48. Разновидности турбобуров.

Турбобур — это разновидность бурового оборудования, гидравлический забойный двигатель, в котором гидравлическая энергия потока промывочной жидкости (бурового раствора) преобразуется в механическую энергию вращения вала, соединенного с породоразрушающим инструментом (буровым долотом). Рабочим органом, в котором происходит преобразование энергии, служит многоступенчатая турбина осевого типа.

Так как турбобур устанавливают непосредственно над породоразрушающим инструментом, то источником энергии и крутящего момента является давление потока жидкости, движущейся под напором поверхностного насоса.

Поток промывочной жидкости через бурильную колонну подается в первую ступень турбобура. В статоре первой ступени происходит формирование направления потока жидкости, то есть жидкость, пройдя каналы статора, приобретает направление. Таким образом, статор является направляющим аппаратом турбины.

Потоки жидкости из каналов статора поступают на лопатки ротора под заданным углом и осуществляют силовое воздействие на ротор, в результате которого энергия движущейся жидкости создает силы, стремящиеся повернуть ротор, жестко связанный с валом турбины. Поток жидкости из каналов ротора первой ступени поступает на лопатки направляющего аппарата второй ступени, где вновь происходят формирование направления движения потока жидкости и подача её на лопатки ротора второй ступени. На роторе второй ступени также возникает крутящий момент.

В результате жидкость под действием энергии давления, проходит все ступени турбины турбобура и через специальный канал подводится к породоразрушающему инструменту. В многоступенчатых турбобурах крутящие моменты всех ступеней суммируются на валу. В процессе работы турбины на статорах, закрепленных неподвижно в корпусе турбобура, создается реактивный момент, равный по значению, но противоположный по направлению. Реактивный момент через корпус турбобура передается на бурильные трубы и осуществляет их закручивание на определенный угол, зависящий от жесткости и длины бурильной колонны.

Турбинное бурение скважин – сложный технологический процесс в нем используются ступенчатые турбобуры, обороты долота при вращении варьируются от 600 до 800 оборотов в минуту. Применение турбинного способа бурения эффективно используется в наклонных скважинах, скорость бурения остается такой же, как и при бурении вертикальных скважин. Турбобуры применяются в основном при бурении на нефть, также при бурении на газ.

Многоступенчатый турбобур относится к машинам открытого типа, вращение вала происходит в резинометаллических подшипниках (радиальных, осевых). В качестве смазки для подшипников используется глинистый раствор, он же является промывочной жидкостью. Чтобы КПД был максимально высок, производят профилирование лопатки турбины, чтобы наибольший показатель мощности турбины совпал с безударным режимом обтекания.

В отличие от роторного бурения, в турбинном бурении стойкость труб на порядок выше, турбинное бурение скважин значительно превосходит роторное по мощностным показателям. Существует несколько видов турбобуров. Шпиндельные турбобуры (секционные унифицированные) оборудуются шарошечными, либо мощными алмазными долотами. В их состав входят четыре секции: три турбинных (в них размещается около ста турбинных ступеней), и одна шпиндельная.

Высокомоментные турбобуры оснащаются системой гидроторможения, их возможно использовать при алмазном бурении, но в основном они применяются для глубинного бурения шарошечными долотами. В многосекционных турбобурах турбинные сборки включают пять-шесть секций, они отличаются экономичностью бурового раствора при высокой производительности и более широком спектре режимов бурения.

Турбобур, обладающий независимой подвеской , в каждой турбинной секции , имеет шариковый подшипник, секционное соединение происходит за счет конической резьбы, характерна подвижность валов в осевом направлении. Осевой зазор, который образуют статор турбины и турбинный ротор, не подвержен влиянию износа упорного подшипника.

Турбобур, особенностью которого является плавающий статор, не уступает по техническим характеристикам турбобуру, подвеска секций которого независима. Особенность заключается в повышенной нагрузке на осевую опору шпинделя. Турбобур, оборудованный полым валом, применяется для работ в сложных условиях. Оснащаться может как шарошечными, так и алмазными долотами. Используют три секции, при необходимости их число увеличивают до шести. Корпус и полый вал разделяются пространством, которое содержит около ста турбинных ступеней.

