Наибольшим преимуществом обладает привод от электродвигателей постоянного тока, в конструкции которого отсутствуют громоздкие коробки перемены передач, сложные соединительные части и т. п. Электрический привод постоянного тока имеет удобное управление, может плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.

Дизель-электрический привод состоит из приводного электродвигателя, связанного с исполнительным механизмом; генератора, питающего этот электродвигатель; дизеля, приводящего во вращение генератор.

Силовые приводы подразделяют на индивидуальный и групповой. Индивидуальным называется такой привод, который приводит в действие один исполнительный механизм или отдельные его части. Групповым называется такой привод, который приводит в действие два и более исполнительных механизма.

Технология бурения нефтяных и газовых скважин имеет свои особенности и предъявляет определенные требования к силовому приводу.

В процессе бурения основная часть мощности потребляется буровыми насосами и ротором, а в процессе спуско-подъемных операций - лебедкой и компрессором. Работа насосов в процессе бурения характеризуется постоянством нагрузки на силовой привод. Во время спуско-подъемных операций привод имеет резко переменную нагрузку - от нулевой (холостого хода двигателей) до максимальной. При подъеме инструмента из скважины необходимо обеспечить в начале подъема каждой свечи плавное включение лебедки и постепенное увеличение скорости подъема, так как резкое включение и мгновенное увеличение скорости могут привести к разрыву талевого каната или поломке оборудования. При ликвидации аварий в скважине привод часто работает с резко переменными нагрузками, превышающими расчетные.

К силовому приводу буровых установок предъявляются следующие требования: соответствие мощности условиям работы и сполнительных механизмов, гибкость характеристики, достаточная надежность и экономичность.

Гибкость характеристики определяется способностью привода автоматически или при участии оператора быстро приспосабливаться в процессе работы к изменениям нагрузок и скоростей работы исполнительных механизмов при условии рационального использования мощности.

Нагрузки и скорости буровой лебедки и ротора в процессе работы могут изменяться в больших пределах (1:4 – 1:10). Двигатели не обладают такой гибкой характеристикой, поэтому в приводах современных буровых установок применяют устройства искусственной приспосабливаемости, т. е. между двигателем и исполнительным механизмом устанавливают промежуточные передачи.

2.3.2.4 Выбор буровой вышки и талевой системы

Буровая вышка предназначена для подъема и спуска бурильной колонны и обсадных труб в скважину, удержания бурильной колонны на весу во время бурения, а также для размещения в ней талевой системы, бурильных труб и части оборудования, необходимого для осуществления процесса бурения.

В настоящее время при бурении на нефть и газ используют металлические вышки башенного и мачтового типов. Из вышек мачтового типа применяются А-образные.

Ее выбор осуществляется по высоте Н, м, и по грузоподъемности Q.

Определим высоту вышки (Н, м) по формуле:

Н = k*Lсв, (2.3.16.)

где k- коэффициент, предупреждающий затягивание бурового снаряда в кронблок при его переподъеме (обычно k = 1,2-1,5);

Lсв - длина свечи, зависящая от глубины скважины, м.

Принимаем k = 1,5; Lсв = 24 м.

Н= 1,5*24 = 40 м.

Таким образом, вышка ВМУ-45*200У, входящая в комплект выбранной буровой установки, вполне подходит для выполнения проектируемых работ.

Талевая (полиспастовая) система буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка и уменьшения нагрузки на ветви каната.

Через канатные шкивы кронблока и талевого блока в определенном порядке пропускается стальной талевый канат, один конец которого крепится неподвижно, другой конец, называемый ходовым (ведущим), крепится к барабану лебедки.

По грузоподъемности и числу ветвей каната в оснастке талевые системы разделяют на различные типоразмеры. В буровых установках грузоподъемностью 50 – 75т используют талевую систему с числом шкивов 2Х3 и 3Х4; в установках грузоподъемностью 100 - 300т применяют число шкивов 3Х4, 4Х5, 5Х6 и 6Х7. В обозначении системы оснастки первая цифра показывает число канатных шкивов талевого блока, а вторая цифра число канатных шкивов кронблока.

Произведем расчет оснастки и выбор талевого каната.

Вычислим количество рабочих ветвей по формуле:

m = Qкр/Рл*ηm, (2.3.17.)

где Qкр - вес бурового снаряда, Н;

Рл - грузоподъемность лебедки станка, Н;

ηm - КПД талевой системы, равный 0,8 - 0,9.

Так как наибольший вес (173,5 т) будет иметь тех. колонна диаметром 245мм , то производить расчет будем только для этой колонны:

m = 1735000/(200000*0,9) =10 ветвей.

Общее количество ветвей каната при симметричной системе равно:

m0 = m+2

m0 = 10+2=12.

Следовательно, будет применяться оснастка 5x6.

Длина талевого каната в оснастке Lоc. зависит от числа струн m в ней и полезной высоты вышки hn.

Lоc = (m +2)* hn+l3, (2.3.18.)

где 13 = 30 м - длина каната, наматываемого на барабан.

Lоc = (12+2)*40+30 = 590 м.

Тогда вес каната

Gк = Lоc*qк, (2.3.19.)

где qк - вес 1 м каната.

Gк = 590*33,8 = 19942 Н = 19,94 кН.

Определим наибольшую статическую нагрузку на подвижные струны каната талевой системы:

Рт с = L*q + lубт*qубт + Gтс (2.3.20.)

где L - длина бурильных труб, м;

q - вес 1 м бурильных труб, Н;

lубт - длина УБТ, м;

qубт - вес 1 м УБТ, Н;

Gтс - вес талевого блока, каната и крюка, Н. Рассчитаем Gтс :

Gтс = Gтб +Gканата +Gкрюка (2.3.21.)

Gтс = 67000+19942+35000 = 121942 Н = 121,94 кН.

Для снаряда при бурении под колонну диаметром 324 мм:

L = 922 м, q = 319Н. lубт= 98м, qубт = 1.56 кН.

Ртс = 922*319+ 98*1560+121942 = 568940= 568.94 кН.

Статическая нагрузка на 1 струну:

Р = Ртс / m,

где m - число ветвей талевой системы.

Р =568.94/12 = 47.41 кН.

Для снаряда при бурении под колонну диаметром 245 мм:

L = 2364.5, q = 319Н, lубт= 85.5м, qубт = 1.56 кН;

Ртс = 2364.5*319+85.5*1560 + 121942 = 1009608Н = 1009.608 кН.

Статическая нагрузка на 1 струну:

Р = 1009.608 /12 = 84.13 кН.

Для снаряда при бурении под колонну диаметром 140 мм:

L = 2936 м, q = 319 Н, lубт= 89 м, qубт= 1,56 кН.

Ртс = 2936*319+89*1560+ 121942 = 1197366 Н= 1197.366 кН.

Статическая нагрузка на 1 струну: