Cтраница 1
Гидравлические забойные двигатели называются турбобурами, а электрические - электробурами. [1]
Гидравлический забойный двигатель / Авт изобрет. [2]
Гидравлические забойные двигатели ( рис. 65) эффективно используются при поисках ушедшей в сторону головы труб, особенно обсадных. На вал двигателя навинчивают долото или необходимый инструмент, а непосредственно над двигателем располагают кривой переводник или кривую трубу. [4]
К гидравлическим забойным двигателям относятся турбобуры различных конструкций, а также винтовые и турбовинтовые двигатели. [5]
Появились также гидравлические забойные двигатели объемного типа - винтовые. [6]
Для обслуживания гидравлических забойных двигателей создано специальное оборудование, устанавливаемое в цехах буровых и ремонтных предприятий. [7]
Отклоняющие компоновки гидравлических забойных двигателей подразделяются на два типа: дезориентируемые и ориентируемые. [8]
Частота вращения гидравлических забойных двигателей сложным образом зависит от расхода бурового раствора и осевой нагрузки на долото. Поэтому оценка частоты вращения по характеристике двигателя дает лишь порядок величины. Для более точного определения частоты вращения используются турботахометры. [9]
При использовании гидравлических забойных двигателей нагрузку на долото устанавливают опытным путем, исходя из расхода газожидкостной смеси. [10]
При бурении гидравлическими забойными двигателями бурильная колонна неподвижна. По ней поступает промывочная жидкость к двигателю и долоту, и она воспринимает во время работы турбобура ( в случае бурения турбинным способом) его реактивный момент. Так как бурильная колонна неподвижна и всегда, даже при небольшом искривлении ствола, лежит на стенке скважины, то реактивный момент воспринимается только нижней частью бурильной колонны и затухает по мере удаления к верху от турбобура вследствие трения колонны о стенки скважины. Таким образом, при бурении гидравлическими забойными двигателями число оборотов колонны бурильных труб равно нулю и ее можно считать практически разгруженной от действия вращающих моментов. [11]
Российской промышленностью созданы гидравлические забойные двигатели уменьшенного диаметра с улучшенной энергетической характеристикой, увеличенной стойкостью на отказ и уменьшенной металлоемкостью. К ним относятся секционные шпиндельные турбобуры типа ЗТ105К с наружным диаметром 105 мм, предназначенные для бурения скважин малого диаметра и разбуривания цементных стаканов, песчаных пробок, отложений солей в обсадных колоннах при ремонте скважин с использованием долот диаметром от 118 до 139 7 мм. [12]
Турбобур ТРЗ-240 является универсальным гидравлическим забойным двигателем для бурения скважин диаметром 269 9 - 445 мм. Его универсальность заключается в том, что он может использоваться для бурения прямых и искривленных участкбв скважин. [13]
Расширитель присоединяют к валу гидравлического забойного двигателя и вместе с бурильной колонной спускают в скважину до нижней отметки намеченного для расширения интервала. При подаче в трубный канал бурового раствора вал ГЗД вращается вместе с присоединенным к нему расширителем. [14]
Впервые систематически изложена динамика гидравлических забойных двигателей, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин. Большое внимание уделено поперечным колебаниям турбобура. Проанализировано взаимодействие турбобура с колонной бурильных труб, промывочной жидкостью, забоем и со стенкой скважины. Описана динамика маслозащиты деталей забойных двигателей. Показано влияние динамических нагрузок на долговечность и надежность редукторных турбобуров. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Применение забойных двигателей существенно меняет расчеты гидравлики. Необходимо учитывать следующие факторы:
1. Допустимый диапазон скорости потока. Каждый тип и размер двигателя рассчитан на определенный диапазон объемов проходящей через него жидкости. Многогребневые моторы имеют намного больший диапазон допустимой скорости потока бурового раствора, чем двигатель 1:2 при тех же самых размерах (наружного диаметра). Это позволяет производить лучшую очистку забоя - особенно полезное свойство при больших скоростях проходки.
2. Безнагрузочная потеря давления. При прокачке бурового раствора, в то время как мотор не упирается в забой, а находится в подвешенном состоянии (т.е. не совершает полезной работы), необходима существенная потеря давления для преодоления сил трения между ротором и статором, чтобы заставить вал крутиться. Потеря давления и скорость вращения пропорциональна скорости потока. Эти величины известны для каждого размера и типа двигателя. Обычно безнагрузочная потеря давления не превышает 7 атм.
3. Потеря давления на моторе. В момент касания долота забоя и приложения нагрузки на долото - давление в системе возрастает. Это увеличение давления обычно называют дифференциальным давлением двигателя. Крутящий момент двигателя возрастает прямо пропорционально увеличению дифференциального давления. Это увеличение давления необходимо для прокачки данного объема жидкости через мотор для выполнения им полезной работы. Его еще называют потерей давления на моторе. Для многогребневых моторов оно может быть 35 атм. и более.
4. Предельное давление. Существует максимальная рекомендованная величина для дифференциального давления двигателя. В этой точке двигателем производится максимальный крутящий момент. Если в области этой точки эффективная нагрузка на долото возрастает, то давление в системе увеличивается. Уплотнение между ротором и статором нарушается из-за деформации внутреннего покрытия статора и буровой раствор течет через двигатель, не производя при этом полезной работы, не вращая долото. Показания давления в системе подачи резко подпрыгивают и не меняются при увеличении эффективной нагрузки на долото.
Недавние исследования показали, что кривая выходной мощности - парабола (рис. 4.9), а не непрерывно возрастающая кривая, как считалось раньше. Если двигатель работает на уровне 50-60% от предельного давления, то им производится та же самая работа, что и при величине 90% от предельного давления. Но, в первом случае ситуация оказывается на много лучше, т.к. имеется значительное преимущество до точки предельного давления и при этом существенно удлиняется моторесурс двигателя. Чем больше выработка в подшипниках двигателя, тем легче ему достичь точки предельного давления. Полезно при достижении забоя умышленно на очень короткое время сильно увеличить давление для определения его предельного значения. Это поможет эксплуатировать двигатель на уровне примерно 50% от этой величины. Но, во всех случаях, ни в коем случае нельзя превышать пределы, устанавливаемые в спецификациях конструкции двигателя.
Двигатель, работающий на предельном давлении, должен быть немедленно остановлен и удален из скважины. При прокачке раствора через неработающий двигатель в нем возникают сильные повреждения основных элементов конструкции.
5. Потеря давления на долоте. Для данных плотности раствора и скорости потока, размер поперечного сечения сопла долота определяет потерю давления на долоте. Чем меньше площадь поперечного сечения, тем больше потеря давления. Это обстоятельство влияет на объем жидкости, отклоняемой на охлаждение подшипников. Чем больше объем отклоняемой жидкости, тем больше износ подшипников. Для каждого двигателя существует вполне определенный рекомендованный объем отклоняемой жидкости и, следовательно, определенное значение величины потери давления на долоте. Ее нельзя превышать. Для многогребневых Анадрилловских моторов потеря давления на долоте должна находиться в диапазоне 35-105 атм.
6. Сопло ротора. Большинство многогребневых двигателей имеют полый ротор. Этот внутренний канал можно закрыть совсем или установить на него насадку. Когда диапазон работы двигателя находится в соответствии с требованиями бурения, обычно устанавливается глухая заглушка. На буровой насадку ротора можно легко заменить. Использование насадки ротора позволяет:
а - увеличить поток жидкости, протекающий через двигатель (т.е. эффективность бурения из-за лучшей очистки забоя).
б - уменьшить скорость вращения долота при больших скоростях потока жидкости. Это особенно полезно при работе с обычным трехшарошечным долотом. Это уменьшает износ подшипников долота и продлевает ему жизнь.
В обоих случаях определенная часть потока бурового раствора отклоняется от канала между ротором и статором. Поток, проходящий через ротор, зависит от величины дифференциального давления двигателя, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна величине крутящего момента, производимого двигателем. Если он оказывается меньшим необходимого, то количество жидкости, проходящей через ротор, нужно уменьшить. Это приводит к возрастанию скорости вращения и увеличению вероятности поломки двигателя. Таким образом, если на ротор установлена насадка и по условиям очистки забоя скорость потока должна быть высокой, то нужно либо увеличить размер насадки, либо уменьшить скорость потока. Имеются специальные таблицы для различных двигателей, которые позволяют подобрать величину перепуска потока жидкости для различных конфигураций насадок.
Выбор насадок ротора - очень важен. Слишком большая величина перепуска приводит к существенному уменьшению работоспособности двигателя и, следовательно, понижению эффективности бурения. Если насадка окажется слишком большой для данного потока жидкости, то мощность двигателя будет сильно уменьшена. Очень немногие двигатели 1:2 имеют полый ротор (только те, которые спроектированы для специальных целей).
Из-за своих конструктивных особенностей многогребневые моторы могут применяться при значительно более высоких скоростях потока, более высоких дифференциальных давлениях мотора, больших величинах потерь давления на долоте, чем двигатели 1:2. Более высокие скорости потока ведут к более быстрой скорости проходки и лучшей очистке забоя. Большая потеря давления на моторе означает возможность использования большей эффективной нагрузки на долото, приводящей к большему крутящему моменту и скорости проходки. Возможность более высоких потерь давления на долоте означает возможность применения меньших размеров насадок и это улучшает гидравлику бурения.
Таблица 4.1
| 1:2 ВЗД | Многогребневые ВЗД |
| Высокая скорость Низкий крутящий момент Низкие скорости потока Отсутствует роторная насадка перепуска Низкая потеря давления на двигателе Низкая потеря давления на долоте Малый эффективный вес на долото Необходимы высокоскоростные долота Относительно легко ориентируемые Обычно применяются с кривыми переводниками | Низкая скорость Высокий крутящий момент Более высокие скорости потока Роторная насадка перепуска Более высокая потеря давления на двигателе Более высокая потеря давления на долоте Более высокий предел нагрузки на долото Можно применять шарошечные долота Более трудно ориентировать Применяются с кривыми переводниками и как основа "гибких" двигателей. |
Из вышеприведенного видно, что необходимо тщательно планировать гидравлическую программу для ВЗД. Обычно это и делается, т.к. это является одной из важнейших частей работы направленного бурения.
studfiles.net
Гидравлический забойный двигатель предназначен для использования при бурении скважин. Двигатель содержит турбинные секции, героторный винтовой механизм со статором, закрепленным в корпусе и эксцентрично расположенным ротором с разъемным торсионом. В верхней части героторного механизма размещен упорный элемент, который выполнен в виде дискообразной пластины с отверстиями в периферийной части и стаканом в центре, в котором размещен шар для периодического взаимодействия с пятой. Внутренний диаметр стакана, наружный диаметр пяты и диаметр шара связаны определенными соотношениями. Зазор между шаром и дном стакана равен максимально допустимому люфту в узле осевой опоры. Изобретение позволяет повысить надежность работы и взаимозаменяемость механизмов. 1 ил.
Изобретение относится к буровой технике, а именно к забойным двигателям, применяемым при бурении скважин.
Известен забойный двигатель, содержащий узел осевой опоры, турбинные секции, героторный механизм со статором и эксцентричным ротором с торсионами, причем героторный механизм располагается или под турбинными секциями или над ними. Недостатком является то, что при установке героторного механизма под турбинными секциями на торсионы действуют избыточные осевые усилия, обусловленные перепадом давления на турбинных секциях и весом вращающихся деталей, что отрицательно влияет на работоспособность торсионов, испытывающих значительные знакопеременные нагрузки. При расположении героторного механизма над турбинными секциями в период его работы в насосном режиме (частота вращения вала турбинных секций выше, чем у вала героторного механизма) на эксцентричном роторе возникают осевые усилия, которые приводят к его всплытию и отсоединению от турбинных секций и нарушению работы двигателя в целом. Известен также забойный двигатель, содержащий турбинные секции и героторный механизм со статором, закрепленным в корпусе и эксцентрично расположенным ротором, причем валы турбинных секций и героторного механизма связаны разъемным торсионом, в верхней части героторный механизм оснащен упорным элементом, а разъемное соединение торсиона размещено в нижнем его окончании в месте соединения с валом турбинных секций. К недостаткам такого двигателя следует отнести то, что во время его работы в разъемном соединении возникают высокие знакопеременные радиальные и осевые нагрузки, обусловленные планетарным движением винтового ротора относительно валов турбинных секций и режимом работы двигателя, вызывающие всесторонние перемещения валов в разъемном соединении, в результате чего будет нарушаться целостность эластичной манжеты и герметичность полости. Задача, стоящая при создании забойного двигателя, состоит в разработке устройства, обеспечивающего надежность работы и взаимозаменяемость героторного механизма на турбинные секции или другие необходимые механизмы непосредственно на объекте работ. Техническим результатом настоящего изобретения является: снижение осевого усилия на гибкие валы (торсионы), исключается рассоединение героторного механизма с турбинными секциями, обеспечивается взаимозаменяемость. Изобретение позволяет достичь результата, удовлетворяющего давно существующей проблеме на промыслах, попытки решить которую долгое время не удавалось специалистам. На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень". Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в гидравлическом забойном двигателе, содержащем турбинные секции, героторный винтовой механизм со статором, закрепленным в корпусе, и эксцентрично расположенным ротором с разъемным торсионом, в верхней части героторный механизм оснащен упорным элементом, а разъемное соединение торсиона размещено в нижнем его окончании в месте соединения с валом турбинных секций, согласно изобретению упорный элемент выполнен в виде дискообразной пластины с отверстиями в периферийной части и стаканом в центре, в котором размещен шар для периодического взаимодействия с пятой, неподвижно закрепленной в верхней части эксцентричного ротора, причем внутренний диаметр стакана, наружный диаметр пяты и диаметр шара связаны соотношениями Dст
Dш + 
, Dп
- 2 , Dш4 , где Dст - внутренний диаметр стакана; Dп - наружный диаметр пяты; Dш - диаметр шара; - величина эксцентриситета ротора относительно статора, а зазор между шаром и дном стакана равен максимально допустимому люфту в узле осевой опоры. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". На фиг. 1 показана схема гидравлического забойного двигателя. Устройство содержит узел осевой опоры 1, турбинные секции 2, героторный винтовой механизм 3 со статором 4, эксцентрично расположенный ротор 5 и торсион 6 с разъемом в нижнем окончании, упорный элемент в виде дискообразной пластины 7 с отверстиями 8, стаканом 9, шаром 10 и пятой 11. Между шаром и пластиной установлен технологический зазор 12. Внутренний диаметр стакана больше или равен сумме диаметра шара и величины эксцентриситета ротора относительно статора героторного механизма, а наружный диаметр пяты меньше или равен разности между диаметром шара и удвоенной величиной эксцентриситета. Чтобы шар не заклинивался в зазоре между стенками стакана и пятой, его диаметр должен превышать четырехкратную величину эксцентриситета. Между шаром и дном стакана устанавливается первоначальный технологический зазор 12, равный максимально допустимому люфту в узле осевой опоры. Двигатель работает следующим образом. Буровой раствор проходит сквозь отверстия 8 в дискообразной пластине 7 и попадает в рабочие органы героторного механизма 3 и турбинных секций 2. В период, когда частота вращения турбинных секций 2 превышает частоту вращения героторного механизма на холостом режиме, последний работает в насосном режиме и на роторе 5 возникает осевое усилие, направленное вверх и способствующее рассоединению торсиона 6 по разъемному соединению от вала турбинных секций. Однако через пяту 11 и шар 10 эти усилия воспринимаются пластиной 7, закрепленной в корпусе 3, неподвижной относительно статора 4. Величина подъема ограничена первоначально установленным зазором 12 между шаром 10 и дном стакана 9. Подвижное соединение торсиона 6, в зависимости от используемого типа турбинных секций, может быть конусно-шлицевым или квадратным. И так как подъем торсиона 6 ограничен, то сохраняется передача крутильных усилий и работоспособность двигателя. Для снижения момента трения в упорном элементе при вращении усилие передается через шар 10, имеющий наименьшую площадь контакта как с пятой 11, так и пластиной 7. Чтобы трение носило характер качения между шаром 10 и стенками стакана 9, имеется зазор, равный величине радиального перемещения винтового ротора 5 (эксцентриситета). Во избежании касания боковой поверхностью пяты 11 внутренних стенок стакана 9 при ее планетарном движении между ними установлен зазор, равный величине эксцентриситета, для чего наружный диаметр пяты 11 должен быть меньше разности между диаметром шара 10 и удвоенной величиной эксцентриситета. Начальный эксцентриситет составляет половину высоты зубьев ротора 5 героторного механизма. По мере их износа величина эксцентриситета возрастает, но не больше их полной высоты, что исключает касание пяты 11 со стенками стакана 9 даже при полном износе зубьев. По мере загрузки двигателя частоты вращения турбинных секций 2 и героторного механизма 3 совпадают и осевые усилия, обусловленные насосным режимом, уменьшаются до нулевых значений. Винтовой ротор 5 смещается вниз и тем самым разгружается упорный элемент. Периодичность работы упорного элемента способствует увеличению срока его деталей (7, 9, 10, 11). По мере работы в осевом узле 1 образуется люфт, величина которого ограничена. Поэтому возможен подъем вверх вала турбинных секций 2 и, следовательно, торсиона 6, ротора 5, пяты 11 и шара 10. Первоначально установленный зазор 12 между шаром 10 и дном стакана 9 исключает передачу осевых усилий, обусловленных технологией эксплуатации двигателя, на пластину 7. Кроме того, выполнение разъемного соединения в нижнем окончании торсиона 6 по стандартным изделиям и возможность отсоединения героторного механизма 3 обеспечивает взаимозаменяемость его на дополнительные турбинные секции или другие устройства, необходимые для конкретных условий, что уменьшает эксплуатационные затраты на содержание турбинных секций.Формула изобретения
Гидравлический забойный двигатель, содержащий турбинные секции, героторный винтовой механизм со статором, закрепленным в корпусе, и эксцентрично расположенным ротором с разъемным торсионом, в верхней части героторный механизм оснащен упорным элементом, а разъемное соединение торсиона размещено в нижнем его окончании в месте соединения с валом турбинных секций, отличающийся тем, что упорный элемент выполнен в виде дискообразной пластины с отверстиями в периферийной части и стаканом в центре, в котором размещен шар для периодического взаимодействия с пятой, неподвижно закрепленной в верхней части эксцентричного ротора, причем внутренний диаметр стакана, наружный диаметр пяты и шара связаны соотношениями Dст Dш + ; Dп Dш - 2, где Dст - внутренний диаметр стакана; Dп - наружный диаметр пяты; Dш - диаметр шара, Dш
4, - величина эксцентриситета ротора относительно статора, а зазор между шаром и дном стакана равен максимально допустимому люфту в узле осевой опоры.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 18.09.2009
Дата публикации: 20.01.2011
PC4A Государственная регистрация перехода исключительного права без заключения договора
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 24.03.2011 № РП0001336
Лицо(а), исключительное право от которого(ых) переходит без заключения договора:Дочернее предприятие Российского акционерного общества "Газпром" Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий (RU)
(73) Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью «ТюменНИИгипрогаз» (RU)
Адрес для переписки:ООО "ТюменНИИгипрогаз", Генеральному директору, С.А.Скрылеву, ул. Воровского, 2, г. Тюмень, 625019.
Дата публикации: 10.05.2011
www.findpatent.ru
Cтраница 2
Другим направлением в совершенствовании гидравлических забойных двигателей является разработка объемного винтового двигателя, отличающегося от турбобура принципом работы и более жесткой характеристикой, большим крутящим моментом, меньшей частотой вращения ( до 250 об / мин), меньшими габаритами, меньшим потребным расходом жидкости и меньшим перепадом давления. Винтовой двигатель имеет большую мощность, большой крутящий момент при меньшей частоте вращения. К настоящему времени разработан ряд двигателей диаметром от 54 до 195 мм. Винтовыми двигателями пока пробурены лишь первые миллионы метров. Принципиальные особенности характеристики винтового двигателя позволяют рассматривать его как очень перспективный забойный двигатель, особенно при необходимости иметь большие крутящие моменты при малых расходах, т.е. при бурении на больших глубинах в твердых абразивных и пластичных породах и бурении скважин уменьшенных и малых диаметров с промывкой хорошо очищенными от твердой фазы растворами. [16]
Другим направлением в совершенствовании гидравлических забойных двигателей является разработка объемного винтового двигателя, отличающегося от турбобура принципом работы и более жесткой характеристикой, большим крутящим моментом, меньшими частотой вращения ( 120 - 250 об / мин), габаритами, расходом жидкости и перепадом давления. Однозаходный винтовой двигатель для бурения был разработан в США в 1964 г. и с тех пор применяется при проводке скважин. Однако его техническая характеристика существенно уступает разработанному в Пермском филиале ВНИИБТ многозаходному винтовому двигателю. Отечественный винтовой двигатель имеет большую мощность, больший момент при меньшей частоте вращения. [17]
Впервые систематически изложена динамика гидравлических забойных двигателей, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин. Большое внимание уделено поперечным колебаниям турбобура. Проанализировано взаимодействие турбобура с колонной бурильных труб, промывочной жидкостью, забоем и со стенкой скважины. Описана динамика маслозащиты деталей забойных двигателей. Показано влияние динамических нагрузок на долговечность и надежность редукторных турбобуров. [18]
Изложены необходимые сведения по гидравлическим забойным двигателям, их эксплуатации, ремонту, контрольно-измерительным приборам и приспособлениям, применяемым при ремонте забойных двигателей. Рассмотрены комплектация, отбраковка узлов и деталей турбобура, их сборка и регулировка, контроль качества ремонта. В заключение уделено внимание технике безопасности, промышленной санитарии и противопожарным мероприятиям. [19]
Они предназначаются для бурения гидравлическими забойными двигателями и роторным способом. Выпускаются ЛБТ сборной конструкции гладкие и с протекторным утолщением, беззамковой конструкции, а также для компоновки низа бурильной колонны с увеличенной толщиной стенки. На ЛБТ навинчиваются стальные замки облегченной конструкции. Шифр стальных облегченных замков: ЗЛ-90, ЗЛ-108, ЗЛ-140, ЗЛ-152, ЗЛ-172. Здесь цифры обозначают наружный диаметр облегченного замка в миллиметрах. [20]
Иное дело при бурении гидравлическими забойными двигателями. [22]
В случае бурения с гидравлическими забойными двигателями подача должна быть уточнена по их характеристике. Если бурят гидромониторными долотами, то подача промывочной жидкости и диаметр насадок долота комбинируют таким образом, чтобы скорость истечения из насадок была не ниже 80 м / с. При бурении с отбором керна подачу несколько снижают, чтобы не допустить размыва керна. [23]
В случае бурения с гидравлическими забойными двигателями подача должна быть уточнена по их характеристике. [24]
При использовании отклонителя с гидравлическим забойным двигателем для изменения утла скважины свечу можно удерживать в заданном положении по всей длине свечи, что приводит к лучшей ориентации колонны и меньшему числу контрольных съемок. [25]
Наряду с созданием новых тапов гидравлических забойных двигателей большое значение приобретает возвращение к конструкции редукторных машин. [26]
Вторым преимуществом роторного бурения перед гидравлическими забойными двигателями является наличие второго ( гидродинамического) канала передачи ( гидравлической) энергии на забой по бурильным трубам, более широкая возможность применения гидромониторной промывки, уменьшения расхода и увеличение перепада давления и скорости истечения через насадки долот. Однако ограничения по частоте вращения отрицательно сказываются при бурении долотами большого диаметра на малой и средней глубине ( 500 - 2000 м), когда механические скорости роторного бурения оказываются кратно ниже показателей турбинного бурения. [27]
Двигатель-отклонитель с двойным изгибом корпуса включает винтовой гидравлический забойный двигатель и шпиндель, корпус которого выполнен с двойным изгибом, причем направление одного изгиба противоположно направлению другого. [28]
В последнее десятилетие двадцатого столетия созданы гидравлические забойные двигатели уменьшенного диаметра с улучшенной энергетической характеристикой, увеличенной наработкой на отказ и уменьшенной металлоемкостью. К ним относятся секционные шпиндельные турбобуры ЗТ105К ( см. табл. 10 9) с наружным диаметром 105 мм, предназначенные для бурения скважин малого диаметра и разбуривания цементных мостов ( стаканов), песчаных пробок отложений солей в обсадных колоннах при капитальном ремонте скважин с использованием долот различных типов и серий диаметром от 118-до 139 7 мм. [29]
Детали резиновые и резинометаллические для опор гидравлических забойных двигателей. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Применение забойных двигателей существенно меняет расчеты гидравлики. Необходимо учитывать следующие факторы :
1. Допустимый диапазон скорости потока. Каждый тип и размер двигателя рассчитан на определенный диапазон объемов проходящей через него жидкости. Многогребневые моторы имеют намного больший диапазон допустимой скорости потока бурового раствора, чем двигатель 1:2 при тех же самых размерах (наружнего диаметра). Это позволяет производить лучшую очистку забоя — особенно полезное свойство при больших скоростях проходки.
2. Безнагрузочная потеря давления. При прокачке бурового раствора, в то время как мотор не упирается в забой, а находится в подвешенном состоянии (т.е. не совершает полезной работы), необходима существенная потеря давления для преодоления сил трения между ротором и статором, чтобы заставить вал крутиться. Потеря давления и скорость вращения пропорциональна скорости потока. Эти величины известны для каждого размера и типа двигателя. Обычно безнагрузочная потеря давления не превышает 7 атм.
3. Потеря давления на моторе. В момент касания долота забоя и приложения нагрузки на долото — давление в системе возрастает. Это увеличение давления обычно называют дифференциальным давлением двигателя. Крутящий момент двигателя возрастает прямо пропорционально увеличению дифференциального давления. Это увеличение давления необходимо для прокачки данного объема жидкости через мотор для выполнения им полезной работы. Его еще называют потерей давления на моторе. Для многогребневых моторов оно может быть 35 атм. и более.
4. Предельное давление. Существует максимальная рекомендованная величина для дифференциального давления двигателя. В этой точке двигателем производится максимальный крутящий момент. Если в области этой точки эффективная нагрузка на долото возрастает, то давление в системе увеличивается. Уплотнение между ротором и статором нарушается из-за деформации внутреннего покрытия статора и буровой раствор течет через двигатель, не производя при этом полезной работы, не вращая долото. Показания давления в системе подачи резко подпрыгивают и не меняются при увеличении эффективной нагрузки на долото.
Недавние исследования показали, что кривая выходной мощности — парабола (рис. 4-9), а не непрерывно возрастающая кривая, как считалось раньше. Если двигатель работает на уровне 50-60% от предельного давления, то им производится та же самая работа, что и при величине 90% от предельного давления. Но, в первом случае ситуация оказывается на много лучше, т.к. имеется значительное преимущество до точки предельного давления и при этом существенно удлиняется моторесурс двигателя.
Чем больше выработка в подшипниках двигателя, тем легче ему достичь точки предельного давления. Полезно при достижении забоя умышленно на очень короткое время сильно увеличить давление для определения его предельного значения. Это поможет эксплуатировать двигатель на уровне примерно 50% от этой величины. Но, во всех случаях, ни в коем случае нельзя превышать пределы, устанавливаемые в спецификациях конструкции двигателя.
Двигатель, работающий на предельном давлении, должен быть немедленно остановлен и удален из скважины. При прокачке раствора через неработающий двигатель в нем возникают сильные повреждения основных элементов конструкции.
5. Потеря давления на долоте. Для данных плотности раствора и скорости потока, размер поперечного сечения сопла долота определяет потерю давления на долоте. Чем меньше площадь поперечного сечения, тем больше потеря давления. Это обстоятельство влияет на объем жидкости, отклоняемой на охлаждение подшипников. Чем больше объем отклоняемой жидкости, тем больше износ подшипников. Для каждого двигателя существует вполне определенный рекомендованный объем отклоняемой жидкости и, следовательно, определенное значение величины потери давления на долоте. Ее нельзя превышать. Для многогребневых Анадрилловских моторов потеря давления на долоте должна находиться в диапазоне 35-105 атм.
6. Сопло ротора. Большинство многогребневых двигателей имеют полый ротор. Этот внутренний канал можно закрыть совсем или установить на него насадку. Когда диапазон работы двигателя находится в соответствии с требованиями бурения, обычно устанавливается глухая заглушка. На буровой насадку ротора можно легко заменить. Использование насадки ротора позволяет :
а. увеличить поток жидкости, протекающий через двигатель (т.е. эффективность бурения из-за лучшей очистки забоя).
b. уменьшить скорость вращения долота при больших скоростях потока жидкости. Это особенно полезно при работе с обычным трехшарошечным долотом. Это уменьшает износ подшипников долота и продлевает ему жизнь.
В обоих случаях определенная часть потока бурового раствора отклоняется от канала между ротором и статором. Поток, проходящий через ротор, зависит от величины дифференциального давления двигателя, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна величине крутящего момента, производимого двигателем. Если он оказывается меньшим необходимого, то количество жидкости, проходящей через ротор, нужно уменьшить. Это приводит к возрастанию скорости вращения и увеличению вероятности поломки двигателя. Таким образом, если на ротор установлена насадка и по условиям очистки забоя скорость потока должна быть высокой, то нужно либо увеличить размер насадки, либо уменьшить скорость потока. Имеются специальные таблицы для различных двигателей, которые позволяют подобрать величину перепуска потока жидкости для различных конфигураций насадок.
Выбор насадок ротора — очень важен. Слишком большая величина перепуска приводит к существенному уменьшению работоспособности двигателя и, следовательно понижению эффективности бурения. Если насадка окажется слишком большой для данного потока жидкости, то мощность двигателя будет сильно уменьшена. Очень немногие двигатели 1:2 имеют полый ротор (только те, которые спроектированы для специальных целей).
Из-за своих конструктивных особенностей многогребневые моторы могут применяться при значительно более высоких скоростях потока, более высоких дифференциальных давлениях мотора, больших величин потери давления на долоте, чем двигатели 1:2. Более высокие скорости потока ведут к более быстрой скорости проходки и лучшей очистке забоя. Большая потеря давления на моторе означает возможность использования большей эффективной нагрузки на долото, приводящей к большему крутящему моменту и скорости проходки. Возможность более высоких потерь давления на долоте означает возможность применения меньших размеров насадок и это улучшает гидравлику бурения.
| 1:2 ВЗД | Многогребневые ВЗД |
| Высокая скорость | Низкая скорость |
| Низкий крутящий момент Низкие скорости потока Отсутствует роторная насадка перепуска | Высокий крутящий момент Более высокие скорости потока Роторная насадка перепуска |
| Низкая потеря давления на двигателе | Более высокая потеря давления на двигателе |
| Низкая потеря давления на долоте | Более высокая потеря давления на долоте |
| Малый эффективный вес на долото | Более высокий предел нагрузки на долото |
| Необходимы высокоскоростные долота | Можно применять шарошечные долота |
| Относительно легко ориентируемые | Более трудно ориентировать |
| Обычно применяются с кривыми переводниками | Применяютсяч с кривыми переводниками и как основа “гибких” двигателей. |
Таблица 4-1
Из вышеприведенного видно, что необходимо тщательно планировать гидравлическую программу для ВЗД. Обычно это и делается, т.к. это является одной из важнейших частей работы направленного бурения.
studfiles.net
Cтраница 3
Интервалы набора кривизны выполняются с использованием гидравлических забойных двигателей: турбинных отклонителей или ВЗД с механизмом искривления типа ДР, ДУ, ДРУ. В некоторых буровых предприятиях для этих целей применяются ВЗД общего назначения с кривым переводником над двигателем. Интервалы стабилизации профиля преимущественно проводятся ВЗД. [31]
Стенд предназначен для испытания всех типоразмеров гидравлических забойных двигателей, применяемых в бурении, на различных промывочных жидкостях. [32]
В табл. 5.13 представлены основные показатели гидравлических забойных двигателей общего назначения ( трехсекционных шпиндельных турбобуров и винтовых двигателей серии Д) и расчетные критерии их эффективности. Показатели относятся к режиму максимальной мощности двигателей при одинаковом расходе жидкости. [34]
ТРОЗ-195М [16] - редукторный турбобур, представляющий собой новый универсальный гидравлический забойный двигатель для бурения нефтяных и газовых скважин долотами диаметром 212 7 - 215 9 мм. Благодаря применению планетарной передачи необходимый для бурения вращающий момент на выходе вала достигается при кратном уменьшении длины турбобура. [35]
В статье рассмотрен вопрос улучшения рабочей характеристики гидравлических забойных двигателей путем введения дополнительных вращающихся масс. Описана конструкция предложенного маховика, встроенного в корпус секции турбобура, так называемая секция-маховик. Приведены примеры практического применения секции-маховика при бурении эксплуатационных скважин в Тюменской области и при бурении глубоких разведочных скважин в Оренбургской области. [36]
Иоаннесян Ролен Арсеньевич - одни из создателей отечественного гидравлического забойного двигателя - турбобура. [37]
Описана технология бурения скважин роторным способом, гидравлическими забойными двигателями, а также с помощью электробуров. Рассмотрены оборудование и инструмент для бурения скважин, технологии их проводки, цементирования, вскрытия продуктивных пластов и вспомогательных операций. Изложены основные принципы организации буровых работ. [38]
При турбинном бурении долото приводится во вращение гидравлическим забойным двигателем - турбобуром, устанавливаемым между долотом и бурильной колонной. [39]
При использовании гидромониторных долот в сочетании с гидравлическими забойными двигателями существенное повышение расхода при установленной гидравлической мощности насосов приводит к снижению перепада давления в насадках и забойных двигателях и уменьшению их мощности и скорости истечения из насадок. [41]
Турбобур ТРЗ-240 ( рис. 3.226) является универсальным гидравлическим забойным двигателем для бурения скважин диаметром 269 9 - 445 мм. Его универсальность заключается в том, что он может использоваться для бурения вертикальных, прямых и искривленных участков скважин. Рациональные энергетические параметры турбобура при его малой длине достигаются за счет использования уменьшенного числа ступеней быстроходной и вы-сокомоментной турбин и двух ступеней планетарного редуктора. [43]
Затем крупным шагом в развитии бурения было создание гидравлических забойных двигателей - турбобуров, при применении которых, в отличие от роторного бурения, бурильная колонна не вращается и не затрачивается на это мощность буровой установки, снижается аварийность и износ бурильных труб, промежуточных обсадных колонн. [44]
Следующим крупным шагом в развитии бурения было создание гидравлических забойных двигателей - турбобуров, пр № применении которых бурильная колонна не вращается и на это не затрачивается мощность буровой установки, снижаются аварийность и износ бурильных труб, промежуточных обсадных колонн. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Гидравлический забойный двигатель (ГЗД) –это механизм, в котором энергия потока промывочной жидкости преобразуется в механическую энергию вращения вала.
ГЗД предназначендля вращения бурового долота при бурении или ремонте нефтегазовой скважины.
Энергоноситель: Принудительный непрерывный поток промывочной жидкости (бурового раствора), нагнетаемой буровыми насосами через бурильную колонну в ГЗД и далее в долото.
Конструктивная схема:
- рабочий орган;
- опорный узел;
- узел преобразования частоты вращения;
- узел трансмиссии;
- узел искривления;
- другие узлы и механизмы.
Рабочий орган:
- статор – неподвижная деталь;
- ротор – вращающаяся деталь.
Виды ГЗД:
- ГТЗД – гидротурбинные забойные двигатели – турбобуры;
- ГВЗД – гидровинтовые забойные двигатели – объемные или винтовые двигатели (ВЗД).
Особенности ГТДЗ:
- рабочий орган – многоступенчатая осевая турбина, имеющая лопатки статора и ротора, обтекаемые непрерывным потоком жидкости;
- гидравлические силы возникают в результате изменения величины и направления скорости движения жидкости между лопатками;
- ротор совершает простое вращательное движение.
Особенности ГВЗД:
- рабочий орган – винтовая пара, имеющая рабочие камеры, которые периодически наполняются жидкостью и вытесняют ее;
- гидравлические силы возникают в результате действия перепада давления и не зависят от скорости движения жидкости в камерах;
- ротор совершает сложное планетарно-вращательное движение.
Технологические требования:
- в качестве привода бурового долота ГЗД должен обеспечивать эффективные показатели бурения;
- в качестве силового элемента компоновки низа бурильной колонны (КНБК) ГЗД должен обеспечивать высокое качество строительства скважин.
Гидравлические забойные двигатели
Турбобур: Винтовой двигатель:
Классификация конструктивных схем основных типов ГЗД:
| Тип ГЗД | Рабочий орган | Опорный узел | Узел преобразователя частоты вращения | Узел трансмиссии | Узел искривления |
| Односекционные турбобуры | Многоступенча-тая турбина, установленная в одной секции с осевой опорой | Осевая опора установлена в одной секции с турбиной | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует или искривленный переводник |
| Секционные шпиндельные турбобуры | Многоступенча-тая турбина, установленная в турбинных секциях | Осевая опора установлена в шпиндельной секции | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует |
| Винтовые забойные двигатели общего назначения | Винтовая пара | Осевая опора установлена в шпиндельной секции | Отсутствует | Шарнирное или торсионное соединение | Отсутствует |
| Винтовые забойные двигатели для искривления ствола скважины | Винтовая пара | Осевая опора установлена в шпиндельной секции | Отсутствует | Шарнирное или торсионное соединение | Искривленный переводник |
| Редукторные турбобуры | Многоступенча-тая турбина | Осевая опора установлена в шпиндельной секции | Редуктор зубчатого типа | Отсутствует | Отсутствует или может быть установлен |
| Турбовинтовые двигатели | Многоступенча-тая турбина и винтовая пара | Осевая опора установлена в шпиндельной секции | Винтовая пара | Шарнирное или торсионное соединение | Отсутствует |
| Турбобуры отклонители | Многоступенчатая турбина | Осевая опора установлена в шпиндельной секции | Отсутствует | Шарнирное соединение | Искривленный переводник |
Дата добавления: 2015-08-10; просмотров: 347 | Нарушение авторских прав
При увеличении плотности отвод теплоты от нагревающегося при эксплуатации долота будет уменьшатся, и следовательно, время работы уменьшится. | Бурильная колонна, ее назначение и составные элементы. | Состав бурильной колонны | Основные типы и конструкции бурильных труб. | ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ бурильной колонны. | Условия работы бурильной колонны в скважине при разных способах бурения. | Особенности компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК) при бурении вертикальных скважин. | Особенности компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК) при бурении наклонных скважин. | Основные физико- механические свойства горных пород | Механизм разрушения горной породы при вдавливании индентора. |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.006 сек.)mybiblioteka.su
