ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ БУРОВИХ МАШИН З ЕЛЕКТРИЧНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ПРИВОДУ - Наукові конференції
Головна
UA RU EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ БУРОВИХ МАШИН З ЕЛЕКТРИЧНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ПРИВОДУ

23.09.2022 13:16

[3. Технічні науки]

Автор: Ігнатов Андрій Олександрович, кандидат технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро; Аскеров Іслам Кушбалович, студент, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро


Відносно характеристик параметричних рядів бурових установок, то для останніх основною класифікаційною ознакою виступає вантажопідйомність, яка, власне кажучи, і визначає конструкції й характеристики бурового та енергетичного обладнання (тобто так званий силовий привод), що входить до її складу [1]. Приводи, іншими словами – машини, що перетворюють той або інший вид енергії (теплової, електричної, гідравлічної тощо) на механічну роботу, як відомо, та в даному контексті, передають останню виконавчим органам бурової установки (в основному обертачу, наприклад ротору, та буровому насосу). Дещо дивним, проте повністю відповідним дійсності, є те, що на виконання гідравлічної програми очищення свердловини (у т.ч. за допомогою бурових насосів), витрачається, за різними оцінками, до 70 - 80% із загального енергетичного балансу на спорудження свердловини. Зазначимо також, що сучасний силовий привід бурової установки може бути дизельним, електричним (саме йому належить лідерство за кількістю обладнаних ним бурових установок), дизель-електричним та дизель-гідравлічним. Перевагами електроприводу можна вважати простоту управління та обслуговування, економічність та можливість реверсування, спрощення трансмісій, можливість застосування в якості індивідуального приводу; все вказане дозволяє комплексно механізувати бурові роботи і навіть їх автоматизувати [2].

Нині застосовувані бурові насоси (також із електричним приводом), які є гідравлічними машинами поршневого (для геологорозвідувального буріння – плунжерного) типу, оснащуються змінними поршнями і втулками, що викликане необхідністю отримання, у міру поглиблення свердловини, певних, більш високих, тисків на викиді насосу; причому при меншому діаметрі поршня допускається вищий тиск на викиді бурового насоса [3].

Необхідним чинником здійснення результативних бурових робіт є також підбір відповідного обладнання та інструменту. Відносно останнього можна із упевненістю говорити про те, що він повинен задовольняти вимогам, які стосуються великих швидкостей проходки свердловини із реалізацією найефективнішого механізму руйнування гірського масиву [4]. Саме такі принципи покладені в основу методів руйнування гірського масиву за допомогою машин та інструменту гідравлічного типу, приводом для яких виступають бурові насоси, органічно вплетені у відповідну техніко-технологічну схему. За означених рішень, досягається певна вагома раціоналізація витрат перетвореної у гідравлічну, електричної енергії.

Бурові роботи, які проводяться в масиві відносно м’яких порід, досить часто супроводжуються використанням гідромоніторних пристроїв (інструменту), що формують високошвидкісні робочі струмені рідини. Проте, без зайвої конкретизації, відмітимо, що недоліками такого типу пристроїв, є гідравлічна завантаженість циркуляційного контуру (і, як наслідок, набавні витрати електричної енергії), яка не може гарантувати повного отримання заданих параметрів вихідного гідромоніторного струменю, обмеженість щодо умов застосування рідин різного якісного і кількісного складу, відсутність оперативного регулювання гідравлічних характеристик активованого потоку, технічна і технологічна невідповідність вимогам щодо формування стовбуру свердловини.

Робота удосконаленого пристрою для гідравлічного руйнування породного масиву здійснюється за спуску бурового ставу, утвореного бурильними трубами, з’єднаних замками, у свердловину та підключення, за допомогою електричного кабелю, змонтованої у поворотному механізмі гідромоніторної розгінної камери до електричної загальнопромислової мережі бурової [5]. Щільне магнітне поле, що рухає та різко прискорює рух рідини в розгінному контурі, формується таким чином. Розрядний струм тече в радіальному напрямі між електродами, одним з яких служить позитивний стрижневий електрод (сталевий стрижень з конусоподібним наконечником), розташований на вісі розгінної камери, а іншим – кільцевий проточний електрод. Радіальний розрядний струм взаємодіє з концентричним магнітним полем. Сила, спрямована уздовж вісі системи, сприяє прискоренню руху рідини, що поступає до розгінної камери через вхідний отвір. З міжелектродного простору, через циркуляційне сопло, активований струмінь рідини викидається зі швидкістю понад 1000 м/с, захоплюючи за собою і рідину, що рухається стовбуром свердловини та із значним швидкісним напором врізається в породний масив, тим самим проводячи руйнування останнього. Підвищення рівня сили впливу активованого струменя рідини та його швидкості, враховуючі задані руйнівні характеристики породного масиву, здійснюють за допомогою поздовжнього переміщення ізоляційної оболонки накидною гайкою із захватами, що супроводжується зростанням площі контактної електрогідравлічної ділянки тобто збільшенням напруженості магнітного поля. Вказане дозволяє ефективно формувати стовбур свердловини навіть в м’яких породах, схильних до набрякань, що виключає необхідність додаткових проробок, сприяє загальному зниженню енергоємності і часу на спорудження свердловин в безперервному управлінні процесом поглиблення вказаних гірських виробок різного призначення, ускладнених проявом різноманітних гірничо-геологічних умов.

Іншим прикладом раціоналізації витрат гідравлічної потужності електроприводних насосів є включення до технологічної схеми спорудження свердловин машин ударної дії, тобто так званих гідроударників. Зазначимо, що їх удосконалення ведеться шляхом застосування імпульсної циркуляції промивальної рідини [6], яка може бути створена швидкою нескладною модернізацією бурового насосу – відключенням роботи одного або двох плунжерів, ізоляцією компенсатора і виключенням з циклу роботи одного поршня подвійної дії. За таких умов буровий насос доцільно оснащувати регульованим електроприводом (з такими вимогами до нього: плавний пуск із моментом, який не повинен перевищувати номінальний більш ніж на 10%; можливість регулювання швидкості приводу при бурінні до 50%, а при відновленні циркуляції до 80% і більше вниз від номінального значення; привід повинен мати жорстку механічну характеристику з відносним падінням швидкості від холостого ходу до номінального навантаження близько 5%), причому регулювання слід здійснювати в режимі постійного моменту, який визначається допустимим тиском в гідравлічному контурі свердловини.

Технічний результат заявленого пристрою полягає в тому, що нове конструктивне та технологічне виконання робочих органів і гнучкість режиму їх взаємодії в комплексі забезпечують операційну узгодженість кожної з окремих фаз формування ударного імпульсу, а також спостерігається стабільність та регульованість протікання циркуляційних процесів в гідроударному пристрої незалежно від властивостей промивальної рідини. З’являється обґрунтована потенційна можливість розширення діапазону застосування гідроударного пристрою в технологічних схемах використання твердосплавного, алмазного й полікристалічного тощо породоруйнівного інструменту. Означеним компонуванням схеми гідроударного пристрою (у комплексі із буровим електроприводним насосом), досягається висока ефективність процесу генерування ударних імпульсів; за рахунок вказаного інтенсифікуються вибійні руйнівні процеси гірського масиву, що безпосередньо стає чинником збільшення механічної й рейсової швидкостей буріння. Можливе також застосування пристрою для ліквідації аварій й ускладнень в свердловинах, саме тоді, коли нагальною є потреба створення вібраційних збурень в бурильній колоні й іншому технологічному інструменті.

Література

1. Koroviaka, Ye.А. & Ihnatov, A.О. (2020). Prohresyvni tekhnolohii sporudzhennia sverdlovyn: monograph [Advanced well construction technologies]. – Dnipro: Dnipro University of Technology [in Ukrainian].

2. Hossain, M.E., & Islam, M.R. (2018). Drilling engineering: problems and solutions. Scrivener publishing [in English].

3. Vaddadi, N. (2015). Introduction to oil well drilling. Bathos publishing [in English].

4. Ihnatov, A. (2021). Analyzing mechanics of rock breaking under conditions of hydromechanical drilling. Mining of Mineral Deposits, 15(3), 122 – 129 [in English].

5. Pat. 151461 Ukraine, ICC E21C 45/00. Jet drill / O.O. Aziukovskyi, A.V. Pavlychenko, A.O. Ihnatov, Ye.A. Koroviaka, V.L. Khomenko, O.A. Pashchenko; M.R. Mekshun, S.O. Shypunov. – Publ. 27.07.22.

6. Pat. 151535 Ukraine, ICC E21B 4/14. Device for hydraulic hammer drilling / A.О. Ihnatov, І.K. Askerov. – Publ. 10.08.22.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення