title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Забойные двигатели для для бурения глубоких скважин

Забойные двигатели для для бурения глубоких скважин

Применение забойных двигателей исключает необходимость вращения бурильной колонны и позволяет основную часть их мощности передать породоразрушающему инструменту. В результате забойная мощность их в 5—7 раз превышает забойную мощность при роторном бурении. Современные турбобуры развивают мощность на валу до 220—260 кВт при частоте вращения 10—12 с-1. Бурильные трубы при этом работают в более благоприятных условиях, в связи с чем увеличивается срок их службы. Количество обрывов бурильной колонны сокращается в 3—4 раза. Кроме того, при работе забойными двигателями уменьшается вероятность искривления ствола и упрощается бурение наклонных и направленных скважин.
В последние годы турбинное бурение стало одним из основных способов сооружения скважин на нефть и газ в СССР. Его объем составляет около 90 % общего объема бурения нефтяных и газовых скважин.
По особенностям конструкции и назначению различают следующие типы турбобуров:
1) односекционные типа Т12МЗ для бурения шарошечными долотами до глубины 2000—2500 м;
2) секционные ТС4А, ЗТС5Б, ЗТС5Е для бурения шарошечными долотами до глубины 3000 4000 м;
3) секционные шпиндельные ЗТСИ11, А6Ш, А7ГТШ, А9ГТШ для бурения с обычными и гидромониторными шарошечными, а также с алмазными долотами;
4) с плавающими статорами ТПС-172;
5) специального назначения (вставные турбобуры, машины реактивно-турбинного бурения).
На рис. 92 показан одноступенчатый турбобур Т12МЗ, выпускаемый диаметром 172, 195, 212, 240 мм.

Корпус турбобура 8 переводником 1 соединяется с бурильной колонной. Вал 12 установлен в неподвижном корпусе на опорах, выполненных в виде резинометаллических подшипников скольжения, и нижним концом соединяется с долотом.
Радиальные усилия, действующие на вал при работе турбобура, воспринимаются нижней и средней опорами. Нижняя опора 11 представляет собой облицованную резиной внутреннюю поверхность ниппеля 10, который ввинчен в корпус турбобура. Средней опорой является резиновая поверхность стальной втулки 9, вставленной в корпус и имеющей продольные окна для прохода промывочной жидкости.
Осевой опорой вала служит упорно-радиальный подшипник скольжения, расположенный в верхней части турбобура. Верхняя опора выполнена в виде гребенчатой пяты, состоящей из надетых на вал стальных дисков 4 и разделяющих их колец 5. Диски пяты опираются на закрепленные в корпусе турбобура кольца подпятников 3 Т-образной формы, рабочие поверхности которых облицованы резиной. Смазка для трущихся поверхностей опор — промывочная жидкость.
Двигателем турбобура служит гидравлическая турбина из 100—120 ступеней. Каждая ступень турбины состоит из неподвижного связанного с корпусом статора 6 и вращающегося ротора 7, закрепленного на валу турбобура. Статор и ротор имеют одинаковое количество лопаток аналогичной формы, но повернутых в противоположные стороны. Статор — направляющий аппарат для потока жидкости, а ротор — рабочее колесо турбины.
Все установленные на валу детали турбобура затягиваются роторной гайкой 2 и удерживаются от проворачивания силой трения. Неподвижные детали в корпусе турбобура зажаты ввинченным в него ниппелем 10.
Промывочная жидкость, нагнетаемая насосами в бурильные трубы, проходит в корпус турбобура и через окна подпятников верхней опоры поступает в направляющие каналы статора первой ступени. Этими каналами поток жидкости направляется на лопатки ротора той же ступени, приводя его во вращение. Таким образом жидкость проходит последовательно все ступени турбины, приводя во вращение вал, и через его отверстия направляется в долото и к забою скважины.
Секционные турбобуры представляют собой агрегат, состоящий из двух и более турбинных секций, валы которых соединяются конусно шлицевыми муфтами при свинчивании их корпусов. Каждая секция имеет 100 ступеней и более. Одна общая на весь турбобур осевая опора располагается в нижней секции.
Основную часть выпускаемых в настоящее время турбобуров представляют шпиндельные турбобуры, состоящие из трех и или четырех секций. Соответственно две три верхние секции этих турбобуров — турбинные, а нижняя — шпиндельная. В шпиндельной секции находятся осевая пята и радиальные подшипники, сконструированные так, чтобы снизить утечку бурового раствора через зазоры между валом и подшипником корпуса. Такие турбобуры позволяют эффективно работать с гидромониторными долотами.
Принципиально новое направление в развитии турбинного бурения — разработка вставных турбобуров и турбобуров со вставным ротором, конструкции которых позволяют производить смену забойного двигателя и долота без подъема бурильной колонны.
Электробур представляет собой спускаемый в скважину на бурильной колонне электродвигатель, цилиндрический корпус которого наполнен трансформаторным маслом, защищающим обмотки электродвигателя от влаги. Питание двигателя электроэнергией осуществляется с поверхности посредством отрезков трехжильного кабеля с резиновой изоляцией, проложенных внутри бурильных труб. Концы отрезков кабеля заделаны в замковые соединения так, что при свинчивании бурильных труб в колонну они автоматически соединяются.
К кабелю электроэнергия подключается с помощью токоприемника, устанавливаемого между вертлюгом и рабочей трубой.
В связи с конструктивной сложностью электробуры не получили широкого распространения.

title-icon Подобные новости