Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Дипломы-2 / ВЗД-172 / Документы / Переводы / ВЗД / Руководство по ВЗД.doc
Скачиваний:
177
Добавлен:
25.05.2015
Размер:
331.78 Кб
Скачать

Руководство

по винтовым забойным двигателям

Введение

Винтовой забойный двигатель

Этот забойный двигатель является двигателем объемного типа. Приводимый в действие давлением циркуляции бурового раствора, двигатель передает энергию вращательного движения на долото с рассчитанными значениями крутящего момента и частоты вращения долота.

Двигатель является простым и надежным бурильным инструментом. В секцию двигателя входят только два основных компонента: статор и ротор. Они формируют ряд изолированных полостей таким образом, что при закачке в эти полости бурового раствора двигатель начинает вращение по часовой стрелке относительно статора.

В качестве промывочной жидкости используется вода или буровой раствор плотностью не более 1300 кг/м3 с содержанием абразивных частиц до 1% по весу, крупностью не более 1мм и нефтепродуктов до 10%, при забойной температуре не более 100оС.

Безотказная работа двигателя и его долговечность зависят от качества бурового раствора. Система очистки раствора должна быть оборудована виброситами и пескоотделителями. Для тонкой очистки раствора рекомендуется использовать илоотделители.

Забойные буровые двигатели со все увеличивающейся наработкой на отказ в сочетании с долотами новейшей в буровой отрасли конструкции являются теперь для буровиков альтернативой традиционному роторному бурению.

При работе забойным винтовым двигателем увеличивается частота вращения долота. Увеличивается механическая скорость проходки с минимальной нагрузкой на долото.

Общепризнанно, что эффективный забойный двигатель, подобранный под буровое долото и пласт, обеспечивает лучшую скорость проходки, чем роторное бурение.

Износ и усталость компонентов бурильной колонны уменьшается. Уменьшается износ вертлюга, ведущей трубы и привода ротора.

Уменьшается износ обсадной колонны. Возможен более эффективный контроль за отклонением и резким искривлением скважины.

Бурение с помощью забойных двигателей более экономично, т.к., мощность, подаваемая на буровые насосы для приведения в действие забойного двигателя и бурового долота, меньше мощности, которая нужна для вращения бурильной колонны

с сопутствующими потерями на трение.

Общее описание инструмента

Винтовой забойный двигатель д5-172.

1 – верхний переводник

2 – статор

3 – ротор

4 – шарнирное соединение

5 – переводник

6 – шпиндель

7 – вал шпинделя

Двигатель состоит из двух основных узлов: секции двигательной и секции шпиндельной 6, которые соединяются между собой переводником 5.

Секция двигательная предназначена для преобразования энергии движущего потока буровой жидкости во вращательное движение ротора и передачи этого движения на вал шпиндельной секции. Секция двигательная включает статор 2 и ротор 3, шарнирное соединение 4 (или торсионное соединение) и корпусной переводник 5. Рабочие органы, ротор и статор представляют собой зубчатую пару с внутренним косозубым зацеплением (винтовой героторный механизм) с разницей в числах зубьев, равной единице.

Статор 2 выполнен в виде стального корпуса с привулканизированной резиновой обкладкой имеющей внутренние винтовые зубья левого направления.

Ротор 3, на наружной поверхности которого нарезаны винтовые зубья левого направления (на один зуб меньше, чем у статора), выполняется из коррозионно-стойкой стали или из конструкционной стали с хромированием зубьев. Ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета e, равную половине высоты зуба.

Зубья ротора и статора, находясь в непрерывном контакте, образуют замыкающиеся на длине шага статора единичные рабочие камеры. Буровой раствор, поступающий в двигатель, проворачивает ротор внутри обкладки статора. Ротор обкатывается по зубьям статора под действием неуравновешенных гидравлических сил. При этом ротор совершает планетарное движение: геометрическая ось ротора вращается относительно оси статора против часовой стрелки (переносное движение), а сам ротор поворачивается по часовой стрелке (абсолютное вращение).

За счет разности в числах зубьев ротора и статора переносное вращение редуцируется в абсолютное с передаточным числом, равным числу зубьев ротора. Это обеспечивает снижение выходной скорости и высокий момент силы на валу двигателя.

Чем больше бурового раствора проходит через секцию двигателя, тем выше результирующая частота вращения. Падение давления на секции пропорционально крутящему моменту, развиваемому двигателем для вращения долота. Максимальная величина момента ограничивается механической прочностью эластомерной футеровки статора (т.е. ограниченной уплотняющей способностью материала между ротором и статором). Для данного падения давления крутящий момент прямо пропорционален объему камеры. Чем длиннее секция двигателя и чем больше лепестков (зубьев), тем больше камер участвуют в работе двигателя и тем больше момент может развивать двигатель.

Во время работы двигателя с буровой площадки можно в любой момент определять и контролировать частоту вращения и крутящий момент:

  • Падение давления на секции двигателя прямо пропорционально крутящему моменту, развиваемому на долоте.

  • Частота вращения вала зависит в основном от величины подачи бурового раствора и мало зависит от значения крутящего момента.

Планетарное движение ротора преобразуется в соосное вращение вала шпиндельной секции при помощи шарнирного или торсионного соединения, передающего момент силы и осевую нагрузку от ротора на выходной вал двигателя.

Секция шпиндельная предназначена для восприятия осевых и радиальных нагрузок, действующих на двигатель, и включает в себя многорядную резинометаллическую осевую опору и радиальные опоры скольжения.

Шпиндель является одним из главных узлов двигателя. Он передает осевую нагрузку на долото, воспринимает гидравлическую нагрузку, действующую на ротор двигателя, и уплотняет выходной вал, способствуя созданию необходимого перепада давления на долоте. Подшипники шпинделя должны также воспринимать радиальные нагрузки, возникающие от действия долота и шарнирного соединения.

Двигатель может быть использован в качестве отклонителя. Для этого применяется отклоняющее устройство (косой переводник), который устанавливается между двигательной секцией и шпиндельной секцией.

Техническая характеристика

винтовых забойных двигателей

Параметр

Тип рабочей пары

Д5-172

ДВ-172

  1. Отношение числа зубьев ротора и статора

9:10

6:7

  1. Наружный Ø шпинделя и рабочей пары, мм

172

172

  1. Длина двигателя, мм

5650

6220

  1. Масса двигателя, кг

720

770

  1. Присоединительные резьбы по ГОСТ 28487-90:

- к бурильным трубам

муфта З-147

- к долоту (муфта или ниппель по заказу)

З-117

  1. Расход бурового раствора, л/сек

25 – 35

25 – 35

  1. Параметры бурового раствора:

- плотность, кг/м3, не более

1300

1300

- содержание песка, %, не более

1

1

- содержание нефтепродуктов, %, не более

10

10

  1. Момент силы на выходном валу, кгс*м:

- на режиме максимальной мощности

450 – 600

400 – 650

- на тормозном режиме

600 – 800

700 – 1000

  1. Частота вращения выходного вала, об/мин:

- на режиме холостого хода

114 – 150

160 – 325

- на режиме максимальной мощности

78 – 108

150 – 250

  1. Перепад давления, кгс/см2:

- на режиме холостого хода

15 – 20

25 – 35

- на режиме максимальной мощности

45 – 70

70 – 110

- на тормозном режиме

70 – 90

  1. Оптимальная осевая нагрузка, кгс

12000 – 14000

12000 – 14000

  1. Допустимая осевая нагрузка, кгс

20000

20000

  1. Максимально допустимая растягивающая нагрузка при аварийном подъеме, кгс

100000

100000

  1. Назначенный ресурс времени до текущего ремонта, час

75±25

75±25

  1. Среднее время полезной работы до отработки двигателя, час

100 – 125

100 – 125

Параметр

Тип рабочей пары

ДВ-195

Д4-195

Д5-195

  1. Отношение числа зубьев ротора и статора

6:7

7:8

9:10

  1. Наружный Ø шпинделя и рабочей пары, мм

195

195

195

  1. Длина двигателя, мм

6375

6375

6375

  1. Масса двигателя, кг

1080

1080

1080

  1. Присоединительные резьбы:

- к бурильным трубам

муфта З-171

- к долоту (муфта или ниппель по заказу)

З-117

  1. Расход бурового раствора, л/сек

25 – 35

  1. Параметры бурового раствора:

- плотность, кг/м3, не более

1500

- содержание песка, %, не более

1

- содержание нефтепродуктов, %, не более

5

  1. Момент силы на выходном валу на

режиме максимальной мощности, кгс*м:

550 – 700

600 – 800

700 – 900

  1. Частота вращения выходного вала, об/мин:

- на режиме холостого хода

350 – 550

230 – 320

180 – 250

- на режиме максимальной мощности

250 – 400

180 – 240

150 – 190

  1. Перепад давления в режиме

максимальной мощности, кгс/см2:

80 – 120

60 – 90

60 – 90

  1. Оптимальная осевая нагрузка, кгс

14000 – 16000

  1. Допустимая осевая нагрузка, кгс

25000

  1. Максимально допустимая растягивающая нагрузка при аварийном подъеме, кгс

100000

  1. Назначенный ресурс времени до текущего ремонта, час

75±25

  1. Среднее время полезной работы до отработки двигателя, час

100 – 125

Параметр

Д1-240

  1. Отношение числа зубьев ротора и статора

7:8

  1. Наружный Ø шпинделя и рабочей пары, мм

240

  1. Длина двигателя, мм

7570

  1. Масса двигателя, кг

1750

  1. Присоединительные резьбы по ГОСТ 28487-90:

- к бурильным трубам

муфта З-171

- к долоту (муфта или ниппель по заказу)

З-152

  1. Расход бурового раствора, л/сек

32 – 50

  1. Момент силы на выходном валу, кгс*м:

- на режиме максимальной мощности

1000 – 1400

- на тормозном режиме

1200 – 1800

  1. Частота вращения выходного вала, об/мин:

- на режиме холостого хода

150 – 250

- на рабочем режиме

120 – 220

  1. Перепад давления, кгс/см2:

- на режиме холостого хода

16 – 30

- на режиме максимальной мощности

65 – 85

- на тормозном режиме

85 – 120

  1. Мощность на рабочем режиме, кВт

86,2 – 194,8

  1. Допустимая осевая нагрузка, кгс

30 000

  1. Назначенный ресурс времени до текущего ремонта, час

75±25

  1. Среднее время полезной работы до отработки двигателя, час

100±125

Параметр

Д1-127

  1. Отношение числа зубьев ротора и статора

9:10

  1. Количество секций

2

  1. Наружный Ø шпинделя и рабочей пары, мм

127

  1. Длина двигателя, мм

5795

  1. Масса двигателя, кг

402

  1. Присоединительные резьбы по ГОСТ 28487-90:

- к бурильным трубам

муфта З-88

- к долоту (муфта или ниппель по заказу)

З-88

  1. Расход бурового раствора, л/сек

15 – 20

  1. Максимальное содержание песка в растворе, %

0,2

  1. Момент силы на выходном валу, кгс*м:

- на режиме максимальной мощности

220 – 300

- на тормозном режиме

420 – 540

  1. Частота вращения выходного вала, об/мин:

- на режиме холостого хода

150 – 240

- на рабочем режиме

120 – 160

  1. Перепад давления, кгс/см2:

- на режиме холостого хода

28 – 42

- на режиме максимальной мощности

65 – 87

- на тормозном режиме

130 – 170

  1. Допустимая осевая нагрузка, кгс

7000

  1. Назначенный ресурс времени до текущего ремонта, час

50±25

  1. Среднее время полезной работы до отработки двигателя, час

75±125

Подготовка двигателя к работе

  1. Двигатель доставляется на буровую в собранном виде, в комплекте с переливным клапаном или без него, с ввернутыми предохранительными пробками.

  2. Запрещается наварка или наплавка на любых деталях двигателя, например, для улучшения захвата изношенными сухарями механических ключей.

  3. При сборке компоновки механическими ключами брать только за переводники, и за вал шпинделя при навороте долота.

Соседние файлы в папке ВЗД