Главная Случайная страница


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...