Підвищення показників надійності та енергоефективності електрообладнання бурильних установок

Abstract

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 електроприводних бурильних установок. Визначено вплив технологічних та енергетичних параметрів на надійність і енергоефективність електробурильного обладнання. Доведено необхідність розроблення організаційних та технічних заходів, спрямованих на покращення 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 дають змогу прогнозувати значення основних показників енергоефективності та експлуатаційної надійності електротехнічних комплексів з метою вибору оптимального режиму роботи бурильних установок за технологічними та енергетичними параметрами.

При разработке математической модели функционирования электротехнического комплекса буровой установки учтено влияние технологических факторов на надежность и энергоэффективность в процессе бурения скважин электробуром. Построены математические модели надежности и энергоэффективности системы электроснабжения и электрооборудования буровой установки в среде программирования виртуальных приборов LabVIEW. С помощью информационно-измерительной системы контроля энергетических параметров експериментально получены энергетические параметры электроприводных буровых установок. Определено влияние технологических и энергетических параметров на надежность и энергоэффективность электробурового оборудования. Доказана необходимость разработки организационных и технических мероприятий, направленных на улучшение функционирования электробурового оборудования. Установлено, что механизмы формирования отказов и восстановления работоспособности основных элементов электроприводных буровых установок описываются законом Вейбулла-Гнеденко. Учтено влияние температуры бурового раствора в скважине на сопротивления токоподвода електробура. Установлено, что спектр тока погружного электродвигателя електробура не имеет недопустимого уровня высших гармоник, однако присутствуют несимметрия токов и снижение напряжения на зажимах електробура в рабочих режимах бурения. Созданные математические модели позволяют прогнозировать значение основных показателей энергоэффективности и эксплуатационной надежности электротехнических комплексов буровых установок с целью выбора оптимального режима работы по технологическим и энергетическим параметрам.

While designing the mathematical model of an electrotechnical complex functioning of a drilling rig, the influence of technological factors on reliability and energy efficiency in the process of downhole electrical motor drilling is taken into account. The mathematical models of reliability and energy efficiency of power supply system and electric equipment of a drilling rig are constructed in LabVIEW. The power parameters of the electric drilling rigs are received by means of the information-measuring and monitoring system of power parameters. The influence of technological and power parameters on reliability and energy efficiency of the electric drilling equipment is defined. The administrative and technical measures should be elobarated which are directed at improving the electric drilling equipment operation. It is defined, that mechanisms of functional failures and performance restoration of the basic elements of the electric drilling units are subjected to Weibull-Hnedenko law. The influence of drilling mud temperature in a well on the resistance of the electric drill conductor is taken into account. It is defined, that the array of a current of the submersible electric motor has no inadmissible level of the higher harmonics, but there is asymmetry of currents and voltage decrease on clips of electric downhole motor during in-service drilling operation. The designed mathematical models allow to predict the value of the basic indicators of energy efficiency and operation reliability of electrotechnical complexes on the basis of technological and power parameters for the purpose of choosing an optimal operation mode.