Наведено огляд перспектив і проблем застосування електробурів під час видобування нафти з малопродуктивних пластів; з допомогою моделювання асинхронного двигуна й одержаних аналітичних залежностей визначено величини фазних напруг живлення електробура, у разі яких струми в усіх фазах системи електроживлення електробура набувають однакових значень.

Розглянуто переваги електробуріння. Описано систему автоматичного контролю енергетичних параметрів електробура, розроблену на основі технології віртуальних приладів. Показано результати дослідження споживання електробуром активної потужності під час буріння.

Показан способ повышения надежности и эффективности электротехнического комплекса для электробурения. Описана разработанная система контроля энергетических параметров электробура.

Наведено основні напрямки економії електроенергії на бурових установках електробурами. Показано вплив неправильного вибору потужності двигуна електробура на втрати електроенергії. Встановлено, що найбільш ефективним є частотно-регульований занурений електропривод, який дозволяє забезпечити процес буріння свердловин з меншими втратами електроенергії. Доведено, що важливою проблемою є розроблення, виготовлення і впровадження сучасних засобів контролю енергетичних параметрів. Це забезпечить створення системи стабілізації електроспоживання під час електробуріння, і ефективне використання бурових доліт.

Розроблено методи та засоби для збільшення рівня надійності й ефективності електрообладнання установок для буріння свердловин електробуром. Досліджено експлуатаційну надійність та причини відмов електробурового обладнання, визначено шляхи її підвищення. Обгрунтовано необхідність стабілізації напруги на затискачах електробура й обмеження комутаційних перенапруг. Розроблено комплекс засобів для підвищення надійності й ефективності даного обладнання під час буріння свердловин електробуром: два нові методи визначення напруги на затискачах електробура, метод визначення опорів жил струмопідводу, дослідну систему збирання даних, систему контролю енергетичних параметрів електробурів (СКЕП). Розраховано економічний ефект від впровадження СКЕП, яку випробувано та впроваджено у Прикарпатському управлінні бурових робіт.

Запропоновано новий електробур з живленням через однопровідний струмопровід за системою "один провід - труба" на базі нового типу безколекторного двигуна постійного струму. Обгрунтовано, що його застосування може збільшити механічну швидкість буріння у твердих породах у 2 - 3 рази у порівнянні з найкращими сучасними технологіями буріння. Визначено перспективи застосування нового електробура для буріння найглибших свердловин, свердловин для дегазації вугільних пластів і свердловин для використання глибинного тепла Землі в місцевостях з пересічним геотермічним градієнтом з метою обігріву міст.

Проаналізовано динаміку регулювання процесу буріння нафтових і газових свердловин електробурами за дії факторів невизначеності. Аналіз динамічних властивостей системи автоматичного регулювання (САР) потужності на валі двигуна електробура є актуальним науково-прикладним завданням у зв'язку з необхідністю удосконалення режимів роботи зануреного електропривода долота та необхідністю підвищення продуктивності бурових установок. Ідентифіковано функцію передачі двигуна електробура на базі експериментальних даних, одержаних у процесі буріння вертикальної ділянки свердловини N 814Д електробуром Е250-10 в однорідних породах на глибині 215 - 717 метрів. У результаті аналізу удосконалено структурну схему системи стабілізації потужності на валі двигуна електробура та знайдено функцію передачі замкненої системи за заданим впливом. Після підстановки конкретних значень параметрів функції передачі одержано характеристичне рівняння. В результаті досліджень на стійкість за допомогою методів Ляпунова, Гурвіца та Михайлова доведено, що система є стійкою. Для виявлення поведінки системи керування за зміни параметрів окремих ланок проаналізовано властивості САР за допомогою методу кореневих годографів, який дозволив одержати якісну інформацію щодо стійкості САР та її динамічних показників. За допомогою моделювання перехідної та імпульсної перехідної характеристики в програмному пакеті Matlab визначено параметри динаміки регулювання технологічного процесу.

Проведено аналіз чинників, що впливають на надійність електробурового обладнання з врахуванням особливостей процесу спорудження свердловин. Систематизовано причини відмов комплексу бурової установки. Проаналізовано статистичні дані про відмови електробура в Прикарпатському УБР. Описано причини відмов малонадійних елементів системи живлення електробура.

Сформульовано залежність для визначення коефіцієнта простоювання з врахуванням закону розподілу Вейбулла - Гнеденко для електробурового обладнання. Побудовано залежності коефіцієнта простоювання від часу відновлення та рівня ймовірності безвідмовної роботи.

Провівши аналіз статистичних даних роботи електричного обладнання технологічних комплексів, сумарний час роботи та кількість ремонтів на Прикарпатті, одержано кількісні показники надійності системи електропостачання електробурів.

Розроблено методи і прилади контролю енергетичних параметрів електробурів. На підставі вивчення фізичної сутності взаємозв'язків енергетичних параметрів процесу буріння з площею вибою свердловини розглянуто роботу долота за певного питомого тиску на гірничу породу, що створюється осьовим навантаженням на долото, і розроблено алгоритм функціонування критеріїв для контролю моменту на валі двигуна і швидкості його обертання на основі інформації про спожиту потужність системою струмовідвід - електробур. Розроблено функціональні схеми приладів для контролю енергетичних параметрів занурних двигунів та описано алгоритми їх функціонування. Наведено аналіз статистичних характеристик моменту на долоті у процесі буріння свердловин електробурами. Визначено оцінку автокореляційної функції для моменту на долоті, а також спектральну густину.

Розроблено математичну модель системи електропостачання електробура, що створена в середовищі віртуального програмування LabVIEW. Висвітлено основні функціональні можливості моделі. Проведено аналіз результатів роботи програми для різних режимів роботи електробура.

Розроблено заходи та засоби для підвищення надійності електрообладнання для буріння свердловин електробуром (ЕБ). Проведено якісний аналіз причин виходу з ладу електрообладнання бурових установок (БУ). Визначено одиничні показники надійності складових елементів системи електропостачання ЕБ (СЕП ЕБ). Складено модель надійності СЕП ЕБ на основі концепції простору станів, яка дозволяє прогнозувати ймовірність перебування системи в різних станах. Оцінено комплексні показники надійності складових елементів СЕП ЕБ з урахуванням одиничних показників і закону розподілу Вейбула - Гнеденка. З метою зменшення коефіцієнта простоювання СЕП ЕБ запропоновано удосконалений алгоритм контролю стану ізоляції струмопроводу. Визначено додаткові капіталовкладення в спорудження свердловини, які є наслідком відмов обладнання. З метою підвищення надійності запропоновано провести розділення кіл живлення ЕБ та допоміжного обладнання, яке є джерелом струмів вищих гармонік.

Індекс рубрикатора НБУВ: И131.111.42-51

Рубрики:

Електричне буріння свердловин

Шифр НБУВ: Ж25772 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати дослідження експлуатаційної надійності роботи електротехнічного комплексу для електробуріння свердловин Прикарпатського УБР. Запропоновано підхід для оцінки експлуатаційної надійності, що поєднує у собі ймовірнісні методи та засоби нечіткої логіки, на прикладі системи електропостачання електробура.

Під час розроблення математичної моделі функціонування електротехнічного комплексу бурильної установки враховано вплив технологічних факторів на надійність та енергоефективність у процесі буріння свердловин електробуром. Побудовано математичні моделі надійності та енергоефективності систем електропостачання та електрообладнання бурильної установки в середовищі програмування віртуальних приладів LabVIEW. За допомогою інформаційно-вимірювальної системи контролю енергетичних параметрів експериментально отримано енергетичні параметри лектроприводних бурильних установок. Визначено вплив технологічних та енергетичних параметрів на надійність і енергоефективність електробурильного обладнання. Доведено необхідність розроблення організаційних та технічних заходів, спрямованих на покращання функціонування електробурильного обладнання. Доведено, що механізми відмови і відновлення працездатності основних елементів електроприводних бурильних установок підпорядковані закону Вейбула - Гнеденка. Враховано вплив температури бурильного розчину в свердловині на опори струмовідводу електробура. Встановлено, що спектр струму занурювального електродвигуна електробура не містить недопустимого рівня вищих гармонік, однак, наявні несиметрія струмів та зниження напруги на затискачах електробура в робочих режимах буріння. Створені математичні моделі надають змогу прогнозувати значення основних показників енергоефективності та експлуатаційної надійності електротехнічних комплексів з метою вибору оптимального режиму роботи бурильних установок за технологічними та енергетичними параметрами.

Запропоновано структуру цифрового логічного пристрою для задачі підтримки процесів прийняття рішень у системі адаптивного управління бурінням свердловин електробурами. Встановлено контрольовані параметри, що найбільш повно характеризують процес переходу електробура на таку ділянку похилоскерованих свердловин, коли покази давача ваги бурильного інструменту не дозволять контролювати осьове навантаження на долото. Розроблено логічну функцію блоку адаптації структури логічного пристрою для системи управління електробурінням. Синтезовану структурну схему блоку адаптації на елементах базису "І", "АБО", "НЕ".

Цель работы - оценка современного состояния, особенностей конструкции и перспектив развития электроразрядных погружных устройств для обработки скважин. Анализ принципа действия и конструктивного исполнения электроразрядных погружных устройств для обработки скважин. Обоснована необходимость использования многоступенчатых схем преобразования энергии электроразрядных погружных устройств для обработки скважин с учетом особенностей электроразрядного воздействия, критических условий обработки призабойной зоны скважины, повышенных требований надежности ко всем блокам погружной части комплекса и удаленности объекта обработки от источника электропитания. Рассмотрены особенности конструкции и характеристик электроразрядных погружных устройств ведущих мировых компаний (Новас (Россия), Blue Spark (Канада), I-Pulse (Франция), Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины), осуществляющих их производство и обработку нефтяных скважин. Установлено, что все действующие устройства имеют блочную структуру, причем непосредственно в зону нефтяного пласта на соединительном кабеле доставляются соединенные блоки зарядного устройства, емкостного накопителя энергии, высоковольтного коммутатора, электродной системы. Установлено, что параметры электрического разряда в установках разных компаний изменяются в широких пределах (разрядное напряжение от 2,5 до 30 кВ, энергия в импульсе u1086 от 1 до 2 кДж), коммутирование энергии в разрядной цепи может быть как управляемым, так и неуправляемым, а для преобразования электрической энергии в акустическую используется как электрический взрыв проводника, так и свободный искровой разряд в скважинной жидкости или специально приготовленном водном растворе с заданными в зависимости от условий в скважине электрическими характеристиками. Определены перспективы развития электроразрядного оборудования и технологии для повышения притока нефти в скважины. Выделены коммерческоэкономический, научно-технологический и технический аспекты перспектив развития данного направления в Украине. Обоснована необходимость использования многоступенчатых схем преобразования энергии при проектировании электроразрядных погружных устройств для обработки скважин. Определены коммерческо-экономический, научно-технологический и технический аспекты перспектив развития оборудования и технологии для повышения притока нефти в скважины. Анализ технических разработок ведущих мировых компаний в области повышения притока нефти в скважины с использованием высоковольтного электрического разряда позволил определить дальнейшие пути совершенствования отечественной технологии и оборудования, что позволит внести существенный вклад в энергонезависимость Украины.

Індекс рубрикатора НБУВ: И131.111.42

Рубрики:

Електричне буріння свердловин

Шифр НБУВ: Ж16377 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Purpose. Selection of a rational power supply system for an electric drill based on an assessment of active power and voltage losses in a cable line. Methodology. Research on active power losses in current leads is based on the use of the theory of electrical circuits. On the basis of retrospective methods of reliability study of the main elements of the electric drill power supply system, factors that affect its reliability and efficiency are determined. As a result of mathematical modeling of functioning of the electrotechnical complex of electric drill power supply system with DC link in the mathematical editor Mathcad the change in losses of active power and voltage during the transition from the "two wires - pipe" system to the system with a DC link "one wire - pipe" is investigated. Findings. The influence of the structure of the power supply system of the electric drill on the level of power dissipation and voltage losses in the current lead during drilling of wells is investigated. The necessity of transition to an electric drill power supply system with DC link "one wire - pipe" is justified. This power supply system will increase reliability and energy efficiency indicators. Originality. It has been shown for the first time that the active power dissipation and voltage losses in the current lead of the electric drill with the use of the power supply system with DC link "one wire - pipe" are smaller in comparison with the existing electric power supply system, especially when drilling average and lower intervals of wells. Practical value. The developed mathematical models of active power dissipation and voltage losses in the current lead allow us to determine the main indicators of energy efficiency and operational reliability of the electric drill power supply system and facilitate the choice of the economic drilling process.