Еще один вид турбобура – с редуктором-вставкой. В них эффективно используются долота шарошечного типа, отличительной особенностью является уменьшенный перепад давления.

• Секционные унифицированные шпиндельные турбобуры.

• Высокомоментные турбобуры с системой гидроторможения.

• Многосекционные турбобуры.

• Турбобур с независимой подвеской, с плавающим статором.

48. Турбобуры с наклонной линией давления. Принцип действия.

48. ВЗД. Устройство, принцип действия.

Рабочим органом винтового забойного двигателя (ВЗД) является винтовая пара: статор и ротор (рис. 3.17.). Статор представляет собой металлическую трубу, к внутренней поверхности которой привулканизирована резиновая обкладка, имеющая 10 винтовых зубьев левого направления, обращённых к ротору. Ротор выполнен из высоколегированной стали с девятью винтовыми зубьями левого направления и расположен относительно оси статора эксцентрично. Кинематическое отношение винтовой пары 9: 10 и соответствующее профилирование её зубьев обеспечивает при движении бурового раствора планетарное обкатывание ротора по зубьям статора и сохранение при этом непрерывного контакта ротора и статора по всей длине. В связи с этим образуются полости высокого и низкого давления и осуществляется рабочий процесс двигателя.  Вращающий момент от ротора передаётся с помощью двухшарнирного соединения на вал шпинделя, укомплектованного многорядной осевой шаровой опорой и радиальными резино – металлическими опорами. К валу шпинделя присоединяется долото. Уплотнение вала достигается с помощью торцевых сальников.  ВЗД изготовляют согласно ТУ 39-1230. Типичная характеристика ВЗД при постоянном расходе бурового раствора следующая. По мере роста момента М перепад давления в двигателе Р увеличивается почти линейно, а частота вращения вала двигателя снижается вначале незначительно, а при торможении – резко. Зависимости изменения мощности двигателя и К.П.Д. от момента М имеют максимумы. Когда двигатель работает с максимальным, режим называют оптимальным, а с максимальной мощностью – экстремальным. Увеличение нагрузки на долото после достижения экстремального режима работы двигателя приводит к торможению вала двигателя и к резкому ухудшению его характеристики. Неэффективны и нагрузки на долото, при которых момент, развиваемый двигателем, меньше момента, обеспечивающего оптимальный режим его работы.  Характер изменения от момента М при любом расходе бурового раствора остаётся примерно одинаковым.

48. Преимущества и недостатки ВЗД.

48. Турбобур Т-12. Устройство, принцип действия.

В настоящее время из всей серии турбобуров типа Т12 выпускается турбобур Т12РТ240, который используется в основном для бурения верхних интервалов вертикальных и наклонно-направленных скважин различного назначения, а также для комплектации роторно-турбинных буров диаметрами 394...640 мм. Каждая ступень турбины состоит из ротора и статора, имеющих у разных типов турбин различное число лопаток соответствующей осевой высоты. На валу турбобура установлены роторы и вращающиеся детали радиальных опор и резинометаллической пяты. Эти детали на валу зажимаются роторной гайкой. Для предохранения роторной гайки от самоотвинчивания предусмотрен колпак с внутренним конусом, закрепляемый контргайкой. В корпусе турбобура установлены невращающиеся детали: статоры, резинометаллические средние опоры и подпятники, весь пакет стягивается внутри корпуса ниппелем. Корпус турбобура присоединяется к бурильной колонне с помощью переводника. Вал турбобура имеет радиальные опоры, воспринимающие поперечные нагрузки, и осевые опоры, воспринимающие осевые нагрузки, действующие на вал в процессе бурения. К нижней части вала через предохранительный переводник присоединяется долото и имеются окна для прохода бурового раствора к

долоту.