Підіймальний агрегат бурової установки

Підіймальний агрегат бурової установки, який складається з виконавчого механізму, що має барабан, закріплений на валу, двох ти хохідних основних, розташованих по різні сторони від виконавчого механізму, і електрично самогальмуючого додаткового регуляторів з відповідними пристроями кінематичного зв'язку і пристроями включення/відключення виконавчого механізму, основної і додаткової дизель-електричних енергоустановок, перша з яких через пристрій плавного регулюван 3 20773 ності з іншого боку, пристрою пневматичної дії підключення/відключення першого основного регулятора до виконавчого механізму з одного боку, пристрою пневматичної дії підключення/відключення другого основного регулятора до виконавчого механізму з іншого боку, пристрою механічної дії підключення/відключення пристрою дискретної передачі механічної потужності до виконавчого механізму, жорстких кінематичних зв'язків першого основного регулятора з пристроєм пневматично-механічної дії (через один з його кінематичних елементів) і пристроєм пневматичної дії підключення/відключення регулятора до виконавчого механізму, жорстких кінематичних зв'язків другого основного регулятора з пристроєм пневматичної дії підключення/відключення його до пристрою дискретної передачі механічної потужності через його кінематичний елемент і пристроєм пневматичної дії підключення/відключення регулятора до виконавчого механізму, жорсткого кінематичного зв'язку пристрою дискретної передачі механічної потужності з пристроєм пневматичномеханічної дії підключення/відключення першого основного і додаткового регуляторів з одного боку і пристроєм пневматичної дії підключення/відключення до другого основного регулятора з іншого боку, жорсткого кінематичного зв'язку додаткового регулятора з пристроєм пневматичномеханічної дії підключення/відключення, пристрою плавного регулювання електричної потужності однонаправленої дії від основної дизельелектричної енергоустановки до основних регуляторів, електричного зв'язку між дизельелектричною енергоустановкою, пристроєм плавного регулювання електричної потужності і основними регуляторами, додаткової дизельелектричної енергоустановки, електричне зв'язаної з додатковим регулятором [1] (копія додається). Підіймальний агрегат найбільш близького аналога має достатньо високий коефіцієнт використання встановленої потужності проти агрегатів, в яких використовуються основні регулятори з синхронними, асинхронними, дизельними двигунами, оскільки технічний результат досягається за рахунок використання плавно регульованих регуляторів, які використовують електродвигуни постійного струму з незалежним збудженням, тихохідні, з великим обертовим моментом. Однак, цей результат не можна вважати повністю відповідним до даного технологічного процесу. Це пояснюється жорсткими характеристиками основних регуляторів, управління якими повністю полягає на бурильника, 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 ви 4 сока. Перевищення потужності від необхідного її значення за регламентом супроводжується викидом породи на вибій свердловини, що потребує необхідних витрат для його очищення перед началом буріння. Використаний принцип електричного самогальмування в конструкції додаткового регулятора при спуску бурильної колони під час буріння не захищає бурильний інструмент від неприпустимого його навантаження у випадку ви ходу його з ладу. Спуск бурильної колони з використанням основних регуляторів проводиться за принципом електродинамічного гальмування, який передбачає ступеневе регулювання швидкості спуску колони. Переключення з заданої швидкості спуску на меншу приводить до небажаних динамічних перенавантажувань у талевій системі і самій колоні. Переключення з заданої швидкості спуску на більшу приводить до виникнення небажаних депресивних гідродинамічних навантажувань на стінки свердловини. Крім того, даний принцип гальмування забезпечується додатковим електричним пристроєм, а дизель-електричні енергоустановки під час спуску працюють без технологічного їх використання, тобто працюють за принципом одно направленої передачі потужності від енергоустановки до основних регуляторів, а при генерації потужності основними регуляторами при спуску бурильної колони ця потужність не передається дизель-генераторній установці. Наявність пристрою ступеневого регулювання механічної потужності від основних і додаткових регуляторів до виконавчого механізму приводить до втрат потужності, яка передається від енергоустановок до виконавчого механізму, додатковому використанню мастильних матеріалів і відповідному збільшенню металоємності агрегату. Використання в складі агрегату компресорної установки для роботи пристроїв включення/виключення кінематичних зв'язків приводить до збільшення розмірів конструкції, а відповідно розмірів бурового майданчику і витрат енергії для її роботи. Крім того, тихохідні електродвигуни основних регуляторів виконуються у вибухозахи щеному варіанті з видом захисту оболонки і мають дуже велику масу, яка приводить до металоємних необхідних конструкцій. При роботі даного агрегату процеси розгону і гальмування великих махових мас потребують додаткових витрат потужності. Монтаж, демонтаж, перевезення такого агрегату супроводжується із застосуванням великої кількості транспортної і вантажопідйомної техніки, що потребує відповідних трудови трат і часу. Наведені причини перешкоджають досягти відповідності електромеханічних характеристик агрегату навантажувальним характеристикам технологічного процесу, які встановлюються технічним проектом на буріння свердловини. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції підіймального агрегату бурової установки, в якій шляхом модифікації конструкції барабана, основних і додаткового регуляторів, пристрою передачі механічної потужності від регуляторів до виконавчого механізму, ви 5 20773 никає можливість забезпечити найкращу відповідність електромеханічних характеристик підіймального агрегату навантажувальним характеристикам технологічного процесу, зменшення його металоємності, витрат і часу на його виготовлення, що забезпечить підвищення коефіцієнту використання встановленої потужності основних дизельелектричних енергоустановок і к.к.д. його вузлів і кінематичних передач. Поставлена задача в підіймальному агрегаті бурової установки, який складається з виконавчого механізму, що має барабан, закріплений на валу, двох ти хо хідних основних, розташованих по різні сторони від виконавчого механізму, і електричне самогальмуючого додаткового регуляторів з відповідними пристроями кінематичного зв'язку і пристроями включення/відключення виконавчого механізму, основної і додаткової дизель-електричних енергоустановок, перша з яких через пристрій плавного регулювання електричної потужності з'єднана з основними регуляторами, а друга - з додатковим регулятором, і пристроїв передачі механічної потужності, згідно з корисною моделлю, вирішена шляхом виконання пристрою плавного регулювання електричної потужності з можливістю двонаправленої дії, зменшення діаметру барабана виконавчого механізму до 10-20 діаметрів канату, а також: а) жорсткого зв'язку основних регуляторів з виконавчим механізмом і між собою, і їх розміщенням з однієї сторони від виконавчого механізму з одночасним розміщенням механічно самогальмуючого додаткового регулятора по другу сторону від виконавчого механізму з забезпеченням йому можливості жорсткого підключення/відключення до/від виконавчого механізму. Окрім того, конструкція основних регуляторів складається з двигунів зв'язаних із пристроєм, який має одноступеневу редукцію, конструкція пристрою плавного регулювання електричної потужності між основними дизель-елек5тричними енергоустановками і основними регуляторами дозволяє плавно регулювати потужність в обидва напрямки її дії (від енергоустановки до основних регуляторів і від основних регуляторів до енергоустановки) і формувати електромеханічну характеристику регуляторів відповідну до навантажувальної характеристики технологічного процесу, конструкція пристрою передачі механічної потужності від основних та механічно самогальмуючого додаткового регуляторів до виконавчого механізму дозволяє безступенево передавати їхні потужності, конструкція додаткового регулятора має механічний пристрій самогальмування. Таким чином, поставлена задача вирішується тим, що виконавчий механізм має зменшений діаметр барабана, конструкція основних регуляторів замінюється на конструкцію, в якій використовують швидкохідні електродвигуни послідовного збудження із підвищеною редукцією, що значно зменшує