Файл: Фоменко, Ф. Н. Бурение скважин электробуром.pdf

стоты подводимого к зажимам двигателя напряжения. При этом в связи с необходимостью одновременного снижения напряжения при сохранении величины тока возрастает удельный вес потерь на­ пряжения в трансформаторе, токоподводе и обмотке статора дви­ гателя, что обусловливает увеличенное падение напряжения на зажимах двигателя при перегрузках и, следовательно, уменьшение перегрузочной способности электробура. Поэтому регулирование скорости вращения долота снижением частоты тока целесообразно только при использовании электробуров, имеющих запас вращаю­ щего момента.

Более целесообразным оказывается снижение скорости враще­ ния долота путем применения многополюсных двигателей. В этом случае при бурении глубоких скважин скорость вращения снижа­ ется при незначительном повышении вращающего момента, так как многополюсные двигатели имеют мцныиий ток и, следователь­ но, работают при меньшем падении напряжения в момент перегру­ зок. Кроме того, снижение скорости вращения достигается без применения громоздкой и дорогостоящей специальной преобразо­ вательной установки.

Однако применение многополюсных машин связано с увеличе­ нием номенклатуры двигателей, следовательно, с повышением стоимости их изготовления и эксплуатации. Необходимо добавить, что выполнение многополюсных двигателей возможно только в электробурах больших диаметров — Э290, Э250 и Э215. В элект­ робурах меньших диаметров использование многополюсных двига­ телей невозможно из-за уменьшения полюсного и зубцового де­ лений.

Указанные способы снижения скорости не могут существенно повысить производительность долота, так как скорость регулиру­ ется практически при постоянном вращающем моменте на долоте, а, следовательно, при снижении мощности.

Перспективным для электробурения является применение быст­ роходных двигателей с редукторными передачами. Создание надежных редукторов-вставок можно считать в настоящее время главным направлением опытно-конструкторских работ. Промыш­ ленные испытания редукторов-вставок к электробурам показали эффективность их применения. В сочетании с быстроходным элект­ родвигателем редукторные передачи обеспечивают:

1)значительное повышение мощности электродвигателя;

2)постоянство мощности, передаваемой долоту при любой ско­ рости вращения долота;

3)универсальность электробура, так как путем замены одного вставного редуктора другим можно подбирать передаточное число,

М

а следовательно, и отношение — , соответствующее заданному ре­

жиму бурения; 4) уменьшение длины электродвигателей и, таким образом,

снижение стоимости и повышение надежности электробура.

52

ГЛАВА 3

КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОБУРОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Электробур состоит из асинхронного наполненного маслом дви­ гателя с короткозамкнутым ротором и наполненного маслом шпин­ деля с мощными упорными и радиальными подшипниками. Кон­ струкция электробура приведена на рис. 13.

Корпусы двигателя и шпинделя соединяются с помощью кони­ ческих резьб. Вращающий момент двигателя передается на вал шпинделя через зубчатую форму 24. Стык валов уплотняется втул­ кой 23 с резиновыми кольцами.

Основными частями двигателя являются статор и ротор. В кор­ пусе статора 13 запрессованы 11 —13 пакетов 12 из магнитопро­ водных листов. Между ними расположены короткие пакеты 14 из немагнитопроводного материала. Они служат опорой для подшип­ ников ротора.

Ротор двигателя состоит из секций с короткозамкнутыми клет­ ками 16. Последние выполнены путем заливки алюминия в пазы пакетов магнитопроводных листов. В двигателях некоторых типов короткозамкнутая клетка ротора сварена из медных стержней, за­ ложенных в пазы, и короткозамыкающих колец. Секции насажены на полый вал 11 и предохранены от проворота шпонками.

В промежутках между секциями ротора установлены радиаль­ ные подшипники 15, которые наружной обоймой опираются на не­ магнитопроводные пакеты статора. Через центральное отверстие в валу пропускается буровой раствор, который поглощает значи­ тельную часть тепла ротора. Верхний и нижний концы валов гер­ метизируют торцовые сальники 8 и 19.

Вверхней части электробур заканчивается головкой и шейкой под элеватор. В головке расположен компенсатор, в котором содер­ жится запас масла для компенсации утечек через уплотнения и со­ здания избыточного давления в полости двигателя. Избыточное давление создается пружиной 5, действующей на поршень 4. Ком­ пенсатор позволяет маслу расширяться при нагреве двигателя, ис­ ключая возможность возникновения чрезмерных давлений в поло­ сти двигателя.

Вниппеле переводника под элеватор размещен контактный стер­

жень кабельного ввода 1, который при навинчивании на электро­ бур погружного контактора или устройства для контроля за изо­ ляцией присоединяется к кабельной системе.

Неподвижные и малоподвижные стыки различных деталей и узлов электробура уплотняются с помощью колец круглого сече­ ния из маслостойкой резины.

Конструкция двигателя приведена на рис. 14, а шпинделя — на рис. 15. Шпиндель электробура служит для передачи на долото осевой нагрузки, создаваемой весом двигателя и утяжеленных

53

двигателя; 19— нижний сальник двигателя; 20 — клапан; 21 — нижний соединительный корпус

54

13

!Ч

15

16

17

18

13

го

111

7

8

Рис. 14. Конструкция дви­ гателя электробура:

пнитного материала; 15 — про­

55

Рис. 15. Конструкция шпинделя электробура:

Обозначения те же, что и на рис. 13.

бурильных труб, и вращающего момента от двигателя долоту. Вал шпинделя 35 смонтирован на осевых 27 и радиальных подшипни­ ках 26 и 32 в корпусе 22. Осевой подшипник состоит из ряда упор­ ных шариковых подшипников, нагрузка на которые распределяется равномерно с помощью внутренней 29 и наружной 28 обойм с упру­ гими резиновыми подушками. Шпиндель герметичен и заполняется авиационным маслом. В нем, как и в двигателе, имеется компен­ сатор 31. В нижней части шпинделя установлен торцовый саль­ ник 34. Подшипники и компенсатор шпинделя собирают на валу, после чего вал с комплектом деталей вводят в корпус 22 и укреп­ ляют в нем гайкой.

Статор двигателя и его обмотка

Обмотка статора двигателя в соответствии с условиями работы электробура должна выдерживать высокую температуру нагрева, колебания температуры, вызываемые прерывистым режимом ра­ боты, частые пуски и перегрузки, вибрации и удары; она должна работать в изоляционном масле при высоком гидростатическом дав­ лении; конструкция статора должна обеспечить возможность ре­ монта обмотки двигателя в промысловых мастерских.

В двигателе электробура конструкция обмотки и корпуса статора взаимосвязаны. Изменение конструкции корпуса и его резьбовых соединений может обусловить конструкцию и технологию изготов­ ления обмотки, а изменение конструкции обмотки и условий ее из­ готовления может ухудшить или улучшить условия размещения на­ дежных резьбовых соединений. Наилучшей может считаться такая конструкция статора, которая в равной степени обеспечивает на­ дежность обмотки и резьбовых соединений корпусов. Возможны различные варианты конструкции статора двигателя электробура (рис. 16).

Сердечник статора двигателя электробура состоит из пакетов 1 листов магнитопроводной стали и пакетов 2 листов немагнитопро­ водного материала — латуни, бронзы, нержавеющей стали и т. д. Длина пакетов 1 для различных типоразмеров машин 400—550 м, длина пакетов 2 40—50 мм. Немагнитопроводные пакеты череду­ ются с магнитопроводными; они служат опорой для промежуточ­ ных подшипников ротора. Листы пакетов обоих видов штампу­ ются одним и тем же компаундным штампом. Листы статора с целью уменьшения токов Фуко лакируются с последующим об­ жигом.

На рис. 17 показан лист сердечника статора двигателя электро­ бура Э215-8. Пазы — прямоугольные. По наружному диаметру рас­ положены пазы для размещения в них скрепляющих планок, шпо­ ночный паз и шихтовочная высечка. Магнитопроводные и немаг­ нитопроводные листы собирают на внутренней и пазных оправках, спрессовывают и скрепляют стальными планками в один общий пакет.

57