Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Винтовые забойные двигатели относятся к классу объемных роторных гидравлических машин, предназначенных для преобразования энергии потока бурового раствора в механическую энергию вращения долота. Рабочий процесс основан на планетарном движении ротора внутри статора при прокачке бурового раствора через винтовую пару.
Рабочим органом является героторный механизм - зубчатая пара внутреннего пространственного зацепления, состоящая из многозаходного стального ротора и неподвижного статора с эластомерной обкладкой. Число зубьев статора всегда на единицу превышает число зубьев ротора, что обеспечивает образование герметичных камер между винтовыми поверхностями.
Отличительной особенностью винтовых двигателей является сочетание качения и скольжения в относительном движении рабочих органов при невысоких скоростях скольжения. Это снижает интенсивность износа винтовой пары по сравнению с турбобурами. Распределение жидкости по камерам осуществляется автоматически за счет геометрии винтовых поверхностей без применения распределительных устройств.
Двигательная секция определяет основные энергетические параметры ВЗД и включает в себя статор и ротор. Статор представляет собой стальную трубу, к внутренней поверхности которой привулканизирована резиновая обкладка с винтовыми зубьями левого направления. Эластомер обеспечивает герметичность рабочих камер и компенсирует технологические отклонения при изготовлении.
Подбор эластомера осуществляется в зависимости от условий эксплуатации. Стандартные составы на основе нитрильных каучуков обеспечивают работоспособность при температуре до ста градусов Цельсия, кратковременно допускается нагрев до ста двадцати градусов. Для высокотемпературных скважин применяются специальные эластомеры на основе гидрированных нитрильных каучуков, обеспечивающие работу при температуре до ста пятидесяти градусов Цельсия.
Ротор изготавливается из высоколегированных сталей методом фрезерования или штамповки. Винтовые зубья ротора выполняются с высокой точностью для обеспечения минимального натяга в паре. Современные конструкции предусматривают износостойкое покрытие рабочих поверхностей ротора для повышения ресурса работы.
Шпиндельная секция передает крутящий момент от двигательной секции на долото и воспринимает осевые и радиальные нагрузки, возникающие при бурении. Конструкция включает выходной вал, осевую опору и радиальные опоры. Соединение ротора с валом шпинделя осуществляется через гибкий вал или карданное устройство.
Открытые шпиндели имеют опоры, смазываемые и охлаждаемые буровым раствором. Такая конструкция отличается простотой и применяется в двигателях малого диаметра для капитального ремонта скважин. Межремонтный период работы открытых шпинделей составляет от тридцати до ста часов наработки для малогабаритных двигателей.
Маслонаполненные шпиндели представляют собой герметизированные секции, в которых опоры находятся в масляной ванне с избыточным давлением. Герметичность обеспечивается торцевыми уплотнениями с твердосплавными элементами. Маслонаполненные шпиндели применяются при работе с гидромониторными долотами и обеспечивают повышенную долговечность.
Кинематическое отношение представляет собой соотношение чисел зубьев ротора и статора и является основным параметром, определяющим выходные характеристики ВЗД. Кратность действия равна числу заходов ротора и определяет рабочий объем двигателя. Двигатель с минимальным числом зубьев ротора и кинематическим отношением один к двум называется однозаходным.
Современные ВЗД выполняются преимущественно многозаходными с кинематическими отношениями от четырех к пяти до девяти к десяти. Многозаходные двигатели обладают повышенным крутящим моментом при пониженной частоте вращения, что обеспечивает высокое значение критерия эффективности - отношения момента к частоте вращения.
При заданном кинематическом отношении выходные характеристики определяются контурным диаметром рабочих органов, шагом винтовых поверхностей и числом шагов. Увеличение контурного диаметра приводит к возрастанию рабочего объема и соответственному изменению характеристик. Увеличение шага винтовых поверхностей повышает рабочий объем и критерий эффективности, но при этом возрастает длина двигательной секции.
К основным энергетическим параметрам относятся частота вращения выходного вала, крутящий момент и мощность. Теоретические характеристики определяются геометрией профиля секции - диаметром, координатами винтового профиля, длиной активной части, числом шагов винтового зуба статора и кинематическим отношением.
Частота вращения ротора прямо пропорциональна расходу бурового раствора и обратно пропорциональна рабочему объему двигателя. Крутящий момент зависит от перепада давления на двигателе и рабочего объема секции. Мощность определяется произведением момента на угловую скорость вращения.
Коэффициент полезного действия ВЗД зависит от конструкции и режима работы. Потери энергии связаны с утечками бурового раствора через зазоры в винтовой паре и механическими потерями в опорах. Многозаходные двигатели сохраняют приемлемую эффективность преобразования энергии при работе в широком диапазоне параметров бурения.
Выбор типоразмера ВЗД осуществляется исходя из совокупности геологических и технико-технологических факторов с учетом планируемого породоразрушающего инструмента. Диаметр двигателя определяется диаметром скважины и требованиями к технологическому зазору между корпусом и стенкой ствола.
Для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин в сложных горно-геологических условиях применяются долота PDC в сочетании с высокомоментными ВЗД. Обеспечение эффективной совместной работы долота и двигателя требует согласования энергетических параметров - момента и частоты вращения - с характеристиками разбуриваемых пород.
При использовании высокоскоростной двигательной секции неизбежно уменьшается мощность ВЗД. С увеличением глубины забоя оборудование применяется на менее скоростном и более мощном режиме. Для увеличения скорости проходки дополнительно создается вращение всего низа бурильной колонны верхним приводом - реализуется комбинированный способ бурения.
Для вертикального бурения применяются двигатели прямого исполнения диаметром от ста семидесяти восьми до двухсот сорока миллиметров. Наклонно-направленное и горизонтальное бурение требует применения двигателей с регулятором угла диаметром от семидесяти шести до двухсот сорока миллиметров. Угол искривления может регулироваться от одного до четырех градусов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.