Поиск

The система управления буровой установкой Является основным блоком управления всего бурового оборудования. Он отвечает за интеграцию, передачу команд и регулирование согласованной работы различных компонентов. Без него невозможна бесперебойная работа силовых, трансмиссионных и исполнительных систем буровой установки, что делает его незаменимым компонентом. По способу управления он подразделяется на механическое, пневматическое, гидравлическое, электрическое и интегрированное. Среди них пневматическое управление получило наибольшее распространение благодаря своим преимуществам: высокой надежности и адаптации к суровым условиям эксплуатации. Его ядро ​​состоит из четырёх основных механизмов: «подача воздуха – выдача команд – передача команд – исполнение».Ⅰ. Основные классификации систем управления1. Механическое управлениеМеханическое управление — наиболее традиционный метод управления. Оно предполагает прямую передачу рабочих команд через механические компоненты, такие как рычаги, шестерни и тросы, что обеспечивает самую простую конструкцию и низкую стоимость.Основной принцип: Операторы вручную управляют механическими рукоятками, чтобы напрямую приводить в действие компоненты трансмиссии, тем самым изменяя действия исполнительного механизма (например, лебедки торможение, поворотный стол старт/стоп).Применимые сценарии: Простое управление малыми установки для капитального ремонта скважин и старый буровые установки, подходит только для операций с низкой нагрузкой и низкими требованиями к точности.Ограничения: Низкая точность управления (например, большая погрешность регулировки давления бурения), трудоемкость эксплуатации, невозможность осуществления дистанционного или автоматизированного управления, постепенно вытесняется другими методами.2. Пневматическое управлениеПневматическое управление использует сжатый воздух в качестве среды передачи энергии. Благодаря таким характеристикам, как «загрязнение, устойчивость к высоким и низким температурам, а также быстрое реагирование», оно стало основным методом управления для наземных и морских буровых установок, особенно подходящим для управления в суровых условиях, таких как устьевые скважины и т.д. буровой насосs.Четыре основных механизма и их функцииМеханизм подачи воздуха: Источник питания системы управления, включая воздушные компрессоры, воздушные резервуары и осушители, обеспечивающий подачу чистого воздуха и стабильное давление.Механизм выдачи команд: Инициирующий командный узел системы управления, непосредственно управляемый операторами (например, рукоятки пневматического управления подъёмом/опусканием лебёдки, кнопки). При нажатии или переключении он выдаёт команды управления, изменяя состояние пневмосистемы (вкл./выкл.) или давление воздуха.Механизм передачи команд: Канал передачи команд системы управления, включающий воздухопроводы, электромагнитные клапаны (управляющие включением/выключением или коммутацией воздушного контура для преобразования электрического сигнала) и редукционные клапаны (регулирующие давление воздуха в соответствии с потребностями различных исполнительных механизмов), обеспечивает точную передачу команд от механизма подачи команд к исполнительному механизму.Механизм исполнения: Исполнительная часть системы управления, которая получает энергию сжатого воздуха и преобразует ее в механические действия (например, цилиндры, пневмодвигатели, пневматические регулирующие клапаны для регулировки производительности бурового насоса), в конечном итоге реализуя пуск/остановку, регулировку скорости или коммутацию оборудования.Основные преимуществаАдаптируемость к суровым условиям окружающей среды: Сжатый воздух не проводит ток и не воспламеняется, невосприимчив к пыли и маслу/газу, менее подвержен замерзанию при низких температурах и имеет низкий уровень отказов.Высокая скорость отклика: Задержка передачи сигналов давления воздуха составляет менее 0,3 секунды, что позволяет быстро реагировать в аварийных рабочих условиях (например, отключать буровой насос в случае гидроразрыва скважины) для обеспечения безопасности.Простая конструкция и легкое обслуживание: Никаких сложных цепей или гидравлических маслопроводов; воздухопроводы и электромагнитные клапаны легко заменяются, что обеспечивает низкие затраты на техническое обслуживание на месте.3. Гидравлическое управлениеГидравлическое управление использует гидравлическое масло в качестве передающей среды и приводит в действие исполнительный механизм посредством гидравлического давления, что делает его пригодным для сценариев управления с высокой нагрузкой и большим крутящим моментом.Основные приложения: Управление тяжелонагруженными компонентами буровых установок, такими как противовыбросовый превентор (ПБ) переключение, верхний привод регулирование скорости, а также торможение и регулирование скорости больших лебедок.Преимущества: Большая передача крутящего момента и высокая точность управления.Недостатки: Гидравлическое масло склонно к загрязнению и требует регулярной фильтрации; его вязкость увеличивается при низких температурах, что влияет на скорость срабатывания; затраты на техническое обслуживание выше, чем у пневматического управления.4. Электрическое управлениеЭлектрическое управление использует электрические сигналы в качестве среды передачи данных и осуществляет управление посредством двигателей, преобразователей частоты и ПЛК (программируемого логического контроллера). Это основной метод управления интеллектуальными буровыми установками.