2.6.5. Влияние типа привода буровой установки на энергетические затраты при СПО

В процессе подъема практический интерес представляет знание закономерности изменения мощности расходуемой в разные периоды подъема.

При установившейся скорости подъема величина требуемой мощности и затраты энергии обусловлены весом поднимаемого груза, его скоростью и к.п.д.

В период же разгона энергетические параметры (затраты) обусловлены инерционностью системы, ускорениями, временем разгона и существенно зависят от типа привода.

На рис. 2.24 показана зависимость используемой мощности при разгоне бурильной колонны из N свечей на один подъем от числа свечей на крюке, определенная по формуле (2.35).

| 200 -100 -

0 -\ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Число свечей на ижже N

Рис. 2,24. Зависимость используемой мощности при разгоне колонны из N свечей на один подъем от числа свечей на крюке (буровые установки

БУ 2500-Эа ЭУ, ЛГУ)

Как видно из данных рисунка, закономерность изменения используемой мощности при разгоне С ПК с дизельгидравлическим приводом существенно отличается от двух остальных, что объясняется особенностями характеристики ТТК. и его к.п.д.

На рис. 2.25-2.28 представлены зависимости энергозатрат в периоды разгона, установившегося движения и суммарные энергозатраты на один подъем и за цикл бурения скважины бурильной колонной из N свечей, расчитанные по формулам (2.37), (2.38), (2.47) и (2.48).

Как видно из данных рис 2.25, тип привода существенно влияет на энергозатраты в период разгона.

я?

Энергозатраты БУ 2500-ЭП в период разгона растут от 0.6 кВт*ч до ~1 кВт*ч при подъеме бурильной колонны с числом свечей от 1 до 27, т.е. при одной н той же максимальной скорости подъема, далее энергозатраты уменьшаются в 2 раза с уменьшением скорости подъема (при подъеме на высшей скорости бурильной колонны с числом свечей от 28 до 78).

В случае же привода ЭУ, минимальное значение энергозатрат в период разгона имеет место при подъеме минимальной нагрузки на каждой скорости, с увеличением нагрузки растут и энергозатраты.

Аналогичная зависимость имеет место также и в случае поивода ДГУ с более широким диапазоном регулирования.

Энергозатраты на установившееся движение при одном подъеме колонны С ПК с разным приводом представлены на рис. 2.26. Как видно из рисунка, они имеют примерно одинаковые закономерности изменения, обусловлены нагрузкой, установившейся скоростью, временем подъема и общим к.п.д.

V

18 -16 14 12

Суммарные энергозатраты на один

подъем при установившемся

движении, кВт*ч:

ДГУ- 925.7 рац./ 916.1 макс

ЭУ-700.2

ЭП-441.1

ДГУ макс

ДГУрац.

ЭУ

со

о. о

X

о

I

6 4

2 -I

ЭП

І I ) І і І I

10 20 30 40 50 60 70

Число свечей на крюке. N

80

і

90

100

Рис. 2.26. Зависимость энергозатрат на установившееся движение колонны из N свечей (на один подъем) от числа свечей на крюке (буровые установки

БУ 2500-ЭП, ЭУ, ДГУ)

Как видно из рис. 2.27, закономерность изменения суммарных энергозатрат на один подъем бурильной колонны подъемными комплексами с разными типами привода практически имеют линейный характер от нагрузки на крюке.

Рис. 2.27. Зависимость суммарных энергозатрат на один подъем БК из N свечей от числа свечей на крюке (буровые установки БУ 2500-ЭП, ЭУ, ДГУ)

Представленные на рис. 2.28 суммарные энергозатраты на один подъем бурильной колонны за цикл бурения скважины, т.е. за 5/,,> циклов подъемов, показывают о существенном преимуществе привода ЭП, у которого энергозатраты более равномерно распределены по всему диапазону нагрузок на крюке.

Суммарные энергозатраты на подъем бурильной колонны за цикл бурения скважины, рассчитанные по формуле (2.53), составляют

для БУ 2500-ЭП 13.3 МВт*ч;

для БУ 2500-ЭУ 20.4 МВт*ч:

для БУ 2500-ДГУ 27.8 МВт*ч.

1 12 23 34 45 56 67 78 89 100

Число свечей на клюке. N

Рис.

ДГУ)

Таким образом, из приведенного анализа видно, что привод С ПК от электродвигателей постоянного тока имеет в два раза энергозатраты на СПО меньше чем дизель-гидравлический привод и в полтора раза меньше чем привод от синхронного электродвигателя с муфтой ЭМС-750.

2.7. Результаты исследований и выводы по главе 1.

Разработана методика и программное обеспечение расчета энергетических затрат и затрат машинного времени при СПО подъемными комплексами и проведено их сравнение на примере буровых установок БУ 2500-ЭП, БУ 2500-ЭУ и БУ 2500-ДГУ. 2.

Разработанная методика позволяет оценить по критерию минимизации затрат машинного времени при СПО совершенство подъемного комплекса буровой установки. В частности:

-

установлено, что отсутствие учета характеристики оперативной муфты включения подъемного вала (на примере БУ 2500-ДГУ) занижает затраты машинного времени почти на 6 %; -

установлено, что увеличение максимальной скорости подъема незагруженного элеватора на буровой установке БУ 2500-ЭП с 1.2 м/с до 1.8 м/с приводит к интенсивному снижению затрат машинного времени. При превышении скорости 1.8 м/с кривая затрат машинного времени резко выполажива-ется и при значении скорости в диапазоне 1.8...2.3 м/с затраты времени находятся практически на одном и том же уровне и в дальнейшем — возрастают. Уменьшение максимальной скорости подъема незагруженного элеватора от 1.8 до 1.5 м/с приводит к увеличению затрат машинного времени на его подъем почти на 9 %; -

установлено, что использование турботрансформатора в полном диапазоне регулирования частоты вращения выходного вала при СПО нерационально из-за низкого его к.п.д.

установлено, что притормаживание подъемного вала при подъеме незагруженного элеватора в период замедления позволяет сократить затраты машинного времени на подъем бурильной колонны за цикл бурения скважины на 6 % для БУ 2500-ДГУ, 8.7 % для БУ 2500-ЭУ и 17.2 % для БУ 2500-ЭП.

3. Проведена сравнительная оценка степени неполноты тахограммы подъема бурильной колонны с различными типами привода по разработанной методике и по методике, предложенной Аваковым В.А.

Выполненный анализ показывает, что затраты машинного времени на подъем бурильной колонны могут быть определены по (2.1). При этом значение коэффициента с из выражения (2.2) должно быть скорректировано и при-

нято для:

БУ 2500-ЭП 2.3;

БУ 2500-ЭУ 4.5;

БУ 2500-ДГУ 5.9. 4.

Осуществлена оценка совершенства подъемных комплексов буровых установок БУ 2500 с разным приводом по затратам машинного времени подъема бурильной колонны за цикл бурения скважины. Затраты времени составляют для БУ 2500-ЭП - 21 ч., для БУ 2500-ЭУ - 34 ч.(увеличение по сравнению с ЭП на 38 %) и для БУ 2500-ДГУ — 37.6 ч. (увеличение по сравнению с ЭП 44.2 %). 5.

Осуществлена оценка совершенства подъемных комплексов буровых установок с разным приводом по энергозатратам на подъем бурильной колонны за цикл ПРОВОДКИ скважины. Энергозатраты составляют:

для БУ 2500-ЭП 13.3 МВт*ч; (принимаем за 100 %)

для БУ 2500-ЭУ 20.4 МВт*ч (увеличение по сравнению

с ЭП на 53 %);

для БУ 2500-ДГУ 27.8 МВт*ч (увеличение по сравнению

с ЭП на 109%).