Г.Н.Семенцов, С.М.Бабчук

Описан разработанный метод определения крутящего момента на столе ротора по известным скорости вращения стола ротора и суммарной скорости вращения коленчатых валов группового дизельного привода. Определены достаточные условия, при выполнении которых можно было бы утверждать, что найденные расчетным методом крутящие моменты на столе ротора отвечают реальным с заданной точностью. Разработана программа для персонального компьютера, с помощью которой находятся искомые крутящие моменты на столе ротора

The method of definition of the twisting moment on a table of a rotor on known speed of rotation of rotor table and total speed of rotation of crankshafts of a group drive of diesel engines has been developed. The sufficient conditions have been determined fulfilment of which could be asserted that received data of twisting moments on a rotor table by the method of calculation meet the conditions with the given accuracy. The program for the personal computer has been developed with the help of which the required twisting moments on a table of rotor are found

Сьогодення нафтогазовидобувної галузі України та інших держав характеризується широким застосуванням бурових установок з дизельним приводом. Це зумовлено тим, що райони нафтових і газових родовищ, як правило, віддалені від електрифікованих місцевостей. Крім того, у світі спостерігаєтья активізація розробки родовищ шельфів морів, що зумовлюватиме і подальше збільшення парку бурових установок з дизельним приводом.

Сучасний контроль багатьох технологічних параметрів буріння на бурових установках з електроприводом ефективно проводиться із застосуванням непрямих методів контролю (зокрема, крутного моменту на столі ротора). В аналогічних бурових установках з дизельним приводом і сьогодні продовжується застосування механічних приладів і пристроїв контролю, які не можуть виконувати свої функції на тому високому рівні, якого вимагає сьогодення. Це відбувається тому, що даний тип бурових установок (з дизельним приводом) - малодосліджений, а взаємозв'язки і взаємозалежності процесів, які відбуваються під час буріння, - не визначені. Тобто, на даний момент не існує належної теоретичної бази для розробки ефективних методів (в тому числі і непрямих) і засобів контролю технологічних параметрів буріння на приводом, які б відповідали потребам споживачів - бурових підприємств.

Розробка методу визначення крутного моменту на столі ротора бурових установок з дизельним приводом, визначення взаємоз'язків і взаємозалежностей крутного моменту з іншими технологічними параметрами, встановлення можливості розрахунку важковизначуваних технологічних параметрів за тими, що легко контролюються, є одним з кроків, який допоможе усунути вищезгадані негативні явища і сприятиме подальшому впровадженню ефективного контролю процесу буріння і на бурових установках з дизельним приводом [1,2].

В [3] наводяться дані про крутний момент на столі ротора бурової установки УРАЛМАШ- 3000БД з груповим приводом від дизельних агрегатів В2-450АВ-С3 при певній встановленій швидкості обертання стола ротора (І, ІІ, ІІІ), коли сумарна швидкість обертання колінчатих валів групового дизельного привода становить 1200 об/хв (табл.1).

Одним із завдань наших досліджень було розробити метод встановлення крутного моменту на столі ротора за відомими швидкості обертання стола ротора і сумарній швидкості обертання колінчатих валів групового дизельного привода. Необхідно зауважити, що розробка в цьому напрямку проводиться вперше. Основним завданням було визначення достатніх умов, при виконанні яких можна було б стверджувати, що знайдені розрахунковим методом крутні моменти на столі ротора відповідають реальним із заданою точністю.

крутний момент буровий ротор

Першим кроком досліджень було визначення коефіцієнта пониження передачі швидкості обертання і коефіцієнта підвищення передачі крутного моменту з дизельного привода на стіл ротора при стабільній сумарній швидкості обертання його колінчатих валів об/хв і встановленій на коробці передач І, ІІ, ІІІ швидкостях

, (1)

, (2)

де: - коефіцієнт пониження передачі швидкості обертання з дизельного привода на стіл ротора; - коефіцієнт підвищення передачі крутного моменту з дизельного привода на стіл ротора; - сумарна швидкість обертання колінчатих валів групового дизельного привода (в даному випадку вибрано і встановлено об/хв); - швидкість обертання стола ротора при встановленій і-ій швидкості на коробці передач; - крутний момент на столі ротора при встановленій і-ій швидкості на коробці передач; - крутний момент групового дизельного привода при об/хв (отриманий з механічної характеристики дизельних агрегатів В2-450АВ-С3, якими комплектуються бурові установки УРАЛМАШ- 3000БД).

Результати знаходження коефіцієнтів наведені в табл.2.

Після цього було прийнято рішення провести аналіз співвідношень знайдених коефіцієнтів і для кожної швидкості (І, ІІ, ІІІ)

, (3)

де - коефіцієнт співвідношення і при і-ій швидкості.

Встановлено, що

.

Тобто, для всіх швидкостей майже однакове.

Отже, першою достатньою умовою для прийняття рішення, що знайдений крутний момент на столі ротора розрахунковим методом відповідає реальному, є

, (4)

де - коефіцієнти для швидкості, яка встановлена на коробці передач.

Наступним кроком досліджень був аналіз співвідношень коефіцієнтів (5) і (6), значення яких наведені в табл.3,

, , (5)

, ,

, (6)

.

Як видно з табл.3, спостерігається певна закономірність:

,

, (7)

.

З (7) випливає, що за значеннями , які знайти завжди легко, можна судити про значення .

Тепер зробимо припущення, що крутний момент на столі ротора невідомий і нам необхідно його визначити. Враховуючи (7), в (6) підставляємо замість відповідне значення з (5), а також значення записуєм у вигляді (2). Отримано таку систему рівнянь:

Таким чином, достатньою умовою для прийняття рішення, що знайдений розрахунковим методом крутний момент на столі ротора відповідає реальному, є виконання умов такої системи рівнянь:

Корені системи рівнянь (9): і є шуканими крутними моментами на столі ротора при заданих на коробці передач 1,2,…,і,…,n швидкостях.

Рисунок 1 - Блок-схема програми для визначення крутних моментів на столі ротора бурової установки з дизельним приводом

Використовуючи систему рівнянь (9) і відомі значення швидкості обертання на столі ротора бурової установки УРАЛМАШ-3000БД (табл.1), при сумарній швидкості обертання колінчатих валів дизельного привода 1200 об/хв було розроблено програму для персонального комп'ютера, за допомогою якої передбачалось знайти шукані крутні моменти на столі ротора, блок-схема якої зображена на рис.1.

Пошук шуканих крутних моментів на столі ротора здійснювався шляхом підставляння пробних значень (дуже широкого ймовірно можливого діапазону) для їх опробування на розв'язок системи рівнянь (9). В результаті роботи цього програмного продукту були отримані дані, які наведені в табл.4.

Як видно з табл. 4, результати, отримані за допомогою розробленої методики, відрізняються від зразкових в межах 0,03-0,54 %, що прийнятно і підтверджує дієздатність і ефективність даного методу визначення крутного моменту на столі ротора.

Даний метод рекомендується використовувати для теоретичного визначення значень крутних моментів на столі ротора у випадках, коли вони не встановлені заводом-виробником у зв'язку з тим, що бурова установка поставляється тільки в комплекті основного обладнання [3], та в інших випадках, коли це необхідно.

Література

Семенцов Г.Н. Автоматизація процесу буріння свердловин: Навчальний посібник. - Івано-Франківськ: ІФДТУНГ, 1999. - 300 с.

Бабчук С.М. Модель контролю енергетичних параметрів дизельного привода ротора бурових установок // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. - 2002. -- № 1. - С. 60-63.

Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода. - М.: Недра, 1981. - 528 с.

Размещено на Allbest.ru