Підготовка електробура до буріння

 

Електробур привозять на бурову у зібраному вигляді. При підготовці електродвигуна електробура до буріння необхідно у першу чергу перевірити:

а) опір ізоляції обмотки двигуна відносно його корпусу;

б) наявність мастила у двигуні;

в) пробивну міцність проби мастила взятого із двигуна.

Опір ізоляції обмотки статора відносно корпуса заміряють мегомметром. Перед заміром контактний стержень кабельного входу повинен бути очищений і змащений рициновою олією. Опір ізоляції обмотки відносно корпусу двигуна при температурі 15–25 °С повинен бути не менше 50 МОм.

Кількість мастила у двигуні визначають заміром положення поршня компенсатора, а також за тиском у порожнині двигуна з допомогою манометра, який встановлюють в отвір клапана замість корка.

Для перевірки якості мастила, яким заповнений двигун, беруть пробу мастила з верхньої і нижньої частини двигуна та визначають пробивну міцність у стандартному розряднику, яка повинна бути не менше 22 кВ. Якщо пробивна міцність мастила менша за вказану величину, то роблять його повний хімічний аналіз, за результатами якого дають заключення про необхідність заміни або сушіння мастила.

За кількістю мастила у компенсаторі і тиску у двигуні оцінюють стан його ущільнень. Якщо за час транспортування та зберігання кількість мастила у компенсаторі суттєво зменшилась чи знизився тиск у двигуні, необхідно перевірити ущільнення.

Для запобігання від корозії стінок компенсаторів під час транспортування і зберігання двигун заповнюють мастилом до верхнього граничного положення поршня компенсаторів.

При незначному відволоженні мастила і зниженні опору ізоляції обмотки здійснюють сепарацію мастила, для чого двигун вмикають на декілька годин у циркуляційну систему мастилоочисної установки.

При значному відволожені мастила та обмотки необхідно мастило злити і просушити двигун під вакуумом. Спочатку двигун прогрівають до +60 °С, а потім через 2–3 години посту­пово температуру підвищують до +90 °С.

Для перевірки ущільнень розбирають двигун згідно з чинними інструкціями. При цьому у процесі розбирання контролюють натяг конічних різьб корпусів.

Для підготовки нового мастилозаповненого шпинделя до укомплектування електробура необхідно перевірити шпиндель, звертаючи особливу увагу на стан сальника, поверхонь компенсатора, ущільнюючих гумових кілець, перевірити якість конічної різьби корпусу шпинделя, натяг з відповідною різьбою двигуна.

Герметичність електробура перевіряють під тиском повітря до 0,2 МПа. Герметичність компенсатора верхнього сальника двигуна і деталей сальника перевіряють у процесі збирання головки. Герметичність двигуна і заповнення його мастилом перевіряють до нагвинчування перехідника під елеватор, до приєднання шпинделя.

Компенсатори верхнього та нижнього сальників двигуна заповняють машинним мастилом у процесі їх збирання. Двигун заповнюють ізоляційним мастилом з пробивною міцністю не менше 40 кВ.

Шпиндель після приєднання до двигуна і перевірки його герметичності заповнюють авіаційним мастилом.

Зібраний електробур необхідно обкатати протягом 5 хвилин, увімкнувши його в електролінію з напругою 380 В. При обка­туванні звертають увагу на витрату мастила через сальник шпинделя і напрямок обертання вала. Напрямок обертання вала у всіх електробурів повинен бути за годинниковою стрілкою, якщо дивитися з боку головки.

Опір ізоляції обмотки статора відносно корпусу двигуна і положення поршнів компенсатора повинні бути записані у рейсовий паспорт, який направляється на бурову разом з електробуром. У рейсовому паспорті також вказують верхнє та нижнє граничне положення поршня компенсатора або тиск мастила. Паспорт встановлюють в спеціальний герметичний патрон, який закріплюють до контактного стержня електробура.

Збирати двигун та шпиндель, а також електробур з механізмом викривлення і редуктором-вставкою необхідно згідно зі спеціальними інструкціями.

 

Експлуатація електробурів

 

Для буріння електробурами використовують бурові установки з електроприводом і такі пристрої та обладнання: електробур, струмопідведення, змонтоване всередині бурильних труб, силовий трансформатор, струмоприймач, станцію і пульт керування, автоматичний регулятор подачі, пристрій для контролю за ізоляцією. При необхідності використовують телеметричну систему СТЕ, механізм викривлення МВ, редуктор-вставку до електробура, приставку для відбору керна.

Крім цього, для експлуатації електробурів і струмопід­ведення на буровій повинні бути: двотижневий запас чистої рицинової олії, пристрої для очищення, промивання і змащення мастилом контактних з’єднань, комплект інструментів для закачування мастила у шпиндель з двотижневим запасом авіаційного мастила, запасний струмоприймач, запасні кабельні секції бурильної труби, ОБТ, центратори, пристрій контролю за ізоляцією і мастилозаправник для закачування мастила в двигун електробура з триденним запасом трансформаторного мастила, болти, пружинні шайби для кріплення струмопідведення, калібри для перевірки контактних з’єднань, манометричний пристрій для заміру тиску мастила.

При застосуванні електробурів, які транспортують у трубі-футлярі (Е164, Е170, Е185) бурові повинні бути обладнані другим шурфом. Футляр з електробура знімають тільки після того, як його разом з футляром опустять в устя свердловини. Виставляти електробур на містки і затягувати в бурову без футляра недопустимо. Запобіжний ковпак знімають з електробура тільки після того, як він опущений в устя свердловини і встановлений на елеваторі на столі ротора.

Перед нагвинчуванням долота на вал електробура перевіряють осьове зміщення вала шпинделя. Для цього підвішений електробур ставлять на стіл ротора і в момент встановлення заміряють зміщення вала відносно корпуса шпинделя, яке повинно бути не більше 1,5 мм.

Перед опусканням електробура у свердловину перевіряють наявність мастила у шпинделі за відстанню між витками пружини компенсатора або за тиском мастила, який заміряють спеціальним манометричним пристроєм, який вгвинчують замість пробки клапана. При опусканні електробур необхідно оглянути, перевірити затягування клапанів, пробок та інше.

Якщо кількість мастила у двигуні передбачається заміряти манометричним пристроєм, електробур необхідно опустити в устя свердловини настільки, щоб зручно було відгвинчувати пробку клапана, розташовану у верхній частині двигуна і вгвинтити манометричний пристрій. Тиск мастила у двигуні і шпинделі, які повністю заповнені мастилом, повинен бути не менший 0,3 МПа.

Після встановлення електробура на елеватор перевіряють опір ізоляції обмотки статора відносно корпуса. У двигунів, підготовлених до буріння, він повинен бути при температурі 20-25 °С не менший 50 МОм. Опір ізоляції і положення поршнів або тиск мастила, заміряні на буровій, не повинні значно відрізнятися від величин, записаних у рейсовому паспорті.

Зменшення об’єму мастила може бути спричинене пошкодженням у системі ущільнень електробура, а зниження опору ізоляції обмотки відносно корпуса свідчить про пошкодження ізоляції. В цих випадках електробур не варто опускати у свердловину до ліквідації несправностей. Результати огляду та замірів записують у рейсовий паспорт.

Контактну муфту, згвинченого з електробуром пристрою для контролю ізоляції або телеметричної системи СТЕ як і контактні з’єднання бурильних труб, промивають струменем води і з допомогою кільцевої щітки змащують рициновою олією.

До спуску електробура у свердловину необхідно перевірити напрямок обертання вала, спостерігаючи за обертанням вала шпинделя. Обертання повинно бути за годинниковою стрілкою, якщо дивитися зверху.

Напрямок обертання вала електробура, опущеного в устя свердловини, можна перевірити за напрямком дії реактивного моменту. Ведуча труба в момент вмикання електробура повинна повернутись у напрямку зворотному обертанню вала. Недопустимо перевіряти напрямок обертання вала електробура з незакріпленим перехідником і долотом, як в усті свердловини, так і над відкритим роторним столом.

При вмиканні електробура після нарощування чергової труби необхідно пересвідчитись у правильності напрямку обертання електробура. При цьому напрямок обертання оцінюють за дією реактивного моменту. Коли на значній глибині свердловини дія реактивного моменту на ведучу трубу не передається, то необхідно перевірити фази кабельних секцій всіх без винятку бурильних труб, підготовлених до нарощування.

Після нарощування кожної свічки або бурильної труби, коли бурильна колона установлена на елеватор чи клини, перевіряють опір ізоляції на корпус системи струмопідвід-електробур, доторкаючись щупом лампового мегомметра до одного з контактних кілець контактного стержня.

Нарощену свічку або трубу для згвинчування з колоною необхідно опускати плавно, забезпечуючи співвісність контактного стержня і муфти, які з’єднуються між собою.

У міру приєднання бурильних труб і поглиблення свердловини опір ізоляції системи струмопідвід-електробур може знижуватись до таких, вказаних у таблиці 1.1 величин:

 

Таблиця 1.1 – Опір ізоляції системи струмовідвід-електробур залежно від глибини

Глибина свердловини, км
Опір ізоляції, МОм		7,5

 

Різке зниження опору ізоляції системи струмопідвід-електробур після нарощування чергової свічки свідчить про дефект кабельної секції нагвинченої свічки. Таку свічку необхідно відгвинтити, перевірити опір ізоляції її кабельної секції і при виявленні дефекту відправити для ремонту або заміни кабельної секції.

У процесі спуску бурильних труб можливо, що після нарощування і спуску чергової свічки опір ізоляції різко знизиться і після відгвинчування її залишається низьким. Це може відбутись, якщо свердловина не заповнена повністю рідиною і при спуску чергової свічки раніше опущена труба з дефектною секцією занурилась у рідину. У такому випадку піднімають і роз’єднують бурильну колону до першої труби, яка занурилась у промивальну рідину. Зазвичай у цій трубі пошкоджена кабельна секція.

У системі струмопідведення деколи обриваються струмопідвідні жили і тому при спуску час від часу перевіряють опір ізоляції обох жил-контактів. Різке збільшення опору ізоляції однієї з жил свідчить про її обрив. Необхідно знайти і видалити дефектну трубу.

Ведуча труба, завчасно згвинчена зі струмоприймачем і вертлюгом, при спуску бурильних труб, знаходиться у шурфі. Після витягування її з шурфа і відгвинчування заглушки контактну муфту ретельно промивають водою і змащують рициновою олією. Оскільки по ведучій трубі, яку витягли із шурфа, тривалий час ще стікає промивальна рідина,яка може забруднити контактний стержень бурильної труби, необхідно прикривати бурильну трубу заслінкою і забирати її тільки після того, як ведуча труба встановлена по осі бурильної і максимально наблизилась до неї.

Після заміни струмоприймача і струмопідвідного кабелю перед вмиканням електробура необхідно також перевірити фази струмопідведення, починаючи з контактної муфти ведучої труби до шин станції керування.

При бурінні електробуром його потужність практично не залежить від кількості і властивостей промивальної рідини та глибини занурення електробура, що дозволяє використовувати промивальні рідини густиною до 2300 кг/м³, а також аеровані і газоподібні агенти для виносу вибуреної породи.

Швидкість обертання вала електробура не залежить від кількості і властивостей промивальної рідини і практично не залежить від навантаження.

Напрям потоку промивальної рідини не впливає на характеристику електробура, що дає можливість застосовувати зворотну циркуляцію при невеликій кількості рідини і невеликій витраті енергії на промивання.

Оскільки електробур є мастилозаповненою машиною, то його робочі органи не піддаються дії абразивних частинок, які містяться у промивальній рідині і тому характеристика електробура незмінна протягом усього періоду роботи.

Зміна моменту опору на долоті при бурінні миттєво відображається на зміні величини струму і потужності. Це дає можливість по ватметру спостерігати за навантаженням на долото, визначати характер його роботи, встановлювати ступінь зносу і запобігати аварії з долотом.

Зміна струму і потужності, які відображають навантаження на долото, дають можливість автоматизувати процес буріння при найкращому використанні потужності електробура.

Особливості конструкції електробура дозволяють з допомогою спеціальної апаратури і телеметричної системи у процесі буріння похилоскерованих, горизонтальних і горизонтально-розгалужених свердловин контролювати зенітний та азимутальний кути, встановлювати відхилювач у заданому напрямку, коригувати його положення з врахуванням кута закручування бурильної колони під дією реактивного моменту.

Швидкість обертання електробура в межах стійкої частини кривої крутного моменту може змінюватись від синхронної до , яка відповідає максимальному значенню крутного моменту. Проте буріння електробуром здійснюють при визначеному осьовому навантаженні і коливання швидкості обертання незначне. Якщо момент опору на долоті коливається від 0,5 до 1,5 номінального крутного моменту двигуна, то коливання швидкості обертання не перевищує 8 %. Тому вважають, що буріння електробуром здійснюють практично при постійній швидкості обертання. Зміна швидкості обертання можлива зміною частоти струму, застосуванням редуктора-вставки, зміною кількості пар полюсів. Для збільшення швидкості буріння можна збільшити осьове навантаження на долото, яке безпосередньо впливає на завантаження електробура. Допустиме завантаження електробура залежить від допустимого нагріву обмотки двигуна. Це завантаження буде збігатись з номінальною потужністю двигуна, якщо на даній глибині свердловини температура навколишнього середовища буде дорівнювати розрахунковій, прийнятій при проектуванні двигуна.

Електробур, опущений у свердловину, вмикають тільки при циркуляції промивальної рідини, без осьового навантаження, не спускаючи його до вибою. До вибою необхідно доходити плавно з проробленням. Потім приробити долото при осьовому наван­таженні 20-50 кН протягом 2-3 хвилин і плавно довести осьове навантаження на долото до оптимального протягом 5-10 хвилин.

Контролювати режим роботи долота можна по ватметру та індикатору ваги. По амперметру контролюють лише гранично допустиме значення повного струму, який споживає електробур. Користуватись амперметром для встановлення режиму буріння не рекомендується, оскільки повний струм не відображає активну потужність на валу електробура.

При бурінні з використанням промивальних рідин необхідно встановлювати такий режим живлення електробура, при якому електробур міг би створювати найбільший крутний момент.

Напругу на клемах вторинної обмотки трансформатора при увімкненому електробурі, який працює на холостому ході, можна знайти за формулою:

, (1.46)

де номінальна напруга електродвигуна, В;

номінальний струм електродвигуна, А;

глибина (довжина) вибою свердловини, км.

За одержаною величиною напруги вибирають найближчий ступінь напруги трансформатора.

Для часткової компенсації втрат напруги при перевантаженнях доцільно завчасно подавати на клеми електробура підвищену напругу, особливо при бурінні на великих глибинах.

Якщо при роботі з навантаженням струм двигуна перевищує номінальне значення більше ніж на 10 %, осьове навантаження необхідно зменшити.

Під час буріння можливе короткочасне перевантаження електробура, спричинене невідповідною швидкістю подачі долота або його заклинюванням. Це перевантаження ліквідується захистом, який спрацьовує через визначений час після перевантаження, вимикаючи електробур. У такому разі електробур треба припідняти над вибоєм і повторно увімкнути.

При вимкненні електробура у результаті заклинювання долота бурильну колону необхідно припідняти над вибоєм, промити свердловину, зробити розходжування колони і лише після цього запустити електробур.

Якщо під час роботи електробур вимкнувся максимальним захистом, то його повторне увімкнення дозволяється тільки один раз за умови, що опір ізоляції системи струмопідвід-електробур знаходиться в допустимих межах. При повторному вимкненні максимальним захистом необхідно підняти бурильну колону для ліквідації пошкоджень.