Забойный двигатель
Турбобур — это забойный гидравлический двигатель, предназначенный для бурения скважин в различных геологических условиях. В рабочих колесах турбобура гидравлическая энергия бурового раствора, движущегося под давлением, превращается в механическую энергию вращающегося вала, связанного с долотом. Основная часть турбобура — турбина, состоящая из большого числа (более сотни) совершенно одинаковых ступеней. Каждая ступень турбины, в свою очередь, состоит из двух частей: вращающейся, соединенной с валом турбобура, называемой ротором,и неподвижной, закрепленной в корпусе турбобура, называемой статором(рисунок 2). Статор 1 представляет собой гладкое стальное кольцо, на внутренней поверхности которого имеются изогнутые лопатки 3. Концы лопаток соединяются внутренним ободом 4. Ротор состоит из кольца 6 и лопаток 2, подобных лопаткам статора, но обращенных выпуклостью в другую сторону. Наружные концы лопаток ротора соединены
ободом 5. Между статором и ротором имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение ротора в статоре. Теория малогабаритных турбин для бурения нефтяных и газовых скважин создана советским инженером П. П. Шумиловым. Основные условия построения турбин турбобуров следующие. Для получения необходимой мощности и приемлемого для бурения числа оборотов турбина должна быть многоступенчатой. Все ступени турбины должны быть совершенно одинаковыми и обеспечивать пропорционально числу ступеней увеличение мощности и скорости вращения инструмента. Для получения наименьшего износа турбинных лопаток роторы турбины выполняют с тем же профилем, что и статоры турбины, лишь с поворотом лопаток в противоположную сторону. Перепад давления на турбине должен быть в пределах, допускаемых насосными установками, применяемыми при бурении глубоких скважин, и для
избегания толчков давления в системе не должен существенно изменяться при изменении режима работы турбины.
Сила, действующая на лопатку ротора
Рисунок 2-Конструкция ступени турбобура: 1 — статор; 2 — лопатки ротора; 3 — лопатки статора; 4— обод статора; 5 — обод ротора; 6 — кольцо ротора
Типы забойных двигателей применяемых в ОАО «Сургутнефтегаз». При бурении забойным двигателем долото привинчено к валу, а бурильная колонна к корпусу двигателя. При работе двигателя вращается его вал с долотом, а бурильная колонна воспринимает реактивный момент вращения корпуса двигателя, который гасится не вращающимся ротором (в ротор устанавливают специальную заглушку). Турбобуры секционные шпиндельного типа ТСШ. Турбобуры состоят из трех турбинных и одной шпиндельной секции. Турбобуры этого типа – это усовершенствованная конструкция секционных турбобуров. Они позволяют бурить шорошечными долотами с обычной схемой промывки, гидромониторными и алмазными долотами (турбобур 3 ТСШ – 195ТЛ); изменять секционность турбобу
ров в зависимости от условий бурения; менять отработанные шпиндели без разборки секций; увеличивать вращательный момент при снижении числа оборотов за счет применения тихоходных турбин, выполненных методом точного литья (3 ТСШ1 – 195Л). В каждой турбинной секции размещено около 100 ступеней турбины, по 4 радиальных опоры и по 3 ступени предохранительной осевой петы. Последняя применяется для устранения опасности соприкосновения роторов и статоров турбины из-за износа шпиндельного подшипника в процессе работы. С созданием шпиндельного турбобура были решены задачи, связанные с улучшением энергетических характеристик и эксплуатационных качеств турбобура, значительно уменьшены утечки жидкости из-под ниппеля при увеличенных перепадах давления на долото, повышена прочность валов. Установка в шпинделе осевой опоры скольжения, вместо резинометаллической опоры скольжения, позволяет турбобуру воспринимать более высокие осевые нагрузки и эффективно работать при более низких частотах оборотах.
|
