2.2Классификация турбобуров по назначению
Серийно выпускаемые в настоящее время турбобуры по назначению классифицируют следующим образом [1]:
-турбобуры общего назначения;
-турбобуры для бурения скважин большого диаметра;
-малогабаритные турбобуры;
-турбобуры-отклонители;
-термостойкие турбобуры;
-модульные турбинно-винтовые забойные двигатели.
2.2.1 Турбобуры общего назначения
Турбобуры общего назначения относятся к наиболее широко используемым конструкциям турбобуров для бурения скважин на нефть и газ. Конструктивно могут относиться к любой из вышеприведенных групп.
Турбобуры общего назначения представляют собой турбобуры всех конструкций и диаметров, начиная от 164 до 240 мм. Используются для бурения скважин на нефть и газ во всем диапазоне температур и давлений при стандартной компоновке низа бурильной колонны.
Применяются для бурения вертикальных стволов скважин и развивают момент от 1,2 до 2,0 кН х м, при частоте вращения в диапазоне 397 до 660 об/мин и расходе промывочной жидкости 18-50 х 10-3 м3/ с и перепаде давления от 4 до 7,9 МПа. При этом длина турбобуров находится в пределах 8-25 м и массой 2 до 6 тонн.
Сведения о турбобурах общего назначения приведены в таблице 6.
21
Таблица 6
Турбобуры общего назначения
Параметры
Типоразмер
Т12РТ-240 |
3ТСШ1-40 |
А9Ш |
3А9Ш |
3ТСШ1-95 |
3ТСША- 195 ТЛ |
А7Ш |
3А7Ш |
3ТСШ1-172 |
А6Ш |
3А6Ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наружный |
240 |
240 |
240 |
240 |
195 |
195 |
195 |
195 |
172 |
164 |
164 |
диаметр, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина, м |
8,2 |
23,2 |
16,6 |
23,3 |
25,7 |
25,7 |
17,6 |
25 |
25,4 |
16,8 |
24,8 |
|
|
|
|
|
|||||||
Масса, кг |
2017 |
5975 |
4405 |
6155 |
4740 |
4750 |
3135 |
4422 |
3530 |
2065 |
2670 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кол-во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
секций: |
1 |
3 |
2 |
3 |
3 |
3 |
2 |
3 |
3 |
2 |
3 |
- турбинных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- шпиндельных |
- |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Присоедини- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
резьбы: |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
- к долоту |
171 |
152 |
152 |
152 |
117 |
117 |
117 |
117 |
117 |
117 |
117 |
- к бурильным |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
З- |
трубам |
189 |
171 |
171 |
171 |
147 |
147 |
147 |
147 |
121 |
121 |
121 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход жид- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кости плот- |
50 |
31 |
41 |
34 |
35 |
23 |
39 |
24 |
22 |
22 |
18 |
ностью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 кг/м3, л/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота враще- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ния вала в ра- |
660 |
410 |
380 |
315 |
470 |
535 |
503 |
416 |
554 |
485 |
397 |
бочем режиме, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент силы в рабочем 2000 2500 2500 2500 1800 1800 1800 1800 1200 1200 1200
режиме, Н х м
Перепад давле-
ний в рабочем 4,0 5,3 5,6 5,8 5,0 6,1 7,7 7,9 7,4 5,3 6,5
режиме, МПа
22
2.2.2 Турбобуры для бурения скважин большого диаметра
Односекционные бесшпиндельные турбобуры типа ТБД предназначены для бурения скважин диаметром от 375 до 1000 мм. Конструкция турбобуров позволяет использовать долота, в насадках которых может срабатываться перепад давлений до
7,0 МПа.
По специальному требованию заказчика турбобуры поставляются с корпусными лопастными стабилизаторами и с наддолотными лопастными калибраторами, а также оснащаются амортизаторами.
В таблице 7 приведены основные технические характеристики турбобуров применяемых для бурения скважин большого диаметра.
Таблица 7
Турбобуры для бурения скважин большого диаметра
Параметры
Наружный диаметр, мм
Общая длина, м
Масса, кг
Присоединительные резьбы:
-к долоту
-к бурильным трубам
Расход жидкости плотностью 1000кг/м3, л/с
Частота вращения, |
об/мин |
|
|
|
|
Момент силы, |
Н х м |
|
|
|
|
Перепад давлений, |
МПа |
|
|
Типоразмер
ТБД-320 |
ТБД-280 |
|
|
320 |
280 |
|
|
10 |
10 |
|
|
5000 |
4500 |
|
|
|
|
* |
* |
** |
** |
|
|
|
|
55 |
48 |
|
|
|
|
300 |
300 |
|
|
|
|
3000 |
2700 |
|
|
|
|
3,0 |
3,5 |
|
|
*З-152; З-171; З-189; РКТ-208
** через переводник с любой муфтовой резьбой по заказу потребителя.
23
2.2.3Малогабаритные турбобуры
Малогабаритные турбобуры типа ТГ-124, ТШ-108Б, ТВ1-102 предназначены для привода шарошечных долот и долот режущего типа при проведении работ по капитальному ремонту скважин, а также при бурении прямолинейных и искривленных участков стволов нефтяных и газовых скважин.
Благодаря высоким энергетическим параметрам, турбобуры эффективно работают как при разбуривании цементных мостов, так и бурении горных пород.
Технические характеристики малогабаритных турбобуров приведены в таблице 8.
Таблица 8
Малогабаритные турбобуры
|
|
|
Типоразмер |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметры |
ТГ-124 |
ТШ-108Б |
ТВ1-102 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
2-е |
3-и |
2-е |
3-и |
3-и |
4-е |
||
|
|||||||
|
турбин. |
турбин. |
турбин. |
турбин. |
турбин. |
турбин. |
|
|
секции |
секции |
секции |
секции |
секции |
секции |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наружный диаметр, |
124 |
124 |
108 |
108 |
102 |
102 |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общая длина, мм |
9160 |
12940 |
8850 |
12270 |
14600 |
19200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса, кг |
930 |
1330 |
435 |
610 |
630 |
740 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Диаметр долота, мм |
139,7- |
139,7- |
120,6- |
120,6- |
118-151 |
118-151 |
|
|
158,7 |
158,7 |
151 |
151 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Присоединительные |
|
|
|
|
|
|
|
резьбы: |
|
|
|
|
|
|
|
- к долоту |
З-88 |
З-88 |
З-76 |
З-76 |
З-76 |
З-76 |
|
- к бурильным |
З-88 |
З-88 |
З-88 |
З-88 |
З-88 |
З-88 |
|
трубам |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход жидкости, |
12 |
10 |
10 |
8 |
11 |
11 |
|
л/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Частота вращения, |
900 |
|
750 |
990 |
|
790 |
900 |
|
900 |
мин-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Момент силы, |
450 |
|
470 |
215 |
|
205 |
100 |
|
135 |
Н х м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Перепад давлений, |
8,9 |
|
9,3 |
9,4 |
|
9,0 |
9,0 |
|
12,0 |
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2.4 Турбобуры-отклонители
Турбобуры-отклонители могут использоваться независимо от типа применяемой компоновки низа бурильной колонны (КНБК).
Сущность способа заключается в создании отклоняющей силы на долоте, перпендикулярно направленной к оси скважины и непрерывно действующей в течение всего процесса бурения в заданном азимуте искривления ствола скважины. Конструктивная схема турбобура-отклонителя представлена на рисунке 8.
Турбобур-отклонитель ТО3-240РС является последней технической разработкой и предназначен для бурения прямых и наклонно-направленных участков нефтяных и газовых скважин долотами диаметром 269,9 мм и более с использованием промывочной жидкости плотностью до 1500 кг/м3 и при забойной температуре до 1000 С.
25
Рис. 8. Конструкция турбобура-отклонителя
26
Технические характеристики наиболее широко применяемых турбобуров отклонителей приведены в таблице 9.
Таблица 9
Турбобуры-отклонители
|
|
Типоразмер |
|
||
Параметры |
|
|
|
|
|
ТО2- |
ТО3- |
ТО2- |
ТО2- |
||
|
|||||
|
240 |
240РС |
195 |
172 |
|
|
|
|
|
|
|
Наружный диаметр, мм |
240 |
240 |
195 |
172 |
|
Общая длина, м |
10,2 |
10,3 |
10,1 |
9,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина от плоскости искривле- |
|
|
|
|
|
ния до места присоединения |
2600 |
2942 |
2200 |
2200 |
|
долота, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса, кг |
2507 |
2825 |
1774 |
1363 |
|
|
|
|
|
|
|
Присоединительные резьбы: |
|
|
|
|
|
- к долоту |
З-152 |
3-152 |
З-117 |
З-117 |
|
- к бурильным трубам |
З-171 |
З-171 |
З-147 |
З-147 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход жидкости, л/с |
45 |
45 |
30 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения, об/мин |
420 |
420 |
520 |
705 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент силы, Н х м |
1370 |
1370 |
870 |
785 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перепад давлений, МПа |
3,0 |
3,0 |
3,6 |
3,9 |
|
|
|
|
|
|
|
Основными отличительными особенностями конструкции турбобура ТО3-240РС от широко распространенного турбобура-отклонителя ТО2-240 являются следующие конструктивные особенности:
-в соединении валов шпиндельной и турбинной секций взамен кулачковой муфты применяется карданный вал с маслонаполненными шарнирами, что позволяет обеспечить двух кратное увеличение ресурса работы данного узла;
-из конструкции турбинной секции исключается узел осевой опоры, что в сочетании со стандартным конусно-
27
шлицевым соединением кардана с валом турбинной секции позволяет применять в качестве привода серийную турбинную секцию;
-в качестве осевой опоры шпиндельной применяется
резинометаллическая пята с утопленной резиной, имеющая повышенный ресурс работы;
-нижняя радиальная опора максимально приближена к долоту, расстояние от долота до опоры уменьшено на 400 мм, что значительно улучшает условия работы
деталей |
шпиндельной |
секции |
и |
увеличивает |
жесткость нижнего плеча отклонителя; |
|
|
||
-возможно изменение угла перекоса турбобура в
условиях буровой путем замены косого переводника, при этом турбобуром можно проходить как прямые участки, так и интервалы набора кривизны;
-при необходимости между шпиндельной и турбинной
секциями возможна установка центратора;
-диапазон углов косого переводника: 0°00'... 2°00'.
