- •Винтовой забойный двигатель д5-172.
- •Запрещается устанавливать механические ключи на статор двигательной и корпус шпиндельной секции.
- •Момент крепления корпусных резьб двигателя 2700 – 3000 кгс*м
- •При температуре воздуха ниже 0оС запрещается опробовать двигатель над устьем. При навороте долота не допускать проворота вала шпинделя.
- •При температуре воздуха ниже 0оС, перед сборкой клапан прогреть паром или горячей водой. Момент крепления клапана к верхнему переводнику двигателя 2700 – 3000 кгс*м.
|
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 |
|
|
9:10 |
6:7 |
|
172 |
172 |
|
5650 |
6220 |
|
720 |
770 |
|
||
- к бурильным трубам |
муфта З-147 |
|
- к долоту (муфта или ниппель по заказу) |
З-117 |
|
|
25 – 35 |
25 – 35 |
|
||
- плотность, кг/м3, не более |
1300 |
1300 |
- содержание песка, %, не более |
1 |
1 |
- содержание нефтепродуктов, %, не более |
10 |
10 |
|
||
- на режиме максимальной мощности |
450 – 600 |
400 – 650 |
- на тормозном режиме |
600 – 800 |
700 – 1000 |
|
||
- на режиме холостого хода |
114 – 150 |
160 – 325 |
- на режиме максимальной мощности |
78 – 108 |
150 – 250 |
|
||
- на режиме холостого хода |
15 – 20 |
25 – 35 |
- на режиме максимальной мощности |
45 – 70 |
70 – 110 |
- на тормозном режиме |
70 – 90 |
|
|
12000 – 14000 |
12000 – 14000 |
|
20000 |
20000 |
|
100000 |
100000 |
|
75±25 |
75±25 |
|
100 – 125 |
100 – 125 |
Параметр |
Тип рабочей пары |
||
ДВ-195 |
Д4-195 |
Д5-195 |
|
|
6:7 |
7:8 |
9:10 |
|
195 |
195 |
195 |
|
6375 |
6375 |
6375 |
|
1080 |
1080 |
1080 |
|
|
||
- к бурильным трубам |
муфта З-171 |
||
- к долоту (муфта или ниппель по заказу) |
З-117 |
||
|
25 – 35 |
||
|
|
||
- плотность, кг/м3, не более |
1500 |
||
- содержание песка, %, не более |
1 |
||
- содержание нефтепродуктов, %, не более |
5 |
||
|
|
|
|
режиме максимальной мощности, кгс*м: |
550 – 700 |
600 – 800 |
700 – 900 |
|
|
|
|
- на режиме холостого хода |
350 – 550 |
230 – 320 |
180 – 250 |
- на режиме максимальной мощности |
250 – 400 |
180 – 240 |
150 – 190 |
|
|
|
|
максимальной мощности, кгс/см2: |
80 – 120 |
60 – 90 |
60 – 90 |
|
14000 – 16000 |
||
|
25000 |
||
|
100000 |
||
|
75±25 |
||
|
100 – 125 |
Параметр |
Д1-240 |
|
7:8 |
|
240 |
|
7570 |
|
1750 |
|
|
- к бурильным трубам |
муфта З-171 |
- к долоту (муфта или ниппель по заказу) |
З-152 |
|
32 – 50 |
|
|
- на режиме максимальной мощности |
1000 – 1400 |
- на тормозном режиме |
1200 – 1800 |
|
|
- на режиме холостого хода |
150 – 250 |
- на рабочем режиме |
120 – 220 |
|
|
- на режиме холостого хода |
16 – 30 |
- на режиме максимальной мощности |
65 – 85 |
- на тормозном режиме |
85 – 120 |
|
86,2 – 194,8 |
|
30 000 |
|
75±25 |
|
100±125 |
Параметр |
Д1-127 |
|
9:10 |
|
2 |
|
127 |
|
5795 |
|
402 |
|
|
- к бурильным трубам |
муфта З-88 |
- к долоту (муфта или ниппель по заказу) |
З-88 |
|
15 – 20 |
|
0,2 |
|
|
- на режиме максимальной мощности |
220 – 300 |
- на тормозном режиме |
420 – 540 |
|
|
- на режиме холостого хода |
150 – 240 |
- на рабочем режиме |
120 – 160 |
|
|
- на режиме холостого хода |
28 – 42 |
- на режиме максимальной мощности |
65 – 87 |
- на тормозном режиме |
130 – 170 |
|
7000 |
|
50±25 |
|
75±125 |
Подготовка двигателя к работе |
|
-
Двигатель доставляется на буровую в собранном виде, в комплекте с переливным клапаном или без него, с ввернутыми предохранительными пробками.
-
Запрещается наварка или наплавка на любых деталях двигателя, например, для улучшения захвата изношенными сухарями механических ключей.
-
При сборке компоновки механическими ключами брать только за переводники, и за вал шпинделя при навороте долота.