2.7 Патенттік сараптау

Жобаланған турбобұрғы келесі сипаттамалар мен функцияларға сай болу қажет:

− түптіктің 1 см² ауданында айналу моментіне 0,07 л/с үйлесімді сұйықтық шығыны;

− шарошкалы және алмазды қашаулардың 7 – 10 с айналу жилігіндегі қалыпты жұмысы;

− ең үлкен ықтимал ПӘК-і;

− қашаудағы қысым түсуі 7 МПа – дан, ал жұмыс қабілеттілігі 300 сағ-тан аз болмауы;

− жұмыс ұзақтығы 2000 сағ.;

− бұрғылау сұйықтығына әр түрлі толықтырғыштармен қоспаларды қосу мүмкіншілігі;

− қашауды айналдырмай ұңғы сағасын жуу мүмкіншілігі[ 16].

Осы сипаттамалар мен функцияларға сүйене отырып http://www.findpatent.ru сайтынан және басқа да ақпарат көздерінен қазіргі кезде қолданып жатқан өнертабыстарды қарастырайық.

№ 1733616 авторлық куәлігі бойынша турбобұрғының сепараторы сипатталады [12].

Бір секциялы турбобұрғыларда ұңғыманы бұрғылау және инертті материалдарды бір кезеңде жүргізу мүмкін емес.

Өнертабыс мақсаты - жұтқыш горизонтардан өту процесі кезінде, жарықтарды жабу арқылы бұрғылау тиімділігін арттыру.

Көрсетілген мақсат келесі жолдар арқылы іс-жүзіне асады. Яғни, жартылай конусты тесікті корпусты түріндегі сепараторды біліктің жоғарғы шетіне орналастыру арқылы жасалынады. Бұл ретте корпустың төбесі жоғары қаратылған, корпустын сыртқы бетінде шнек бекітулі, оның сыртқы диаметрі турбобұрғының сыртқы диаметрімен сәйкес келеді, және турбобұрғының корпусының ішкі бетімен сепаратор корпусының сыртқы бетімен тесікті жабатын , жартылай тесікті корпустын төменгі бөлігінде сақина бекітілген. Бұл ретте турбобұрғы корпусында, сепаратордың корпусының сақинасы үстінде орналасқан радиалды тесіктер жасалған.

Бұрғылау процесі кезінде толтырғыш корпус тесіктерінде (сеткада) кідіреді және шнек көмегімен құбыр аралық саңылауға радиалды тесіктер арқылы түседі, содан кейін жуу сұйығымен қабатты жұту арқалы таратады және жуу сұйығымен жұтқыш горизонтына түседі.

Сызбада турбобұрғының конструктивтік сұлбасы көрсетілген.

Турбобұрғы ішінде білік 2 орналасқан корпустан 1, тірек 3, статор 4, ротордан 5 тұрады. Турбобұрғымен бірге айналатын элементтері, роторлық гайкамен 6 тартылады. Турбобұрғының жоғарғы бөлігінде тесік 8 және бағыттаушы науасы 9 бар,корпустан тұратын сепаратор 7 орналасқан. Сепаратордың корпусы турбобұрғы корпусымен конусты бұранда арқылы байланысады. Сепаратор сеткасы темір конустық 10 тесікті корпустан тұрады, ал сыртқы бөлігінде шнек 11 бекітілген. Астыңғы бөлігіндегі сеткасында сақинасы 12 бар. Тесіктін 13 атқаратын қызметі сұйықтықтағы жыныстарды ұстап қалу. Тазаланған сұйық ағысына терезелер 14 қызмет етеді. Дисктін 15 негізгі мақсаты турбобұрғының білік сеткасын бекітіп тұрады (2.6-суретте көрсетілген).

Құрылғы келесі түрде жұмыс жасайды.

Жұт-горизонттарды бұрғылау кезінде жуу сұйықтығымен бірге инертті материалдар айдалады. Жуу материалдары сепаратор бетіне түскен кезде, сұйықтық перфорленген тесіктерден сепаратор корпусына өтеді. Инертті материалдар шнек көмегімен сығылған күйінде тесік арқылы ұңғы сағасына айдалады. Нәтижесінде инертті материалдар ұңғы сағасындағы жұту горизонтының жарықтарын жабады. Бұл ретте бұрғылау мен қатар жарықтарды жабу жұмыстары бірге жүреді.

1-корпус; 2- білік; 3- тірек; 4-статор; 5-ротор; 6-роторлық гайка; 7-сепаратор; 8-тесік; 9-бағыттаушы науа; 10-конусты тесікті корпус; 11-шнек; 12-сақина; 13-тесік; 14-терезе; 15-диск

2.6-сурет- турбобұрғының конструктивтік сұлбасы

Өнертабыс формуласы

Турбобұрғы корпусынының ішінде білік, турбиналар және тіреулер болады, негізг і айырмашылығы бұрғылау тиімділігін арттыру мақсатында, ол сепаратормен жабдықталған, жартылай конусты перфорирленген корпусты түріндегі сепаратор біліктің жоғарғы бөлігіне бекітілген, корпустың төбесі жоғары қаратылған, корпустын сыртқы бетінде шнек бекітулі, оның сыртқы диаметрі турбобұрғының сыртқы диаметрімен сәйкес келеді, және турбобұрғының корпусының ішкі бетімен сепаратор корпусының сыртқы бетімен тесікті жабатын , жартылай тесікті, корпустын төменгі бөлігінде сақина бекітілген.

№ 1680918 авторлық куәлігі бойынша турбобұрғының пластина түріндегі фиксатормен сипатталады [13].

Өнертабыс мақсаты турбобұрғының жұмыс ұзақтығын жоғарлату. Турбобұрғы корпустан 1, біліктен 2 және турбина сатыларынан, жұмыс мүшелелерінен – тәжді қалақшалары және фиксатор 5 түрінде жасалған ротордан және статордан тұрады. Корпустын 1 ішкі бетінде бұрамалы канавка 6 жасалынған. Фиксаторлар бұрамамен қатынасады. Бұрамананың көлбеулік бұрышы мына теңдігі арқылы табылады:

(2.31 )

мұндағы жұмыстық мүшенің тәж қалақшаларының орташа көлбеу бұрышы.

Бұраманы көлбеу бұрышпен бағыттау және фиксатордың жұмыс беті орташа бұрыштың бағытымен бағыттас. Жуу сұйықтығының гидравликалық күшінің әсерінен ротор мен статордың арасында саңылау пайда болады.

Өнертабыс алты суретпен түсіндіріледі.

2.7-суретте көпсатылы турбобұрғының турбиналарының бойлық қимасы.

2.8-суретте 2.7-ші суреттің кескіні көрсетілген А-А.

2.9-суретте бұрамалы канавканың жаймасы көрсетілген.

2.10- суретте 2.9-ші суреттің кескіні көрсетілген Б-Б.

2.11- суретте статор щеңберінде фиксатор.

2.12- суретте 2.7-ші суреттің кескіні көрсетілген.

Турбобұрғы корпустан 1, біліктен 2 және турбина сатыларынан, тәжді қалақшалары және фиксатор 5 түрінде жасалған ротордан 3 және статордан 4 тұрады. Статордың тәж шеңберінде 4 пластина түрінде жасалған фиксатор 5 нық бекітулі.

Фиксатордың 5 жұмыс беті бұрышымен орналасқан. Фиксатордың 5 бос шеті статордың 4 цилиндрлі бетінен шығып тұрады. Турбобұрғының корпусының 1 ішкі цилиндрлі бетінде бұрамалы сызық бойымен көлбеу бұрышымен канавка 6 кесілген. Бұрамалы канавканы көлденең кескенде «ab» және «cd» түріндегі тік бұрышты трапеция пішінінде болады.

«ab» жақ беті корпус 1 бетіне перпендикуляр орналасқан,кескінделген бұрамалы канавканың 6 тереңдігі болып табылады және фиксатордың 5 жұмыс жиегінің тірегі «е» қызметін атқарады. «cd» жақ беті турбина секциясын демонтаждағанда фиксаторды 5 канавкадан 6 оңай алу мақсатында, корпус бетіне көлбеу орналасқан.

Бұл ретте бұраманы көлбеу бұрышы фиксатордың жұмыс бетінің орташа бұрышының бағытымен бағыттас.

Фиксаторлар статор шеңберінде бірден артық санында құрылуы мүмкін.

Пластина түріндегі фиксаторлар жасалыну жағынан қарапайым. Бірақ та олардың жасалынудын басқа да түрлері болу мүмкін. Мысалы, фиксаторларда 5 «У» пішінді пластина болуы мүмкін, бір жағы статор 4 щеңберінде фиксаторды 5 жақсылап ұстап тұру үшін майысқан күйде болады.

Құрылғы келесі түрде жұмыс жасайды.

Турбобұрғыны ұңғымаға түсіргеннен кейін гидроциркуляцияны іске қосады. Жуу сұйығы жұмысқа қосу арқылы тұрбобұрғыға түседі.

Реактивті момент әсерінен статор айнала бастайды, бұл ретте фиксатордың жұмыс жиегі «е» бұрамалы канавкаға түседі және «ab» жақ бетіне тіреледі, яғни статорды фиксациялау арқылы олардың айналып кетпеуін қамтаммасыз етеді. Жуу сұйықтығының гидравликалық күшінің әсерінен ротор мен статордың арасында саңылау пайда болады. Бұл кепілденген саңылау ротор мен статордың үйкелуін және жұмыс мүшелерінің тіректерінің қажалуын төмендетеді, және де турбина сатыларының айналу моментін жоғарлатады.

Өнертабыс формуласы

Турбобұрғы корпустан 1, біліктен 2 және турбина сатыларынан, фиксатор 5, тәжді қалақшалары түрінде жасалған ротордан 3 және статордан 4 тұрады, және корпустын ішкі бетінде орналасқан канавкадан тұрады.Негізгі айырмашылығы корпус канавкасы бұрама сызығымен орындалған, бағыты жұмыс мүшесінің тәж қалақшаларының орташа көлбеу бұрышымен сәйкес келеді, ал пластина түріндегі фиксатор, бағыттаушы бұрышты тәжге орналастырылған.

1-корпус; 2- білік; 3- ротор; 4-статор

2.7-сурет- Көпсатылы турбобұрғының турбиналарының бойлық қимасы

1-корпус; 2-білік; 4-статор; 5-фиксатор; 6-канавка

2.8-сурет- Фиксатордың көрінісі

2.9-сурет- Бұрамалы канавканың жаймасы көрсетілген

2.10- сурет- Бұрамалы канавканың кескіні көрсетілген

4-статор; 5-фиксатор

2.11- сурет- Статор щеңберіндегі фиксатор

2.12- сурет- Статордың кескіні көрсетілген