Буровые установки для колонкового бурения. Силовое оборудование (привод) буровых установок

В современных буровых установках в качестве силового оборудования применяются главным образом электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания. При подземном неглубоком бурении иногда для привода легких буровых станков применяются пневматические двигатели, особенно в шахтах, опасных по газу и пыли.

Электрический привод

Наиболее широко электрический привод применяется в геологоразведочных партиях и экспедициях, длительно работающих в одном районе. При наличии в районе электролиний высокого напряжения для питания буровых установок применяются стационарные и передвижные понизительные трансформаторы. Когда буровые работы производятся длительное время, но высоковольтные электропередачи отсутствуют, электроснабжение буровых установок может быть организовано от передвижных электростанций или от специально построенных временных электростанций. В высокогорных районах, богатых быстрыми горными речками, целесообразно строить гидроэлектростанции небольшой мощности. Необходимый для работы гидравлических турбин напор воды можно получить путем устройства небольших простейших плотин, от которых вода к турбине подводится деривационным каналом, имеющим небольшой уклон.

Для привода буровых станков рекомендуется применять асинхронные электродвигатели переменного тока. Электродвигатели небольшой мощности обычно берутся с короткозамкнутым ротором. При мощности более 8 - 12 кВт целесообразно выбирать электродвигатели с контактными кольцами и пусковыми устройствами, обеспечивающими снижение пусковых токов.

Достоинством электропривода является простота обслуживания и управления, постоянная готовность к работе, высокая экономичность, возможность реверсирования, возможность применения индивидуальных приводов (для насоса, глиномешалки, заточного станка и т. п.).

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)

Двигатели внутреннего сгорания применяются для привода буровых установок на поисковых работах, при предварительной разведке и бурении одиночных скважин.

Передвижные станки приводятся от ДВС. Двигатели внутреннего сгорания можно разделить на три группы:

• карбюраторные, работающие на бензине и лигроине;
• дизельные, работающие на соляровом масле или дизельном топливе;
• калоризаторные, работающие на сырой нефти.

За последние годы в практику разведочного бурения широко внедрен дизельный привод.

При выборе двигателя внутреннего сгорания его расчетная мощность должна определяться по режиму наибольшей нагрузки.

Достоинствами двигателей внутреннего сгорания являются их независимость от внешних источников энергии и экономичное потребление топлива.

Недостатками двигателей внутреннего сгорания являются их относительная недолговечность, необходимость применения коробки скоростей для регулирования величины крутящего момента и реверсирования.

Наиболее часто применяются дизельные двигатели типов Д-38, Д-54 и КД-46 мощностью соответственно 38, 54 и 80 л. с.

Выбор мощности двигателя для колонкового бурения

В процессе строительства скважины двигатель приводит в движение лебедку и вращатель станка. Во время работы вращателя одновременно работает промывочный насос.

Электропривод станка и насоса обычно осуществляется от индивидуальных электродвигателей. При приводе от двигателя внутреннего сгорания последний одновременно приводит вращатель и буровой насос, а в ночное время генератор, необходимый для освещения вышки.

Мощность, потребляемая вращателем, расходуется на работу коронки на забое и на вращение колонны труб в скважине.

Лебедки делают многоскоростными. Многоскоростная лебедка позволяет поднимать длинную тяжелую колонну с малой скоростью, а легкую колонну - с большой; тем самым мощность двигателя используется более рационально.

В период подъема снаряда двигатель загружается только во время извлечения колонны. Например, на собственно подъем одной свечи затрачивается около 12 - 20 сек, а в течение следующих 30 - 40 сек, затрачиваемых на отвинчивание свечи и установки ее на подсвечник, двигатель работает вхолостую.

При спуске труб двигатель загружается еще меньше.

На глубоком бурении подъемные операции обычно задают большую мощность, чем на собственно бурение; поэтому мощность двигателя для станков глубокого бурения, как правило, подбирают из расчета мощности, необходимой для грузоподъемных операций. При неглубоком бурении мощность на бурение и привод насоса может быть больше мощности, затрачиваемой на подъем.

Во время спуско-подъемных операций лебедка загружается через определенные интервалы и только на незначительное время, поэтому для привода колонковых буровых станков наиболее подходят двигатели, допускающие значительные кратковременные перегрузки. Для станков глубокого бурения целесообразно иметь буровые установки с индивидуальными двигателями для привода вращателя и лебедки.