Тенденция развития приводов буровых установок.

Дизельный и электрический приводы бурового оборудования существуют более 60 лет. Они пришли на смену паровым силовым установкам - локомобилям, приводившим в действие первые модели буровых станков ударно - канатного и ударно - штангового способов бурения. Переход на эти новые прогрессивные виды привода обеспечил революционный прорыв в области создания буровой техники для современных видов вращательного бурения.

Дизельный привод за свою более чем полувековую эволюцию пережил два характерных периода.

Первый - характеризуется интенсивным поиском и созданием рациональных схем мощных групповых приводов, подбором оптимальных типов двигателей и их оснащением гидродинамическими передачами, разработкой новых видов трансмиссий и передач мощности на буровые машины и механизмы. Этот период динамического развития продолжался до 60 - 70 -х годов прошлого столетия.

Второй период - это процесс стабилизации, когда в конструкциях было достигнуто соответствие требованиям потребителей, резервы и возможности дизель - механической системы привода были исчерпаны и процесс совершенствования постепенно прекратился. В таком состоянии дизельные приводы находятся в настоящее время.

Дальнейший прогресс в области привода буровых установок связан с развитием электропривода.

Электропривод оказался привлекательным, для буровой установки благодаря таким преимуществам, как упрощение механической трансмиссии, снижение затрат на её содержание и ремонт, низкая стоимость эксплуатации электродвигателей, простота подвода электроэнергии к буровой установке и её не высокая стоимость. Этими достоинствами отличались уже первые, самые простые нерегулируемые электроприводы переменного привода.

На территории бывшего СССР, электропривод применялся в основном в районах с широко развитыми сетями промышленного электроснабжения, (Азербайджан, Северный Кавказ, Татарстан, Западная Сибирь). Однако с появлением транспортабельных дизельных электростанций для автономного электропитания буровых установок проблема была решена, и дизель - электрические установки стали альтернативой дизель - механическим.

Развитие электропривода привело к использованию в буровых установках регулируемых приводов на базе двигателей переменного тока. Глубокое регулирование этих двигателей и адаптация их характеристик к технологическим режимам работы лебёдки, ротора и буровых насосов заметно повысили скорости проходки, снизили аварийность при бурении скважин и положительно сказались на эффективности всего процесса буровых работ.

Исследование объёмов производства бурового оборудования и состояние парка буровых установок по видам привода как в бывшем СССР, так и в современной России и за рубежом (США) свидетельствуют о тенденции к повышению объёмов использования электропривода в бурении.

Объяснить этот процесс можно, сопоставив показатели механического и электрического приводов (см. табл. 1). Примечательно, что переход на рыночные формы хозяйствования в России, существенно повысив значимость экономических факторов, способствовал ещё большему спросу на буровое оборудование с электроприводом.

Таблица1 Относительная оценка показателей механических и электрических приводов.

Доля выпускаемых Уралмашзаводом буровых установок с электроприводом с начала освоения их производства в 1956г. с некоторыми колебаниями непрерывно нарастала. Если в начале она составляла 13,7% от общего количества установок (другую часть составляли установки с дизельным приводом), то в 1985 - 1986 гг. доля буровых установок с электроприводом превысила 50%. В последние годы нефтяные компании России, обновляя парки бурового оборудования, всё больше ориентируются на установки с электрическим приводом. В результате доля буровых установок этого типа, заказанных нефтяными компаниями России, в общем объёме заказов в последнее время превысила 70%.

В США и других странах использованию электропривода в буровых установках препятствовало частное владение источниками централизованного энергоснабжения. Буровые подрядчики стремились к независимости от энергетических компаний и долгое время использовали только механические приводы. Однако с освоением в начале 60- х годов прошлого столетия производства буровых установок с электроприводом их число в общем парке стало быстро расти. Уже в 1970г. такие установки составляли заметную величину, а через 16 лет их доля существенно возросла. Так, число установок с электроприводом при бурении в диапазоне 4400 - 5500 метров выросло в 6,22 раза, свыше 5500 метров в 2,2 раза. Этот процесс коснулся и установок для не глубокого и среднего бурения (2600 - 3350 метров, 3350 - 4400 метров), где использование установок с электроприводом увеличилось также в 2 раза. В настоящее время результаты переписи парка буровых установок США свидетельствует о ежегодном росте числа буровых установок с электроприводом и уменьшении числа с механическим приводом.

Так, в 2000 году по с равнению с 1998 годом парк установок с электроприводом увеличился на 4,6 %, а с механическим уменьшился на 9,6 %. Общее число установок с электроприводом в 2000г. составило 520 единиц, или 31,8 %. Причём пополнение парка происходит не только за счёт приобретения новых установок, но и за счёт замены механического привода электрическим на имеющихся буровых.

Уже несколько десятилетий электропривод и связанные с ним системы управления и автоматизации представляют собой динамично развивающуюся область техники. Достижения в этой отрасли используются при создании различных видов техники, в том числе и буровых установок. Ведущие западные компании приступили к производству электроприводов на базе асинхронных двигателей переменного тока с частотным регулированием скорости. Об использовании таких приводов в буровом оборудовании уже заявили такие известные в нефтяной отрасли машиностроительные компании, как «Нэшнл - Ойлвелл» (США), «Дрико» (Канада) и другие. Совершенствуются системы автоматизации электропривода за счёт использования микропроцессорной техники. Аналогичные процессы происходят и в отечественном нефтяном машиностроении.