РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ С РАЗДЕЛЕННЫМ ПОТОКОМ

ЖИДКОСТИ

Простейший и наиболее распространенный ВЗД с разделенным потоком жидкости (ем, § 2.5) содержит польда ротор (рис. 8.12), внутри которого устанавливается насадка (дроссель) с известным гидравлическим сопротивлением.

Рис. 8.12. Схема ротора с насадкой Рис. 8.13. Баланс расходов в

Двигателе с рааделенным

потоком жидкости (V — 14 л;

Диаметр насадки 15 мм)

Методика расчета ВЗД с разделенным потоком основывается на системе уравнений расходов и давления в каналах РО и насадке ротора (индекс "н"):

(8.47)

где Q, Р - соответственно расход и перепад давления в гидродвигателе.

Перепад давления в каналах РО и насадке ротора при соответствующих расходах жидкости можно выразить следующим образом (§ 6.3)¹:

(8.48)

(8.49)

где f, - соответственно площадь проходного сечения и коэффициент расхода насадки.

Для коноидальной насадки = 0,97.

Коэффициенты характеристик определяются по результатам стендовых испытаний (см. § 6.5).

Приравнивая выражения перепадов давления (8.48), (8.49) и учитывая баланс расходов, получаем зависимость расхода жид-

Рис. 8.14. Характеристики двигателя Д-240 с разделенным потоком жидкости

Q=52 л/с):

1 - с заглушённым ротором; 2-c насадкой диаметром 11,3 мм; 3— то же, 15,5 мм

кости через насадку от общего расхода Q, крутящего момента М гидродвигателя и диаметра отверстия насадки (f):

(8.50)

где

Минимальный расход через насадку наблюдается в холостом режиме ВЗД, максимальный - при заторможенном роторе (М= М_Т).

На рис. 8.13 приведены зависимости расходов жидкости в насадке и каналах РО от крутящего момента ВЗД, на рис. 8.14 -стендовая характеристика двигателя с разделенным потоком жидкости Д-240.

ГЛАВА 9

ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЗД В БУРЕНИИ

ОБЩИЕ ИТОГИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Широкое применение ВЗД в отечественной практике бурения нефтяных скважин началось в середине 70-х годов, после освоения серийного производства двигателей. Наибольший опыт накоплен при бурении долотами диаметром 215,9 мм с использованием ВЗД с наружным диаметром 172 и 195 мм (табл. 9.1).

В отработку конструкции и технологии бурения с использованием ВЗД большой творческий вклад внесли коллективы буровых предприятий страны, в частности Альметьевского УБР объединения Татнефть (Бикчурин Т.Н., Козлов Ф.А. и др.), объединения Башнефть, треста Оренбурггаз ОАО "Газпром" и др.

По состоянию на начало 1998 г. ВЗД выполнено свыше 350 ООО рейсов шарошечными и алмазными долотами в интервале глубин от 100 до 5560 м и пробурено более 26 млн. м горных пород.

Таблица 9.1

Показатель	Годы
	1976-1980	1981-1985	1986-1990	1991-1995*	1996-1997*
Объем бурения ВЗД, млн. м Удельный вес в проходке нефтегазовых скважин, %	0,4 0,6	5,3 4,2	12,6 6,6	6,5 6,9	1,75 10,0

Кроме того, ВЗД выполнено 40 рейсов в уникальной Кольской сверхглубокой скважине СГ-3 в интервале глубин 4332-9040 м, а также около 100 рейсов в странах Восточной Европы и Юго-Восточной Азии.

Наибольшее распространение двигатели получили в районе Урало-Поволжья, где в течение последних 20 лет они эксплуатируются в интервале глубин 700-1800 м [89].

По данным ВНИИОЭНГ, в 1997 г. удельный вес бурения (в %) ВЗД в общей проходке составил на предприятиях: ЛУКойл-бурение Пермь - 43; Удмуртнефть - 42; Татнефть - 28; Башнефть - 25,7; Нижневолжскнефть - 23,2; Нижневолжск-нефть - 23,2; Самаранефтегаз - 21,0.

В Западной и Восточной Сибири объем бурения (в %) ВЗД (в интервалах глубин ниже 2300-2500 м) постоянно растет и в 1997 г. составил на предприятиях: Юганскнефтегаза - 18, "СИДАНКО" - 17,2, Сургутнефтегаза - 12,2, Нижневартовскнефте-газа - 7,2.

На буровых предприятиях ОАО "Газпром" ВЗД обеспечивает около 5 % общего объема проходки. [123]

При бурении с шарошечными долотами, особенно с долотами типов ГНУ и ГАУ, достигается существенное (в 1,5-2,5 раза) увеличение проходки на долото по сравнению с показателями серийных турбобуров при некотором снижении механической скорости проходки. Рейсовая скорость бурения винтовыми двигателями с глубины 1000 м и ниже в условиях Урало-По-волжья, а также в скважинах Западной Сибири с глубины 2500-3000 м превышает рейсовые скорости турбинного и роторного бурения.

Во многих регионах применение винтовых двигателей также обеспечило рост коммерческой скорости бурения по сравнению с показателями турбинного бурения.

В ходе многолетней промышленной эксплуатации был подтвержден ряд важных эксплуатационных преимуществ ВЗД:

оптимальные характеристики (низкие частоты вращения при высоком крутящем моменте), обеспечивающие эффективную отработку долот различного типа;

небольшой перепад давления, позволяющий использовать гидромониторные долота при существующем насосном парке;

возможность контроля за режимами бурения по давлению на стояке;

минимальные осевые габариты, позволяющие использовать ВЗД при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин по различным радиусам искривления;

простота монтажа и ремонта двигателей.

Опыт работы в различных регионах показал, что ВЗД может работать с использованием промывочных жидкостей любой плотности — от аэрированных растворов плотностью меньше 1 г/см³до утяжеленных плотностью более 2 г/см³ и вязкостью до 90 с по СПВ-5.

Опыт эксплуатации и испытаний ВЗД определяют следующие перспективы его применения при бурении:

глубоких скважин, когда увеличение проходки на долото имеет существенное значение и обеспечивает экономический эффект;

наклонно направленных и горизонтальных скважин; долотами с герметизированными маслонаполненными опорами;

с применением аэрированных промывочных жидкостей; вторых стволов при авариях; с отбором керна.

За рубежом роторное бурение является доминирующим в настоящее время как по объему бурения, так и по количеству построенных скважин. ВЗД, начиная от первого образца двигателя "Dyna-DriU", преимущественно применяются при проводке наклонно направленных и горизонтальных скважин. Однако широкое распространение технологий направленного, горизонтального и многоствольного бурения существенно увеличивает удельный вес бурения забойными гидравлическими двигателями [166]. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации в периодической печати и размах производства ВЗД многими компаниями в США, Канаде, Франции, Германии, Китае, Австрии. К концу 90-х годов общий объем бурения с использованием ВЗД в США составил около 15 %.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 938; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 36 37 38 39 404142 43 44 45 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!