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

институтами и с 1963 г. Специальным конструкторско-технологиче­ ским бюро по электробурению и ВНИИБТ.

В процессе внедрения электробурения решались сложные тех­ нические проблемы, в частности были созданы:

1)необычная конструкция длинных электродвигателей большой мощности диаметрами 164-ь290 мм;

2)конструкция надежной обмотки забойного электродвига­ теля, способная работать в масле в условиях значительных виб­ раций;

3)пята на подшипниках качения, способная воспринимать высокие динамические осевые нагрузки;

4)уплотнения вращающихся валов в специфических условиях работы на забое;

5)токоподвод повышенной надежности и др.

Схема электробуровой установки, нашедшей промышленное применение в СССР, приведена на рис. 1.

Оборудование буровой обычное. Электробур с долотом опуска­ ется в скважину на бурильных трубах, через которые прокачива­ ется промывочная жидкость. Электроэнергия к нему подводится по кабелю, вмонтированному в бурильные трубы. В токоприемнике кабель вводится внутрь бурильных труб. Наличие в токоприемнике скользящих контактов позволяет в случае надобности проворачи­ вать колонну в процессе бурения или вращать ведущую трубу при наращивании. Кабель вмонтирован в бурильные трубы отрезками, которые при свинчивании труб соединяются специальными кон­ тактными муфтами, укрепленными в бурильных замках.

Процесс бурения осуществляется с применением автоматиче­ ского регулятора подачи долота, соединенного с промежуточным валом лебедки цепной передачей. Регулятор подачи плавно подает

и привинчиваемого к нему на конической резьбе шпинделя.

Для бурения наклонно-направленных скважин применяют ме­ ханизмы искривления МИ, с помощью которых в месте присоеди­ нения шпинделя к двигателю электробур искривляется на 1, 1,5 и 2°. Механизмы искривления в виде отдельного узла монтируют между двигателем и шпинделем.

Для контроля за траекторией скважины применяется телемет­ рическая система СТЭ, дающая сведения об угле наклона сква­ жины, азимуте и положении отклонителя с учетом угла закручи­ вания колонны от действия реактивного момента электробура. Для электробурения также создан датчик действительной забойной осе­ вой нагрузки и вибраций.

Для уменьшения скорости вращения долота и повышения вра­ щающего момента применяют редукторы-вставки, которые так же, как и механизмы искривления, монтируют между обычными дви­ гателями и шпинделями.

8

Для отбора керна используется приставка, состоящая из тол­ стостенной трубы с керноприемной трубой внутри.

Современные электробуры изготовляют диаметром 290, 250, 240, 215, 185, 170 и 164 мм. Они отличаются от первого опытного электробура, испытанного в 1940 г., значительным увеличением мощности электродвигателя (75—240 кВт) при существенном уменьшении наружного диаметра.

Внастоящее время в СССР продолжаются дальнейшие опытно­ конструкторские и исследовательские работы, направленные на повышение эффективности бурения электробуром и надежности его в работе, снижение стоимости проходки, а также на расшире­ ние области применения электробуров, особенно там, где это наи­ более экономически выгодно: бурение скважин с применением утяжеленных растворов, управляемое с поверхности бурения на­ клонных скважин, бурение глубоких и опорно-технологических скважин, с алмазными долотами, с продувкой забоя газом и про­ мывкой аэрированной жидкостью.

Вряде стран в последние годы проявляется значительный ин­ терес к электробурению. В ФРГ выдан ряд патентов на электробуры

итокоподвод к ним. Так, например, выдан патент на устройство для глубокого вращательного бурения, подвешенное на канате и приводимое в действие при помощи электричества. Верхняя часть устройства прижимается к стенке скважины при помощи ради­ ально движущегося упора, нижняя часть, несущая бурильную го­ ловку, выдвигается в направлении бурения относительно верхней части. Для управления упорами предусмотрен электрический гиро­ скоп, который посредством распределительного диска и коммута­ ционного гидравлического аппарата осуществляет привод упоров агрегата. Причем в одной из модификаций в нижней части агре­ гата предусмотрены оптика и.телевизионный аппарат для наблю­ дения за бурголовкой [94].

Патент выдан на электробур для глубокого бурения, предусмат­ ривающий особую систему гидравлической защиты полости элект­ робура, заполненной маслом [92].

В ФРГ выданы и другие патенты на технические средства для электробурения, в том числе на токоподвод в бурильных трубах с накидными муфтами. Токоподвод смещен к периферии и этим обеспечивается пропуск торпеды.

На промысле в ФРГ акционерным обществом по добыче и пе­ реработке нефти был успешно применен электробур, разработан­ ный фирмами «AEG» и «ITG, Celle». Электробур имел асинхрон­ ный трехфазный двигатель (54 кВт, 660 В, частота тока 8—16 Гц, скорость вращения вала 150—330 об/мин). Номинальный момент 175 кгс-м, максимальный 315 кгс-м. Общая длина, включая ком­ пенсатор и головку электробура, 18,6 м, наружный диаметр 254 мм. Двигатель заполнен маслом. Расход масла пополняется компенсатором, одновременно передающим давление внешней среды внутрь машины [93].

10

Р А З Д Е Л I О С Н О В Ы

КОНСТРУИРОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОБУРОВ

ГЛАВА 1

УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОБУРОВ

Условия работы электробура предопреде­ лили уникальную конструкцию его двигателя и шпинделя. Эти условия характеризуются:

небольшим диаметром скважины; работой в потоке промывочной жидкости —

бурового раствора — под высоким гидроста­ тическим давлением;

высокой температурой окружающей среды; передачей через электробур на долото зна­ чительной части веса колонны бурильных труб; сильными вибрациями с соответствующей

динамикой осевой нагрузки; большими значениями потребного вращаю­

щего момента и мощности с частыми пере­ грузками и пиками нагрузки при значитель­ ном удалении источника питания от двига­ теля.

Рассмотрим влияние каждого из указан­ ных факторов на конструкцию электробура.

Диаметр скважины и электробура

В зависимости от конкретных геологиче­ ских условий, глубины и конструкции сква­ жины применяют различные долота и забой­ ные машины, размерный ряд которых приве­ ден в табл. 1.

Указанные в табл. 1 зазоры для долот диаметрами 161—346 мм являются минималь­ ными с технологической точки зрения. Они устанавливаются главным образом, исходя из условий предотвращения прихвата электро-

12

бура в скважине. В осложненных геологических условиях, обус­ ловливающих затяжки и прихваты бурильной колонны, прихо­ дится применять электробуры с большими зазорами, например, электробур диаметром 215 мм с 269-мм долотом. Небольшой на­ ружный диаметр электробура обусловливает большую его длину, превышающую диаметр в 30—50 раз.

Работа в буровом растворе

В буровом растворе могут содержаться различные химические реагенты и соли (в %):

= 8-4-12. Раствор может быть утяжелен баритом, гематитом, маг­ незитом до удельного веса 2,3, кроме того, при неудовлетворитель­ ной очистке в нем содержатся частицы выбуренной горной породы.

В ряде случаев при соответствующих геологических условиях для промывки применяется вода.

Электробур в процессе работы подвергается действию давления промывочной жидкости, заполняющей скважину. Так, при глубине

13