Электробуры

Электробур представляет собой особый вид погружного электродвигателя, предназначенного для привода долота на забое скважины. Первый в мире электробур был создан в 1937–1940 гг. группой советских инженеров А. П. Островским, Л. В. Александровым, А. А. Богдановым и Н. Г. Григоряном.

Двигатель электробура является высоковольтным трехфазным асинхронным низкооборотным двигателем с короткозамкнутым ротором. Внутри корпуса запрессовано 11 магнитных пакетов, разделенных шариковыми подшипниками. В пазах пакетов уложена обмотка двигателя, концы которой выведены через герметичный кабельный ввод. Ротор состоит из полого вала, на который надето 11 пакетов активного железа с алюминиевой обмоткой. Внутренняя полость двигателя заполняется трансформаторным маслом, являющимся диэлектриком, давление которого поддерживается на 2–3 кгс/см² выше давления промывочной жидкости. Это достигается с помощью трех лубрикаторов. В лубрикаторах установлены пружины, передающие давление на поршни, обеспечивающие тем самым избыточное давление в корпусе электробура. Верхний и нижний концы вала уплотнены сальниками. Промежуточным звеном между двигателем и долотом является шпиндель, который передает долоту вращение и воспринимает реакцию забоя, передавая ее через корпус электробура на бурильные трубы. При этом ротор, не рассчитанный на восприятие осевой нагрузки, остается незагруженным.

Шпиндель является маслонаполненным и состоит из корпуса, в котором на трех упорных подшипниках и радиальных подшипниках укреплен полый вал. Избыточное давление масла в корпусе шпинделя обеспечивается лубрикатором. Валы двигателя и шпинделя соединяются посредством зубчатой муфты. Для питания электробура с помощью специальной системы токоподвода подводится электрический ток силой 150–170 А при напряжении 1100–1700 В. Токопровод состоит из трехжильного резинового кабеля, соединительных контактов и токоприемника. Кабель разделен на секции, вмонтированные внутрь бурильных труб с высаженными наружу концами. Секции соединяются посредством контактных муфт и стержней, укрепленных внутри бурильных замков. Электроэнергия к кабелю подключается с помощью токоприемника, устанавливаемого между рабочей трубой и вертлюгом. Основной его деталью является полый вал, внутрь которого вводят отрезок кабеля с контактной муфтой. С внешней стороны токоприемника установлены три контактных кольца, соединенных с кабелем, заведенным внутрь труб. К кольцам при помощи щеток подводится напряжение от трансформатора. Это позволяет вращать бурильную колонну, не прерывая питания электробура. Промывочная жидкость проходит по внутреннему каналу вала ротора.

Поверхностное оборудование для электробура состоит из трансформатора мощностью 560/320 кВт, станции управления и пульта. Основные диаметры электробуров, применяемых в промышленности – 250, 215 и 170 мм.

А. А. Мининым и К. А. Чефрановым разработана конструкция беструбного электробура, опускаемого в скважину на кабель-канате. Электробур снабжен погружным центробежным насосом, осуществляющим местную циркуляцию промывочной жидкости, и применяется в основном при специальных работах в скважине (например, при разбуривании цементных пробок).

Бурение электробурами имеет ряд преимуществ перед турбинным бурением. Благодаря устойчивой характеристике электробура можно реализовать оптимальные режимы бурения и улучшить отработку долот. Раздельная подача энергии для разрушения породы и выноса бурового шлама позволяет уменьшить нагрузки на гидравлическую систему буровой. Электробур обеспечивает более высокую забойную мощность, чем турбобур, что повышает механическую скорость бурения. При этом мощность, потребляемая электробуром, во много раз меньше мощности для привода турбобура. Все это способствует росту коммерческих скоростей и снижению себестоимости 1 м проходки. Систему токопровода можно использовать для получения различной информации непосредственно с забоя скважины. В то же время и по сегодняшний день тяжелые забойные условия эксплуатации электрической машины, каковой является электробур, и несовершенство системы токопровода к ней не обеспечивают ее более надежной работы по сравнению с забойными гидравлическими двигателями (турбобурами, винтовыми забойными двигателями), что объясняет более широкое применение в практике проходки скважины последних.