Основные приложения: Точный контроль параметров (например, постоянное давление бурения, постоянная скорость), удаленный мониторинг (например, дистанционное управление морскими буровыми установками на берегу) и автоматизированные процессы (например, автоматическое соединение труб).Преимущества: Высокая точность управления, обеспечивающая управление данными и автоматизацию.Недостатки: Зависит от стабильного электропитания; во влажной и пыльной среде необходимо принимать меры против коротких замыканий и помех; первоначальные инвестиции относительно высоки.5. Интегрированный контрольИнтегрированное управление сочетает в себе преимущества двух или более отдельных методов управления и является основным выбором для современных средних и крупных буровых установок (например, комбинация «пневматическое + гидравлическое + электрическое управление»).Типичное применение: Пневматическое управление используется для управления устьем скважины (для адаптации к условиям добычи нефти и газа), гидравлическое управление для компонентов высокой нагрузки (например, противовыбросовых превенторов для обеспечения большой тяги) и электрическое управление для общего регулирования параметров (для достижения точности и автоматизации). Все три системы связаны через ПЛК, что обеспечивает безопасность и надёжность, а также повышает точность и эффективность управления.Ⅱ. Основная ценность системы контроляГарантия безопасности: Будь то аварийное отключение пневматического управления, быстрое отключение превенторов в гидравлическом управлении или защита от перегрузки электрического управления, система управления может быстро отсечь источники риска в случае внезапных отказов (например, прихват трубы, выброс в скважину), чтобы избежать повреждения оборудования или аварий.Повышение эффективности: Благодаря точному управлению (например, регулированию постоянной скорости в электрическом управлении и управлению крутящим моментом верхнего привода в гидравлическом управлении) снижается количество ошибок ручного управления, а также предотвращается износ долота и расширение ствола скважины из-за колебаний параметров, что повышает скорость бурения. Автоматизированная связь между интегрированным управлением (например, координация работы пневматического устьевого оборудования и электрической лебедки) также позволяет сократить время спускоподъемных операций и наращивания труб.Сильная приспособляемость: Различные методы управления могут быть адаптированы к различным сценариям — пневматическое управление для удаленных наземных месторождений нефти (простота обслуживания), интегрированное управление для морских буровых установок (баланс между безопасностью и точностью) и электрическое управление для интеллектуальных буровых установок (потребности автоматизации), обеспечивающее стабильную работу в различных условиях бурения.

Буровая установка – крупногабаритное механическое оборудование, используемое при бурении нефтяных и газовых скважин. Её основная функция – приведение в действие бурового инструмента для разрушения горных пород и бурения скважин, обеспечивая тем самым дальнейшую разработку месторождений нефти и газа. Её основные функции включают подъём и спуск бурового инструмента, вращательное бурение и промывку скважин. Она состоит в основном из силовых агрегатов, передаточных механизмов, рабочих механизмов и вспомогательного оборудования. По условиям эксплуатации её можно разделить на наземные и морские буровые установки, которые являются ключевой инфраструктурой для обеспечения поставок нефти и газа по всему миру.Системы основных компонентовA буровая установка состоит из восьми основных систем: подъемная система управляет подъемом и опусканием бурового инструмента с помощью лебедки и блоки шкивов; вращательная система приводит в движение буровое долото для разрушения горных пород; система циркуляции использует буровой раствор высокого давления для удаления шлама; система питания и трансмиссии обеспечивает распределение мощности; система управления координирует работу оборудования; вышка и основание обеспечивают опору; а вспомогательное оборудование включает в себя устройства безопасности, такие как противовыбросовый превенторs (BOP). Основные компоненты включают деррик, кронблок, поворотный стол, а также различные типы сверл. Верхний привод Буровые установки оснащены верхним приводом (силовым вертлюгом), который повышает эффективность бурения и подходит для работы на глубоких скважинах. Во время работы буровые насосы обеспечивают циркуляцию бурового раствора для охлаждения долота, а тормозные механизмы регулируют параметры бурения.Ⅰ. Подъемная системаПодъёмная система предназначена для подъёма и спуска бурового инструмента, спуска обсадной колонны, управления нагрузкой на долото (WOB) и подачи бурового инструмента. Она включает в себя буровую лебёдку, вспомогательные тормоза, кронблок, путевой блок, крюк, троси различные инструменты, такие как лифтовая ссылкас, лифты, щипцы и пластины.При подъёме барабан лебёдки наматывает канат; кронблок и талевый блок образуют вспомогательную блочную систему. Крюк поднимается, поднимая буровой инструмент с помощью таких инструментов, как элеваторные тяги и элеваторы. При опускании буровой инструмент или обсадная колонна опускаются под действием собственного веса, а скорость опускания крюка регулируется тормозным механизмом лебёдки и вспомогательными тормозами. В процессе обычного бурения скорость подачи бурового инструмента регулируется тормозным механизмом, а часть веса бурового инструмента переносится на буровое долото в виде нагрузки на долото для разрушения горных пород.