металоємність, маховий момент регулятора, наближає істотні електромеханічні характеристики регулятора до навантажувальних характеристик технологічного процесу; встановлений пристрій плавного регулювання електричної потужності між 6 основними дизель-електричними енергоустановками і основними регуляторами двох направленої дії, який дозволяє привести у відповідність істотні електромеханічні характеристики регулятора до навантажувальних характеристик технологічного процесу і забезпечити плавне регулювання швидкості спуску бурильної колони із використанням основних енергоустановок; встановлений безступеневий пристрій передачі механічної потужності від основних та механічно самогальмуючого додаткового регуляторів до виконавчого механізму, який (утворений на базі одного з пристроїв кінематичного зв'язку і пристроєм ступеневої передачі механічної потужності) усуває непродуктивні втрати енергії; додатковий регулятор з механічним пристроєм самогальмування виключає перенавантаження бурильного інструменту під час не передбачуваної поломки регулятора повністю. Запропонована конструкція основних елементів агрегату зображена на Фіг.1 і дозволяє досягти основного технічного результату: збіжності електромеханічних характеристик основних регуляторів з навантажувальними характеристиками технологічного процесу, що забезпечує підвищення коефіцієнта використання встановленої потужності основних дизель-електричних енергоустановок і к.к.д. його вузлів і кінематичних передач. Агрегат, представлений на Фіг.1, працює таким чином. В даній кінематичній схемі використовуються один або два основних регулятори. При підійманні бурильної колони додатковий регулятор 6 кінематично відключений пристроєм 2 від виконавчого механізму 1. Електрична потужність від енергоустановок 5 поступає через пристрій плавного регулювання 4 цієї потужності на основні регулятори 3, які через жорстку кінематичну передачу між собою і виконавчим механізмом 1 передають потужність на виконавчій механізм 1. В даному випадку пристрій 4 плавно регулює швидкість підіймання бурильної колони. При спуску бурильної колони додатковий регулятор кінематичне відключений пристроєм 2 від виконавчого механізму 1. Механічна потужність від виконавчого механізму 1 передається на основні регулятори 3, які жорстко зв'язані кінематичне між собою і виконавчим механізмом. З основних регуляторів 3 через пристрій плавного регулювання 4 електрична потужність поступає до енергоустановок 5. В даному випадку пристрій 4 плавно регулює швидкість спуску бурильної колони. При бурінні основні регулятори 3 електричне відключаються, а додатковий регулятор 6 кінематичне включається пристроєм 2 до виконавчого механізму 1 жорсткою кінематичною передачею. Регулятор 6 виконує регулювання швидкості подачі бурильної колони в процесі буріння, який електричне зв'язаний з додатковою енергоустановкою 7. При виникненні аварійної ситуації в роботі енергоустановок 5, регулятори 3 електрично відключаються, а регулятор 6 електричне підключається до енергоустановки 7 і кінематично включається пристроєм 2 до виконавчого механізму 1. 7 20773 Виконується аварійне підіймання бурильної колони. Таким чином, встановлення пристрою плавного регулювання електричної потужності між основною дизель-електричною енергоустановкою і швидкісними основними регуляторами і виконання його двонаправленої дії, а також виконання пристрою передачі механічної потужності від основних та механічно самогальмуючого додаткового регуляторів до виконавчого механізму безступеневим забезпечує збільшення обертового моменту на валу виконавчого механізму, усуває втрати енергії, пов'язані із роботою пристрою ступеневої Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 8 передачі потужності від регуляторів до виконавчого механізму і при роботі пристрою плавного регулювання електричної потужності між основною дизель-електричною енергоустановкою і основними регуляторами при двонаправленої дії потоку потужності, зменшує махові моменти інерції при розгонах і гальмуванні механізмів агрегату та його металоємність, значно скорочує всі види витрат на його виготовлення. Література: 1. Алексеевский А.Г. Буровые установки Уралмашзавода. - 3-е изд. перераб. и доп. М., Недра, 1981. - 119с. 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