2.2.5 Термостойкие турбобуры
Термостойкие турбобуры предназначены для бурения скважин с температурой на забое скважин до 240° С. Турбобуры данного типа могут оснащаться турбиной, приспособленной для работы с промывочной жидкостью плотностью до 2400 кг/м3.
Термостойкие турбобуры диаметром 164 и 184 мм предназначены для бурения скважин долотами всех типов с диаметром от 212 до 251 мм, за исключением шарошечных
долот, |
имеющих |
герметизированные |
опоры |
с |
большой и малой дорожками скольжения. |
|
|
||
Технические характеристики термостойких |
турбобуров |
|||
приведены в таблице10. |
|
|
|
|
28
Таблица 10
Термостойкие турбобуры
|
Типоразмер |
||
Параметры |
|
|
|
ТТА- |
ТТА- |
||
|
|||
|
184 |
164 |
|
|
|
|
|
Наружный диаметр, мм |
184 |
164 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общая длина, м |
24,5 |
2,46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса, кг |
4750 |
2580 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Присоединительные резьбы: - к долоту |
З-117 |
З-117 |
|
- к бурильным |
З-147 |
З-117 |
|
трубам |
|
|
|
|
|
|
|
Расход жидкости плотностью 1000 кг/м3, л/с |
30 |
20 |
|
|
|
|
|
Частота вращения, об/мин |
500 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент силы, Н х м |
1900 |
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перепад давлений, МПа |
5,0 |
7,0 |
|
|
|
|
|
Комплект турбобура включает три турбинные и одну шпиндельную секцию. Турбинные секции выполнены с независимой подвеской валов, что позволяет не проводить регулировку присоединительных размеров каждой секции по положению вала предыдущей. Шпиндельные секции оснащены дисковым лабиринтным уплотнением вала, что позволяет срабатывать на долоте перепад давлений до 8,0 МПа.
При использовании термостойких турбобуров рекомендуется работать ими совместно с забойным регулятором частоты вращения вала, который устанавливается над турбобуром или в колонне УБТ. По специальному заказу потребителя турбобуры могут поставляться в комплекте с опорно-центрирующими элементами (стабилизаторы, центраторы).
29
2.2.6 Модульные турбинно-винтовые забойные двигатели
Модульные турбинно-винтовые забойные двигатели (ТНВ)
– новая концепция забойного привода породоразрушающего инструмента.
ТНВ органично сочетает надежность, свойственную турбобурам, и высокий уровень соотношения “ момент силы - частота вращения” ( М/n), свойственный винтовым забойным двигателям.
При работе на малоабразивной жидкости двигатели ТНВ способны безотказно работать 400-550 часов.
Двигатели ТНВ выполняются с наружным диаметром 172, 195 и 240 мм.
С помощью этих двигателей производится проходка сплошным забоем прямолинейных и искривленных участков скважин. Кроме того, ими можно осуществлять привод керноотборных устройств при отборе керна.
Применение двигателей ТНВ рекомендуется при плотности промывочной жидкости до 1700 кг/м3, температуре до 110° С и содержании углеводородных соединений до 5%.
Конструктивно двигатели ТНВ выполнены на базе трех узлов: шпинделя, турбинной секции и винтового модуля. Конструкцией предусмотрены различные варианты агрегатирования указанных узлов. Их монтаж может производиться как в условиях цеха, так и на буровой. В зависимости от ситуации могут быть собраны следующие компоновки:
-шпиндель + винтовой модуль;
-шпиндель + турбинная секция;
-шпиндель + турбинная секция + винтовой модуль.
Технические характеристики ТНВ приведены в таблице 11
30