Двигатель для отбора керна ВНИИБТ
Конструкции
Один поток, проходя через винтовые каналы в верхней секции РО и каналы в верхнем трубчатом элементе, попадает в затрубное пространство. Другой поток, проходя через нижнюю секцию и продольные каналы нижнего подшипника, попадает на забой.
Преимущества рассматриваемой схемы - малая металлоемкость за счет рационального использования длины двигателя и гидравлическая уравновешенность РО.
ДВИГАТЕЛИ С РАЗДЕЛЕННЫМ ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ
В некоторых случаях при эксплуатации двигателей по технологическим соображениям (условиям промывки) требуется больший расход промывочной жидкости, чем это необходимо ВЗД исходя из обеспечения заданной характеристики п - М. Тогда используются двигатели с разделенным потоком жидкости. Схема двигателя с разделенным потоком была предложена в 1971 г. [4]. Силовая секция состояла из двух винтовых пар разного направления нарезки, и поток промывочной жидкости разделялся между рабочими органами. Однако эта схема не получила практического воплощения.
На практике принцип разделения потока в ВЗД был впервые осуществлен в двигателе Д-240 (рис. 2.6), разработанном ВНИИБТ для фирмы "Drilex" [39]. В верхней части полого ротора размещается насадка с расчетным гидравлическим сопротивлением. Часть жидкости проходит через насадку и внутренний канал ротора, минуя РО. К сожалению, в свое время эта схема не была запатентована, и в 90-е годы вслед за "Drilex" ее взяли на вооружение многие зарубежные компании.
Как показали исследования, конфигурация насадки оказывает существенное влияние на нагрузочную способность ВЗД. Одна из оптимальных конструкций насадки, предложенная ВНИИБТ и запатентованная в ряде стран [38], показана на рис. 2.7. Насадка имеет две камеры (приемную и отдающую), разделенные линией излома.
ТУРБОВИНТОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
В последние годы отечественный парк забойных гидравлических двигателей пополнился новым представителем - турбовинтовым двигателем (ТВД).
Впервые схема турбовинтового агрегата, представляющего собой последовательное соединение турбинной и винтовой двигательной секций, была предложена ВНИИБТ в 1970 г. М.Г. Гусманом, Д.Ф. Балденко, A.M. Кочневым и С.С. Никомаровым [91].
ТВД органично сочетают высокую стойкость, свойственную турбобурам, и оптимальную характеристику (высокий уровень отношения М/п при незначительном падении частоты вращения при загрузке двигателя), характерную для ВЗД.
Исследования рабочего процесса ТВД были проведены во ВНИИБТ А.И. Агеевым, B.C. Будянским, СЮ. Брудным-Челядиновым, Ю.Ф. Потаповым и др. [69, 70, 86].
ТВД можно отнести к редукторным турбобурам, в которых винтовая пара выполняет функции не только редуктора, но и стабилизирующего элемента при перегрузках долота.
Несмотря на большую металлоемкость и сложность конструкции, турбовинтовые двигатели в ряде случаев успешно конкурируют с ВЗД. Это объясняется тем, что ТВД обладают рядом важных преимуществ, так как органично сочетают стабильные во времени характеристики, свойственные турбинным двигателям, и жесткость линии п - М, присущие ВЗД.
Большой ресурс ТВД особенно привлекателен при использовании современных высокопроизводительных долот.
ТВД представляет собой универсальный забойный двигатель, содержащий три основных узла: шпиндель с осевой опорой / (при необходимости шпиндель-отклонитель), одну (при необходимости две или три) турбинную секцию 2 и секцию винтовых РО 3 (рис. 2.8, а).
Компоновка ТВД может быть реализована в двух вариантах [94]:
с винтовой парой над турбинной секцией (см. рис. 2.8); с винтовой парой между турбинной и шпиндельной секциями.
В первом варианте упрощается конструкция двигателя, поскольку требуется лишь один узел соединения планетарного ротора с валом турбобура. Кроме того, инерционные силы, возникающие в винтовой паре, практически не воспринимаются выходным валом.
Рис. 2.8. Турбовинтовой двигатель:
а- общая компоновка; б - продольный разрез
Второй вариант менее предпочтителен, так как требует двух узлов соединения ротора. Помимо этого усложняется регулировка турбинной секции, так как из-за просадки вала в конусных соединениях узла соединения возможна посадка роторов турбин на статоры. Для устранения этого явления требуются турбины с увеличенным люфтом или с плавающими статорами типа ТПС. Кроме того, инерционные силы в большей степени оказывают отрицательное воздействие на долото.
Предусмотрены различные варианты агрегатирования узлов ТВД в условиях как цеха по ремонту забойных двигателей, так и бурящейся скважины, благодаря чему бурение верхних интервалов скважин может осуществляться при относительно высокой частоте вращения долота - 300-400 об/мин (без использования секции винтовых РО), а нижних интервалов - при сравнительно низкой частоте вращения - 80-100 об/мин (с подключением секции винтовых РО).
ТВД выпускаются с наружными диаметрами 172, 195 и 240 мм.
ГЛАВА 3
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 894; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!