Avtonova37.ru

Авто мастер
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличаются турбобуры от винтового забойного двигателя

Винтовой забойный двигатель

Винтовой забойный двигатель (англ. positive displacement motor; mud motor; drilling motor ) — это машина объемного (гидростатического) действия. Основными элементами конструкции являются: двигательная секция, шпиндельная секция, регулятор угла. Винтовой забойный двигатель (ВЗД) применяют для бурения скважин различной глубины, широко применяются для наклонно-направленного и горизонтального бурения.

Принцип работы турбобура: основные моменты

В основе функционирования турбобура лежит давление потока жидкости. Именно за счет неё возможно эффективное бурение. Она, под воздействием давления, постепенно проходит через все ступени турбобура, тем самым создавая рабочий реактивный момент. На этом и базируется принцип работы.

Через бурильную колонну сам поток попадает на I ступень турбобура. Направление данной жидкости задается посредством статора. Именно в нем происходит формирование закрутки и достигается заданная скорость. Механическая энергия преобразуется из кинетической в роторе, и используется для непосредственного вращения вала.

Вышеперечисленные детали являют собой составляющие ступеней двигателя. Система, в которую входят статоры, подпятников и опор промежуточного типа, фиксируется с помощью ниппеля с повышенным осевым усилием. За счет этого на торцах элементов создается сила трения, которые и удерживают детали в неподвижном состоянии. Охлаждение подпятников обеспечивается за счет постоянно поступающей жидкостью, которая проходит через верхнюю часть турбобура, а именно – проходит через подпятниковые дисковые окна.

Жидкость промывочная поступает непосредственно в двигатель гидравлический, и только после этого – в нижележащую валовую полость.

Ниппель – это опора радиального вида для двигателя. По этой причине внутренняя площадь полностью покрыта резиной.

Бурение высокооборотным турбобуром

Данный метод бурения предусматривает отправку на площадку отбитой горной массы агрегата с коронкой. Смесь подается в агрегат с константой по расходу. Также создается и изменяется вес на забой. Поскольку агрегат может развить реактивную мощность, которую определяет частота вращательных движений, при бурении нужно учитывать то, что скачки давления должны быть постоянны. Это можно выполнить с помощью регулировки забойного веса и корректирования и сохранения значения давления на отметке близкой к максимальной, в трубопроводе циркуляционной системы.

Устройство такого типа оборудовано:

  • агрегатом с коронкой, установленном на колонне;
  • инструментом передвижения в отверстии бурения;
  • системой движения смеси;
  • интерфейсом фиксирования давления смеси, связанным посредством информации с панелью пуска инструмента бурения.

Данный пульт, запрограммирован на определенную потребляемость смеси, и поддержании уровня давления близкой к максимальной.

Составляющие турбины агрегата – статор и ротор – имеют необычную конструкцию лопаток. Кромки лопаток выполнены со специальной угловой составляющей, а углы лопаток ротора и статора отличаются.

Бурение таким способом не совсем удобно, поскольку сопротивление породы к вращательному движению инструментов, уменьшает максимальный крутящий момент. Он определяется расчетным значением тормозного момента и у него отсутствует зависимость по глубине бурения, движению долота, стержневого веса на коронку и нет зависимости от того, какие породы приходится проходить, то есть, зависимости от их свойств нет.

Данный метод способствует увеличению прочности труб приблизительно в десять раз в параллели с роторным бурением. Это доказано практикой. В данном типе бурения большое значение играет передача мощности от энергоисточника к коронке: он получается больше в отличие от роторного бурения.

Типы ВЗД производства ООО «РСБ Сервис»:

  • Двигатели прямые;
  • Двигатели с регулятором угла.

Обозначение винтового забойного двигателя:

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ВЗД

1. Верхнее ловильное устройство служит для исключения оставления в скважине частей двигателя при поломке его корпусных деталей.

Двигательная секция предназначена для преобразования энергии движущегося потока промывочной жидкости во вращательное движение ротора. В состав рабочей пары входят ротор и статор.

2. Карданный вал служит для передачи планетарного вращения эксцентрично расположенного ротора, в осевое вращение вала шпиндельной секции.

Регулятор угла или кривой переводник предназначены для придания двигателю необходимого угла искривления.

3. Шпиндельная секция служит для восприятия гидравлических нагрузок, реакции забоя и радиальных нагрузок от долота при бурении.

Нижнее ловильное устройство служит для исключения оставления в скважине частей двигателя при поломке его внутренних деталей.

ДВИГАТЕЛЬНАЯ СЕКЦИЯ

  • Высокое качество применяемых материалов обеспечивает долговечность двигательных секций и минимизацию аварийности во время бурения;
  • Проектирование оптимального профиля, достижение расчетного натяга в зацеплении ротор-статор дают возможность обеспечивать заявленные характеристики на протяжении длительного срока эксплуатации;
  • Использование секций двигательных разной длины и разной заходности (зацепление ротор-статор) позволяют обеспечить требуемые характеристики для различных долот.

По профилю обкладки статора двигательные секции различаются:

  • Стандартные (с зубчатым профилем обкладки статора);
  • Профилированные (с равномерной обкладкой статора).

По условиям эксплуатации двигательные секции различаются:

  • Для стандартных условий бурения — с высококачественным эластомером обкладки статора и хромовым покрытием ротора.
  • В качестве бурового раствора используется техническая вода или растворы с плотностью до 1,5*10³ кг/м³;
  • забойная температура — до 120°С;
  • массовое содержание абразива – до 1%;
  • массовое содержание хлорид-ионов до 50 кг/м³;
  • массовое содержание нефтепродуктов до 10%;
Читать еще:  Ваз 2114 двигатель работает с перебоями запах бензина

  • Для солевых растворов с высокой концентрацией хлорид-ионов (более 50 кг/м³) используются роторы с покрытием из твердых сплавов (карбид вольфрама);
  • Для бурения скважин с высокой температурой на забое (до 180°С) используются статоры с термостойкими эластомерами;
  • Для повышенного содержания в буровых растворах нефтепродуктов, более 10%, используются статоры с эластомерами с повышенной стойкостью к нефтепродуктам;
  • Для бурения скважин с использованием аэрированных растворов. При изготовлении статоров применяются специальные эластомеры.

КАРДАННЫЙ ВАЛ

Использование чехлов без хомутов упрощает сборку, разборку и замену деталей вала карданного.

Увеличенное количество шаров обеспечивает повышение ресурса работы, возможность выдерживать большие нагрузки, снижение наработки тангенциального люфта.

РЕГУЛЯТОР УГЛА

Регулятор угла перекоса имеет пяту, армированную твердосплавными зубками в месте соприкосновения со стенкой скважины.

Возможна замена на прямой переводник или переводник с фиксированным углом перекоса.

Стандартный диапазон установки углов перекоса 0°-2,5°. По требованию заказчика возможно изготовление регулятора угла с углом перекоса до 3,0°.

СЕКЦИЯ ШПИНДЕЛЬНАЯ

Секция шпиндельная предназначена для восприятия осевых и радиальных нагрузок, действующих на двигатель, и состоит из: корпуса, вала, многорядного шарикового радиально-упорного подшипника, верхней и нижней твердосплавных радиальных опор.

Особенности конструкции секции шпиндельной:

  • Уменьшенная длина обеспечивает высокую интенсивность набора угла при бурении наклонных участков;
  • Максимально технологичный процесс разборки, сборки и замены узлов секции шпиндельной;
  • Увеличенный межремонтный период и срок службы деталей.

ОПОРЫ РАДИАЛЬНЫЕ

В качестве верхней и нижней радиальных опор используются втулки скольжения с твердосплавными вставками из карбида вольфрама (возможно применение резинометаллических опор).
Оптимальное расположение нижней радиальной опоры приводит к снижению радиальных нагрузок и увеличению ресурса.

ПОДШИПНИКИ УПОРНО-РАДИАЛЬНЫЕ

Для восприятия осевых нагрузок применяются многорядные шариковые радиально-упорные подшипники с увеличенной динамической грузоподъёмностью;

Все детали секции шпиндельной производятся из высококачественной стали.

ПРОТИВОАВАРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА

Верхнее противоаварийное устройство предназначено для исключения оставления в скважине частей двигателя при поломке его корпусных деталей. В случае поломки корпуса вес частей двигателя ниже слома передаётся последовательно на вал шпинделя, вал карданный, ротор, шпильку ловильную, гайку и торец переводника верхнего (ловильного).

Нижнее противоаварийное устройство предназначено для исключения оставления в скважине частей двигателя при поломке вала карданного, вала секции шпиндельной.

Конструкция ВЗД

Винтовой забойный двигатель представляет собой симметричный роторный агрегат с применением зубчатого косого зацепления, приводимый в действие за счёт давления подаваемой жидкости.

Конструктивно состоит из:

  1. Двигательного узла.
  2. Рабочей части.

Двигательный узел

Двигательная секция ВЗД — основной силовой компонент двигателя и поэтому определяет его основные технические характеристики, такие как мощность, крутящий момент, КПД и частота вращения ротора. Состоит из роторного механизма в виде корпуса (статора), внутри которого закреплена эластомерная вставка с винтовой поверхностью, за которую зацепляется ротор и затем под давлением подаваемой жидкости начинает вращаться.

Эластичная оболочка позволяет разделить две полости камер с высоким градиентом давления. Она изготавливается из износостойкой резины, которая пластична, но в то же время способна выдерживать значительные силы трения при попадании абразивных частиц на её поверхность.

Ротор имеет конструкцию похожую на сверло, но с высокопрочным износостойким покрытием, так как предназначен для передачи крутящего момента. Его изготавливают из высокопрочной легированной стали.

На ресурс работы рабочей пары влияют следующие факторы:

  1. Присутствие в рабочей жидкости абразивных твёрдых частиц и дополнительных примесей.
  2. Использование в составе жидкости веществ, которые разъедают эластомер или изменяют его механические свойства. К ним относятся: соли, жидкость с высоким содержанием нефтепродуктов, хлориды, кислоты и соли.
  3. Превышение допустимых норм по температурным условиям в точке забоя, которые могут влиять на эластомер.
  4. Недостаточный прогрев рабочей пары при старте двигателя.
  5. Использование неправильного натяжения статор-ротор.

Рабочие органы ВЗБ

Винтовой забойный двигатель состоит из следующих рабочих органов:

  • шпиндельного узла;
  • регулятора угла.

1 – осевой подшипник; 2 – радиальная опора; 3 – центратор; 4 – противоаварийный бурт

Шпиндельный узел является вторым по важности конструктивным элементом двигателя. Он предназначен для передачи крутящего момента от рабочей пары рабочему инструменту для разрушения плотных пород грунта. При этом он способен выносить значительные осевые нагрузки, вызванные не только необходимостью передачи крутящего момента, а и силу трения о стенки креплений при угловом или горизонтальном бурении.

Шпиндельный узел представляет собой корпус с двумя опорами (радиальной и осевой), на которых закреплён вал. Вращение ротора передаёт крутящий момент посредством торсиона или карданного вала на вал шпиндельного узла, который начинает вращаться и передавать момент уже рабочей части.

Данный узел может быть выполнен в двух конструктивных исполнениях:

  1. Открытом, когда рабочие узлы смазываются рабочей жидкостью.
  2. Закрытом или герметизированном. Все рабочие элементы находятся в масляной ванне под давлением до 20 атм, которое выбирается таким, чтобы значительно превышало давление окружающей их среды.

Бурение винтовыми забойными двигателями под углом может быть осуществлено только при помощи регулятора угла. Он представляет собой сложный механизм, который состоит из верхнего и нижнего переводников, сердечника и зубчатой муфты.

Содержание

Первый промышленный образец турбобура был изобретен и изготовлен в 1922 – 1923 гг. в Советском Союзе М.А. Капелюшниковым, С.М. Волохом и Н.А. Корнеевым. Это был редукторный турбобур с одноступенчатой турбиной, позволяющий бурить нефтяные скважины без вращения бурильных труб. Однако из-за низкой стойкости одноступенчатой турбины и зубчатого редуктора турбобур Капелюшникова уступал по технико-экономическим показателям бурно развивающемуся в то время роторному способу бурения. К 1933 г. турбинное бурение в СССР почти полностью было вытеснено роторным. В то же время ценный опыт первого турбинного бурения, доказавший целесообразность и полезность переноса двигателя для вращения бурового долота на забой скважины, продемонстрировал ряд важных преимуществ перед роторным способом: значительное увеличение скоростей бурения, возможность проводки наклонно-направленных скважин, резкое снижение аварий с бурильными трубами и др. Поэтому в 1934 г. в стране была создана специальная конструкторская организация – Экспериментальная контора турбинного бурения (ЭКТБ), ведущие специалисты которой – П.П. Шумилов, Р.А. Иоаннесян, М.Т. Гусман и Э.И. Тагиев, активно занялись усовершенствованием конструкций турбобуров. Дальнейшее развитие техники турбинного бурения пошло по пути создания безредукторных турбобуров, оснащенных многоступенчатыми турбинами осевого типа. Применение этих турбобуров позволило осуществить крупномасштабное строительство вертикальных и наклонно-направленных скважин в Урало-Поволжском, Западносибирском и других нефтегазовых регионах страны. Современные турбобуры, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин, были разработаны в 60-х – 90-х годах во Всесоюзном научно-исследовательском институте буровой техники (ВНИИБТ). Работы проводились в двух подразделениях. Лаборатории высокомоментных турбобуров под руководством профессора Р.А. Иоаннесяна – Ю.Р. Иоанесян, В.С. Лаповок, Б.В. Кузин, Д.Г. Малышев и др. Отделе турбобуров под руководством профессора М.Т. Гусмана – Г.М. Никитин, Г.А. Любимов, В.П. Шумилов, Б.Д. Малкин, А.И. Агеев и др. Сегодня новыми разработками в области турбинной техники и технологии занимаются научно-конструкторские коллективы РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, ООО «ВНИИБТ-БИ», ЗАО «НГТ», ООО «Бурсервис», ООО «ГЗД Технология». За рубежом – американские компании Smith Neyrfor, Halliburton.

Читать еще:  Что лучше всего убирает нагар в двигателе

На современном строительном рынке существует огромное разнообразие мотобуров и запчастей для них. Поэтому ниже можно ознакомиться с наиболее популярными моделями шнеков и подобрать подходящий под конкретную задачу.

Для грунта двухзаходный D 200B PATRIOT 742004456

Данная модель идеально подходит для бурения 20-сантиметровых лунок. Она обладает двойной спиралью, которая беспроблемно работает даже с твердыми видами грунта и глинистой почвой. Заявленная длина модели – 80 сантиметров. Вес устройства составляет 5,5 килограмм. Дизайн и конструкция данного варианта разработаны в США, а производится он непосредственно в Китае.

Плюсы:

  • Двойная спираль.
  • Высокая прочность стали.
  • Съемные ножи.
  • Отлично справляется с глинистой почвой.
  • Идеален для установки забора.
  • Надежная конструкция.

Минусы:

  • Рабочая длина меньше заявленной (70 см).
  • Необходимость регулярной заточки ножей.

Двухзаходный для грунта (200 мм; 800 мм) DDE DGA-200/800

Эта модель подходит для бурения отверстий диаметром 20 сантиметров. Устройство имеет два режущих элемента винтового типа, а также является двузаходным и высокопрочным. Оно обладает качественной окраской и оснащен сменными ножами. Подходит для большинства мотобуров, имеющих соединение для подобных запчастей. Длина модели составляет 80 сантиметров. Вес детали составляет 6,1 килограмм.

Плюсы:

  • Двойная спираль.
  • Качественная сталь.
  • Съемные ножи.
  • Отлично справляется с глинистой почвой.
  • Справляется с корнями и камнями.
  • Сохраняет прежний внешний вид даже при длительных работах.
  • Дизайн и конструкция разработаны в США.
  • При наличии удлинителя бурит отверстия глубиной до 2 метров.

Недостатки:

  • Требуется периодическая заточка.

Для мотобура двухзаходный D 150B для грунта, диаметр 150 мм PATRIOT 742004455

Высококачественный вариант с диаметром 15 см идеально подойдет для создания лунок небольших размеров и для установки столбов малого диаметра. Он выполнен из стали отличного качества, является двузаходным и имеет сменные ножи. Данная модель идеально справляется с суглинком и твердыми видами почвы без дополнительных усилий. Дизайн и конструкция разработаны в США. Также имеется длительная гарантия.

Плюсы:

  • Двойная спираль.
  • Высокопрочная сталь.
  • Сменные ножи.
  • Отличная работа с суглинком и твердыми почвами.
  • Качественное красочное покрытие.
  • Хорошо справляется с большим объемом работы.

Минусы:

  • Необходимо периодическое обслуживание.
  • Проблема поиска сменных ножей.

Двухзаходный D 60 для грунта, диаметр 60мм PATRIOT 742004452

Компактный двузаходный шнек для мотобура от американского бренда Патриот выполнен из высококачественной стали, которая отличается повышенной прочностью и износостойкостью. Дизайн и конструкция разработаны в США. Длина шнека составляет 80 сантиметров, а его диаметр равен 6 см. Данное устройство идеально подходит для бурения маленьких лунок. Соединение шнека с мотобуром имеет диаметр 20 мм. Устройство не имеет сменных ножей. А его вес составляет всего 2 килограмма.

Читать еще:  Чем промывают систему охлаждения двигателя ваз 2110

Плюсы:

  • Малый вес.
  • Конструкция разработала в США.
  • Двойная спираль.
  • Высококачественная сталь.
  • Подходит для большинства мотобуров.
  • Подходит для твердых видов почвы.

Минусы:

  • Небольшой диаметр получаемых лунок.
  • Отсутствие сменных ножей.
  • Проблематичность в обслуживании.
  • Необходимость регулярного сервиса.

Двухзаходный для грунта (300 мм; 800 мм) DDE DGA-300/800

Двузаходный вариант большого диаметра идеально подойдет для бурения больших отверстий и установки крупногабаритных свай и фундаментов. Мощная конструкция, выполненная из высококачественной стали, имеет два режущих элемента. Шнек высокоэффективен и обладает сменными ножами, которые входят в базовый комплект. Длина составляет 80 сантиметров, а вес равен 9,66 кг.

Плюсы:

  • Два режущих элемента.
  • Наличие сменных ножей в комплекте.
  • Высококачественная сталь.
  • Большой диаметр.
  • Высокая режущая способность.
  • Конструкция, разработанная в США.
  • Справляется с твердыми видами почвы и суглинком.

Недостатки:

Drill 100/800 (100х800 мм) для мотобуров ADA А00236

Данная модель шнека создана специально для мотобуров ADA, и применяется в первую очередь в бытовых нуждах. Она отлично подходит для бурения лунок по столбы забора небольшого диаметра. Вариант винтовой формы отлично справляется даже с твердыми видами почвы, его диаметр составляет 10 сантиметров, а длина достигает 80 см.

Шнек является однозаходным, а его вес равен 2,7 килограммам. Этот вариант не имеет сменных ножей, зато является достаточно бюджетным. Крепление имеет диаметр 20 см, что позволяет использовать его и на мотобурах других брендов.

Плюсы:

  • Высокое качество стали.
  • Универсальное соединение.
  • Малый вес.
  • Небольшая стоимость.
  • Создан в Гонконге.

Минусы:

  • Однозаходный.
  • Отсутствие сменных ножей.
  • Небольшой диаметр бурения.
  • Проблематичность обслуживания.

Drill 200/1000 (200х1000 мм) для мотобуров ADA А00234

Однозаходный шнек универсального диаметра 20 см идеально подойдет для бурения лунок под столбы или сваи и в комплекте с мотобуром станет отличным помощником в быту. С помощью винтовой формы деталь легко вгрызается даже в твердую или суглинистую почву. А большая длина запчасти (100см) позволяет создать более глубокие лунки. Данная модель не имеет сменных ножей, но выполнена из прочной стали, устойчивой к затуплению. Вес детали составляет 5,3 килограмма.

Плюсы:

  • Качественная сталь.
  • Большая длина.
  • Универсальный диаметр.
  • Подходит для различных моделей мотобура.
  • Отлично взаимодействует с твердой и глинистой почвой.

Минусы:

  • Отсутствие сменных ножей.
  • Необходимость периодического сервисного обслуживания.

Двухзаходный D 250B для грунта, диаметр 250мм PATRIOT 742004457

Двузаходный шнек от известного американского бренда выполнен из высококачественной стали, которая отличается повышенной прочностью. Он обладает сменными ножами, но и родное лезвие является долговечным и устойчиво к затупке. Оптимальный диаметр шнека 25 сантиметров позволяет создавать лунки средней величины, что подходит для установки забора и бетонирования столбов и фундаментов.

Этот вариант подходит для различных типов почвы, включая суглинок. Дизайн и конструкция разработаны в Америке. А вес детали составляет 7,4 килограмма. Длина этого варианта составляет 80 сантиметров, что позволяет создать лунку оптимальной глубины.

Плюсы:

  • Высокое качество стали.
  • Универсальное 20-сантиметровое соединение.
  • Универсальный диаметр.
  • Двузаходный.
  • Отлично взаимодействует с твердыми породами почвы.
  • Наличие сменных ножей.

Минусы:

  • Необходимость периодического сервисного обслуживания.

Двухзаходный для грунта (100 мм; 800 мм) DDE DGA-100/800

Данная модель обладает средним диаметром в 10 см и подходит для создания небольших лунок в грунте различных видов. Двузаходный вариант обладает отличной режущей мощностью, а длина 80 см позволяет создать отверстие оптимальной глубины. Благодаря универсальному соединению в 20 см деталь хорошо сочетается с мотобурами различных производителей. Выполнена данная модель из высококачественной стали, поэтому устойчива к трещинам и затупке. Вес запчасти составляет всего 2,9 килограмм.

Плюсы:

  • Качественная сталь.
  • Небольшой вес.
  • Съемные ножи.
  • Универсальное соединение с мотобуром.
  • Двузаходный.
  • Отличное взаимодействие с различными видами почвы.
  • Оптимальная длина.

Недостатки:

  • Сложный поиск ножей при необходимости замены.

Для мотобура Flatr 150×1000 мм

Этот вариант является универсальным и подходит для мотобуров любого типа. Шнек может сочетаться как с гидравлическими, так и с механическими приборами бренда Iron Mole, для других потребуется специальный переходник. Вариант российского производства оснащен двумя режущими гранями и при затупке одной, можно перевернуть шнек обратной стороной и продолжить работу. Соединение детали с мотобуром имеет шестигранную форму диаметром 2,2 сантиметра.

Забурник выполнен из высококачественной легированной стали. Данная запчасть идеально подойдет для бурения глины, суглинистой почвы или растительного твердого грунта. Длина детали составляет 100 см, а вес равен 7 килограмм. Диаметр запчасти составляет 15 сантиметров и идеально подходит для бурения небольших лунок под столбы.

Плюсы:

  • Высокопрочный материал.
  • Уникальная двусторонняя конструкция.
  • Универсальность (с переходником).
  • Большая длина (100 сантиметров).
  • Облегченные условия сервисного обслуживания.

Минусы:

  • Необходим переходник при использовании мотобуров других фирм.
  • Большой вес.
  • Отсутствие сменных ножей.
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector