Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
ЗАБОЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПОДАЧИ ДОЛОТА
Роторное бурение на больших глубинах (3000—5000 м) с помощью наземных автоматических устройств подачи долота малоэффективно вследствие действия сил трения бурильной колонны о стенки скважин, значительно искажающих измеряемые на поверхности значения осевых нагрузок на долото. При турбинном бурении силы трения колонны труб о стенки скважины увеличиваются, потому что колонна труб неподвижна. Кроме того, на устойчивую работу турбобура влияют кратковременные изменения нагрузочного момента. С увеличением глубины может возникнуть неустойчивый режим работы турбобура. Этот режим работы может наступить в зоне незначительных скоростей. Одним из решений задачи по управлению забойным двигателем — турбобуром может быть создание быстродействующих наземных устройств, работающих по сигналам от датчиков, расположенных на забое. Однако создание УПД подобного типа требует надежных забойных датчиков, а также исполнительных механизмов таких устройств, больших установленных мощностей и надежных каналов связи. Кроме того, с увеличением глубин время на передачу информации о значении осевой нагрузки или частоте вращения турбобура с забоя на поверхность и команды в обратном направлении достигает нескольких секунд. В течение этого времени условия работы долота могут измениться настолько, что потребуется команда обратная той, что была передана. Более эффективным решением проблемы автоматизации глубокого бурения может быть перенос регулирующего и исполнительного механизмов непосредственно на забой, где УПД могло бы перерабатывать на месте всю получаемую в процессе бурения информацию и вырабатывать команды управления исполнительному механизму. Такие УПД должны обеспечить регулирование параметров режима бурения и сделать его мало зависящим от сил трения. Применение устройств автоматического управления подачей долота на забой в глубинном исполнении позволит использовать истинные значения забойных параметров и параметров, соответствующих максимальной мощности забойного двигателя. Характерная конструктивная особенность большинства забойных УПД — их телескопическое исполнение, т. е. исполнение с расчленением низа колонны бурильных труб. В телескопе одна часть устройства соединена с колонной труб, а другая—с турбобуром или с породоразрушающим инструментом (при роторном бурении). Расчленение низа и позволяет создавать осевые нагрузки на долото независимо от сил трения колонны о стенки скважины. Исполнительный механизм забойных УПД должен преодолевать силу, создаваемую не всем весом бурильной колонны, а только ее частью—нагрузкой на долото. Поэтому мощность этих УПД (при одинаковых скоростях подачи) может быть меньше мощности наземных устройств, исполнительные механизмы которых должны быть рассчитаны на полный вес колонны, а реверсивные исполнительные механизмы их — на подъем всей колонны. Следует ответить два основных направления разработки забойных УПД: а) УПД с использованием промывочной жидкости в качестве рабочего агента, в котором все измерительные, регулирующие и исполнительные механизмы работают на буровом растворе; б) УПД автономного типа, все механизмы которых изолированы от воздействия бурового раствора и работают на рабочем агенте— масле. Кроме того, имеются УПД, управляющие расходом промывочной жидкости, проходящей через забойный двигатель и УПД с фиксацией нижней части колонны бурильных труб о стенки скважины. На рис. 17.8 изображена схема УПД с регулирующим клапаном, работающего по постоянству осевой нагрузки. Корпус сервоцилиндра 6 жестко связан с бурильной колонной, а поршень 5 через шток 2— с турбобуром. Сверху на поршень 5 постоянно действует гидравлический перепад давления на турбобуре и долоте. Перемещаясь вниз во время бурения, поршень 5 вытесняет жидкость из подпоршневой полости 4 через клапан S, на котором за счет дросселирования возникает постоянный перепад давления. Этот перепад давления действует на поршень 5 снизу, осуществляя его торможение, вследствие чего регулируется осевая нагрузка на долото. Величина осевой нагрузки G равна разности между суммой гидравлического усилия, действующего сверху на поршень 1 (произведение перепада давления на турбине рт и долоте рд на площадь поршня Sп и веса турбобура Gт) и гидравлического усилия, действующего на поршень снизу (произведение перепада давления рк на клапане 3 на активную площадь поршня в полости 4): Регулирующий клапан 3 настраивается на заданную величину. Для перезарядки сервоцилиндра предусмотрен обратный клапан. К забойным полуавтоматам подачи долота принадлежит УПД, поддерживающее постоянство какого-либо параметра режима бурения. В качестве такого параметра регулирования приняты частота вращения турбобура или нагрузочный момент на долоте. Исполнительным механизмом забойных полуавтоматов является работающий на промывочной жидкости сервоцилиндр, корпус которого связан с колонной труб (рис. 17.9). Полый шток 1 его, уплотненный в сальнике 2, соединен с турбобуром. Действие полного перепада давления на турбобуре и долоте в зоне 3 на сечение штока 1 создает постоянную слагающую осевой нагрузки на долото. К ней может прибавляться или вычитаться усилие от гидравлического давления на кольцевое сечение поршня 4. Это давление изменяется в зависимости от положения золотника 5, управление которым осуществляется датчиком 6, действующим в функции выбранного параметра регулирования. Для реверса подачи инструмента при перегрузках необходимо, чтобы гидравлическое усилие на поршень 4 превосходило суммарную величину собственного веса турбобура и гидравлической силы, действующей на торец штока 1. В качестве датчика в забойных УПД используются работающие в среде промывочной жидкости пружинный манометр, центробежный регулятор скорости и гидравлический регулятор, состоящий из золотника с равновеликими поясками и возвратной пружиной. В зависимости от применяемого датчика регулирование турбобура может осуществляться по постоянству вращающего момента на долоте или по постоянству вращения турбобура.
Контрольные вопросы 1. Объясните преимущества автоматического управления подачей бурового инструмента перед ручным. 2. Объясните принцип действия и устройство фрикционных устройств подачи долота (УПД). 3. Объясните принцип действия и устройство гидравлических УПД. 4. Объясните принцип действия и преимущество электромашинных УПД. 5. Объясните принцип действия регуляторов подачи РПДЭ-3 и РПДЭ-6. В чем их различие? 6. Объясните назначение, принцип действия и отличительные особенности УПД типа АВТ-2. 7. В чем преимущество забойных УПД перед наземными? 8. Объясните принцип действия и устройство забойных УПД.
Глава 18 |
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-28 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |