Устройство двигателя типа ТВДМ. Технологическая характеристика турбобура 3ТСШ1.
Разработано несколько модификаций ТН. Одна из моделей такого гидравлического забойного двигателя включает короткую турбинную секцию до 64 турбинок, секцию двигателя "Д" (ВЗД) и шпиндель с амортизированной опорой. Валы секции ВЗД и шпинделя соединяются торсионным валом для снижения биений вала шпинделя, обусловленных эксцентричным вращением вала ВЗД. Разработаны конструкции ТН, в которых снижено вредное влияние такого вращения вала секции ВЗД. Одной из последних таких моделей является ТВДМ.
Характеристику турбобура определяют те же параметры, что и турбины, но с учетом расходования МВ на сопротивления в опорах турбобура, на работу калибраторов, присоединенных к валу ГЗД и на Мо. В опубликованных работах понятие "характеристика турбобура" иногда трактуется по разному, но в основном определяется часть момента Mв (Mp), которую можно передать на забой для разрушения пород, обеспечить Мдп и преодолеть сопутствующие потери Mв или Nт .
Мощность Nт расходуется на трение: в осевой (Nп*) и радиальных (Nрад) опорах турбобура, долота о стенки скважины (Nо), а также на работу калибраторов (Nкц), поэтому мощность, переданная на забой скважины (Nдз), определяется выражением Nдз = Nт - (Nп* + No + Nрад + Nкц ) при Nдз min = Nдп. Здесь Nдп - мощность на разрушение забоя и неизбежное рассеивание части Nт в породе и бурильной колонне при рабочей частотеn = nр (Nдп = 2p×Мдп × nр). При Nдз < Nдп эффективного углубления забоя не будет. Таким образом, только часть момента Мв. Мвр = Мв – Мп* - М1, где М1= Мо + Мрад+ Мкц, можно расходовать на поддержание "полезно" расходуемого на забое момента Мдп. Величину Мвмах при котором вал турбобура остановится, можно найти как Мвмах @Moп + МJ, где МJ - крутящий (маховой) момент, расходуемый на вращение всей массы ротора турбобура ( в том числе и с дополнительными маховиками на его валу), когда рабочая n (nр) минимальна, то есть nр = nmin.
|
|
|
При n < nоп имеет место МJ < Моп, поэтому при nmin<0,9 nоп наступает неустойчивый режим работы турбобура, после которого его вал резко останавливается.
Расчет вращающего момента сопротивления на валу ГЗД.
В технологии бурения принято уравнение
Mв=Мт×(1 – ni/nx)>=Mc
Оно называется основным уравнением турбинного бурения. В левой части представлен крутящий момент на валу турбобура, а справа - суммарный крутящий момент, который необходимо преодолеть турбобуру в процессе углубления скважины. Составляющие Мс необходимо рассчитывать согласно выражению Мс = Мдз + Мо + Мп* + Мкц + Мрад + Мкр, где Мдп- крутящий момент, необходимый для работы долота на разрушение пород на забое скважины – Мдп @ Мдз , поддержание вибраций бурильного инструмента и рассеивание мощности в массиве горных пород в призабойной зоне; Мо - момент на трение долота о стенки скважины и промывочную жидкость; Мп*=Мп+Ммп; Мп, Ммп - затраты момента Мв на трение в осевой опоре турбобура обусловленные, соответственно, действием осевой нагрузки на пяту турбобура (ГЗД) и молекулярным трением в паре "пята-подпятник; Мкц - вращающий момент на работу калибраторов и центраторов, закрепленных на валу ГЗД (последнее бывает редко); Мрад - момент в радиальных опорах турбобуров, которым часто пренебрегают; Мкр - сумма моментов для поддержания крутильных колебаний долота и преодоления сопротивлений, обусловленных неравномерной работой вооружения долота на забое скважины; методов расчета Mкр нет, но его величина в среднем невелика, хотя пиковые значения могут отражаться на работе долота и ГЗД (при роторном бурении величиной Мкр, видимо, нельзя пренебрегать). Момент Мдз можно рассчитывать как Мдз = Мдп = Gст× Му, где Gст - статическая часть нагрузки на забой – G3, ; вместо G3, ошибочно подставляют G или Gгив; My - удельный момент при работе долота на забое, который измеряют опытным путем
|
|
|
Му=mгп(0,55 - 0,72) × R ×103 , mгп- коэффициент сопротивления при взаимодействии вооружения долота с забоем, mгп =0,40 - 0,05, где верхний предел для очень мягких пород, а нижний - для крепких. Величину Мо находят согласно эмпирической формуле для бурения с ГЗД Мо = 550 ×Дд, а для роторного бурения – Мо @ 250 ×Дд (диаметр долота в м), но есть данные, что Мо примерно в 2 раза меньше, чем найденное по этим формулам. Для расчета Мкц с одним калибратором радиусом Rк применима формула Мкц= Gрад Rк ×Kp , где Gрад - радиальное усилие на рабочие элементы калибратора, Н; Кр - учитывает свойства пород; Кр= 0,15 - О,50 с верхним пределом для мягких пород, с нижним - для твердых; Rк - в м. Крутящий момент для работы на забое алмазного долота можно рассчитать по формуле Мдп @ 0,5× mс × G3 ×R, где mс - коэффициент сопротивления в процессе резания пород алмазами, mс = 0,384; G3 - в Н; R - в м.
|
|
|
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 299; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!