Ⅱ. Роторная системаРоторная система — это типичная система буровой установки с роторным столом, предназначенная для приведения бурового инструмента во вращение для разрушения горных пород. Она включает в себя роторный стол, вертлюг и буровой инструментs. Состав бурового инструмента варьируется в зависимости от типа буримой скважины; обычно он включает в себя ведущую трубу, бурильная труба, утяжеленная бурильная трубаи буровые долота, а также стабилизаторы, амортизаторы и переходники.Среди них буровое долото – инструмент, непосредственно разрушающий горную породу. Утяжеленные бурильные трубы имеют большой вес и толщину стенки, что позволяет передавать нагрузку на долото. Бурильные трубы соединяют наземное и скважинное оборудование и передают крутящий момент. Ведущая труба обычно имеет квадратное поперечное сечение; роторный стол приводит во вращение всю бурильную колонну и долото через ведущую трубу. Вертлюг – типичный компонент роторной буровой установки: он не только принимает на себя вес бурового инструмента, но и обеспечивает его вращательное движение, одновременно обеспечивая канал для подачи бурового раствора под высоким давлением.Ⅲ. Система кровообращенияРоторная буровая установка оснащена циркуляционной системой, которая позволяет быстро выводить на поверхность шлам, образовавшийся в результате работы забойного долота, для обеспечения непрерывного бурения, одновременно охлаждая долото, защищая ствол скважины и предотвращая такие несчастные случаи при бурении, как обрушение ствола скважины и потеря циркуляции.Система циркуляции включает в себя буровой насосповерхностные коллекторы, резервуары для бурового раствора и оборудование для его очистки. Поверхностные коллекторы включают в себя коллекторы высокого давления, стояки и шланговые линии; оборудование для очистки бурового раствора включает в себя виброситос, пескоотделители, илоотделители и центрифуги для бурового раствора.Буровой насос забирает буровой раствор из резервуара. После нагнетания буровым насосом буровой раствор проходит через высоконапорный коллектор, стояк и шланговую линию, поступает в вертлюг и через пустотелые буровые инструменты опускается на забой скважины. Буровой раствор выбрасывается через сопла бурового долота, а затем выносит шлам обратно на поверхность через кольцевое пространство между стволом скважины и буровыми инструментами. Возвращаемый со забоя буровой раствор проходит через различные уровни очистки для удаления твердых частиц и затем используется повторно.Ⅳ. Энергетическое оборудованиеПодъёмная система, система циркуляции и роторная система — три основных рабочих узла буровой установки, обеспечивающих электропитание. Их согласованная работа обеспечивает бурение. Для обеспечения электропитания этих рабочих узлов буровая установка должна быть оснащена силовым оборудованием. Силовое оборудование буровой установки включает дизельные двигатели, двигатели переменного и постоянного тока.Ⅴ. Система трансмиссииСистема трансмиссии преобразует силу и движение, создаваемые силовым оборудованием, а затем передает и распределяет их между каждым рабочим агрегатом для удовлетворения различных потребностей в мощности каждого агрегата. Система трансмиссии обычно включает в себя редуктор, механизм переключения скоростей, механизм прямого/обратного хода и механизм соединения между несколькими силовыми агрегатами.Ⅵ. Система управленияДля обеспечения согласованной работы трёх основных рабочих органов буровой установки и соответствия требованиям технологии бурения буровая установка оснащена системой управления. Способы управления включают механическое, пневматическое, электрическое и гидравлическое управление.На буровых установках широко используется централизованное пневматическое управление. Бурильщик может выполнять практически все операции по управлению буровой установкой с пульта бурильщика, установленного на буровой установке, включая включение/выключение главного сцепления, подключение нескольких силовых агрегатов, запуск/остановку буровой лебедки, ротора и буровых насосов, а также управление высокой/низкой скоростью буровой лебедки.Ⅶ. Вышка и основаниеБуровая вышка и основание служат для установки и крепления различного бурового оборудования и инструментов, а также обеспечивают рабочую площадку для бурения. Буровая вышка используется для установки кронблока, подвешивания талевого блока, крюка, вертлюга и бурового инструмента, выдерживает буровые нагрузки и служит для установки стендов. Основание служит для установки силового агрегата, лебедки и ротора, поддерживает буровую вышку, подвешивает буровой инструмент через ротор и обеспечивает пространство по высоте между ротором и землей для установки необходимых противовыбросовых превенторов и обеспечения циркуляции бурового раствора.Ⅷ. Вспомогательное оборудованиеДля обеспечения безопасности и нормального хода бурения буровая установка также включает в себя другое вспомогательное оборудование, такое как ПБ дымовая труба для предотвращения выбросов, генераторная установка для освещения и вспомогательного питания при бурении, воздухокомпрессорное устройство для подачи сжатого воздуха, а также оборудование для водоснабжения и подачи масла.