної техніки, ності від основних та механічно самогальмуючого що потребує відповідних трудови трат і часу. додаткового регуляторів до виконавчого механізму Наведені причини перешкоджають досягти дозволяє безступенево передавати їхні потужносвідповідності електромеханічних характеристик ті, конструкція додаткового регулятора має мехаагрегату навантажувальним характеристикам технічний пристрій самогальмування. нологічного процесу, які встановлюються технічТаким чином, поставлена задача вирішується ним проектом на буріння свердловини. тим, що виконавчий механізм має зменшений діаВ основу корисної моделі поставлена задача метр барабана, конструкція основних регуляторів вдосконалення конструкції підіймального агрегату замінюється на конструкцію, в якій використовують бурової установки, в якій шляхом модифікації швидкохідні електродвигуни послідовного збуконструкції барабана, основних і додаткового редження із підвищеною редукцією, що значно змегуляторів, пристрою передачі механічної потужноншує металоємність, маховий момент регулятора, сті від регуляторів до виконавчого механізму, винаближає істотні електромеханічні характеристики никає можливість забезпечити найкращу регулятора до навантажувальних характеристик відповідність електромеханічних характеристик технологічного процесу; встановлений пристрій підіймального агрегату навантажувальним харакплавного регулювання електричної потужності між 7 20610 8 основними дизель-електричними енергоустановгулятор кінематично відключений пристроєм 2 від ками і основними регуляторами двох направленої виконавчого механізму 1. Механічна потужність від дії, який дозволяє привести у відповідність істотні виконавчого механізму 1 передається на основні електромеханічні характеристики регулятора до регулятори 3. З основних регуляторів 3 через принавантажувальних характеристик технологічного стрій плавного регулювання 4 електрична потужпроцесу і забезпечити плавне регулювання швидність поступає до енергоустановок 5. В даному кості спуску бурильної колони із використанням випадку пристрій 4 плавно регулює швидкість спуосновних енергоустановок; встановлений безстуску бурильної колони. пеневий пристрій передачі механічної потужності При бурінні основні регулятори 3 електрично від основних та механічно самогальмуючого додавідключаються, а додатковий регулятор 6 кінематкового регуляторів до виконавчого механізму, тично включається пристроєм 2 до виконавчого який (утворений на базі одного з пристроїв кінемамеханізму 1 жорсткою кінематичною передачею. тичного зв'язку і пристроєм ступеневої передачі Регулятор 6 виконує регулювання швидкості подамеханічної потужності) усуває непродуктивні втрачі бурильної колони в процесі буріння, який електти енергії; додатковий регулятор з механічним рично зв'язаний з додатковою енергоустановпристроєм самогальмування виключає перенаванкою 7. таження бурильного інструменту під час не передПри виникненні аварійної ситуації в роботі бачуваної поломки регулятора повністю. енергоустановок 5, регулятори 3 електрично відЗапропонована конструкція основних елеменключаються, а регулятор 6 електрично підключатів агрегату зображена на Фіг.1 і дозволяє досягти ється до енергоустановки 7 і кінематично включаосновного технічного результату: збіжності електється пристроєм 2 до виконавчого механізму 1. ромеханічних характеристик основних регуляторів Виконується аварійне підіймання бурильної коз навантажувальними характеристиками технололони. гічного процесу, що забезпечує підвищення коефіТаким чином, встановлення пристрою плавноцієнта використання встановленої потужності осго регулювання електричної потужності між основновних дизель-електричних енергоустановок і ною дизель-електричною енергоустановкою і швик.к.д. його вузлів і кінематичних передач. дкісними основними регуляторами і виконання На Фіг.1 зображена кінематична схема агрегайого двонаправленої дії, а також виконання приту, що містить наступні елементи конструкції: вистрою передачі механічної потужності від основконавчий механізм 1, пристрій механічного підклюних та механічно самогальмуючого додаткового чення/відключення механічної потужності 2, регуляторів до виконавчого механізму безступенеосновні регулятори 3, пристрій плавного регулювим забезпечує збільшення обертового моменту вання електричної потужності 4, основні дизельна валу виконавчого механізму, усуває втрати електричні енергоустановки 5, додатковий регуляенергії, пов'язані із роботою пристрою ступеневої тор 6, додаткова дизель-генераторна енергоустапередачі потужності від регуляторів до виконавчоновка 7. го механізму і при роботі пристрою плавного регуАгрегат, представлений на Фіг.1, працює таким лювання електричної потужності між основною чином. дизель-електричною енергоустановкою і основниПри підійманні бурильної колони додатковий ми регуляторами при двонаправленої дії потоку регулятор 6 кінематично відключений пристроєм 2 потужності, зменшує махові моменти інерції при від виконавчого механізму 1. Електрична потужрозгонах і гальмуванні механізмів агрегату та його ність від енергоустановок 5 поступає через приметалоємність, значно скорочує всі види витрат на стрій плавного регулювання 4 цієї потужності на його виготовлення. основні регулятори 3, які через жорстку кінематичДжерела інформації: ну передачу передають потужність на виконавчій 1. Алексеевский А.Г. Буровые установки Урамеханізм 1. В даному випадку пристрій 4 плавно лмашзавода. - 3-е изд. перераб. и доп. М., Недра, регулює швидкість підіймання бурильної колони. 1981. - 119с. При спуску бурильної колони додатковий ре Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601