Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Забойные двигатели и их эксплуатация

Забойные двигатели и их эксплуатация

К гидравлическим забойным двигателям относятся турбобуры и винтовые забойные двигатели.

Турбобур – забойный двигатель одно-трёхсекционный, предназначенный для бурения скважин.

В рабочих турбинах двигателя гидравлическая энергия бурового раствора, движущегося под давлением, превращается в механическую энергию вращающегося вала. Основной частью турбобура является турбина, состоящая из более сотни одинаковых ступеней, каждая ступень состоит из статора и ротора.

Турбобур
1 – статор; 2 – ротор; 3 – долотo

Ротор закрепляется на валу, статор – на корпусе. Между ними имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение относительно друг друга. Пятой регулируют (или шпинделем) систему роторов и статоров относительно друг друга, т.е. регулируют зазор.

Ступень турбобура
1 – ротор; 2 – статор

Скорость вращения турбины пропорциональная количеству прокачиваемой жидкости. Давление повышается в квадрате пропорционально количеству прокачиваемой жидкости. Вращающий момент турбины также пропорционален квадрату количества прокачиваемой жидкости. Мощность турбины тоже пропорциональна количеству прокачиваемой жидкости.

Забойные двигатель

ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (а. face engine; н. Воhrlochsohlenantrieb; Воhrlochsohlenmotor; ф. moteur d’attaque; и. motor de frente de arranque) — погружная машина, преобразующая гидравлическую, пневматическую или электрическую энергию, подводимую с поверхности, в механическую работу породоразрушающего инструмента (долота) при бурении скважин. Энергия к забойному двигателю подводится от источника по колонне бурильных труб или кабелю. Преобразование подведённой энергии в механическую работу осуществляется в рабочих органах забойного двигателя. По типу движения, сообщаемого породоразрушающему инструменту, различают забойные двигатели вращательные и ударные, по виду энергоносителя — гидравлические, пневматические и электрические, по особенностям породоразрушающего инструмента — для бурения сплошным забоем и колонковые, по конструкции — одинарные, секционные, шпиндельные, редукторные и т.п.
Наиболее существенно отличаются по устройству и принципу действия забойные двигатели вращательного (турбобур, винтовой забойный двигатель и электробур) и ударного типов (гидро- и пневмоударник). Рабочим органом забойного двигателя вращательного типа (рис. 1, рис. 2, рис. 3) является система статор-ротор.
Статор фиксирован от проворота в корпусе забойного двигателя, а ротор — на валу. Корпус забойного двигателя соединён с колонной бурильных труб, вал — с долотом. Энергоноситель в рабочих органах забойного двигателя вращательного типа создаёт на роторе и статоре моменты силы, равные по величине и противоположные по направлению (так называемый активный и реактивный моменты). Активный момент используется на вращение долота, реактивный момент воспринимается колонной бурильных труб и гасится на стенках скважин и в приводных механизмах, размещённых на поверхности. Основные элементы забойного двигателя вращательного типа, помимо рабочих органов: осевая и радиальные опоры, уплотнение выхода вала.
Наибольшее использование забойного двигателя вращательного типа (табл. 1) имеют в бурении на нефть и газ (свыше 80% общего объёма).
Забойные двигатели ударного типа сообщают долоту возвратно-поступательные движение. Основным рабочим органом такого забойного двигателя является поршень-молоток, энергия удара которого передаётся долоту. Движение молотка вниз (рабочий ход) и вверх (обратный ход) обеспечивается автоматическим перепуском жидкости или сжатого газа. В различных конструкциях забойного двигателя ударного типа энергия подводимой жидкости (газа) используется как для совершения только прямого или только обратного хода поршня-молотка, так и для прямого и обратного ходов. Забойные двигатели ударного типа (табл. 2) приводятся в действие жидкостью (гидроударник) и сжатым газом (пневмоударник).
Гидро- и пневмоударники применяют главным образом при бурении скважин малого диаметра глубина до 1500 м на твёрдые полезные ископаемые и для бурения шпуров.
Использование забойного двигателя (по сравнению с ротором) обеспечивает повышение технико-экономических показателей бурения за счёт увеличения скорости бурения, сокращения количества аварий с бурильной колонной, снижения энергозатрат. Особенно эффективно применение забойного двигателя при бурении наклонно направленных скважин.

Современные винтовые забойные двигатели (ВЗД) относятся к классу одновинтовых объемных роторных гидромашин. Рабочим органом ВЗД является винтовая пара, состоящая из статора и ротора. Стандартные винтовые двигатели состоят, как правило, из одной винтовой рабочей пары. Статор, называемый наружным элементом, является неподвижной корпусной деталью винтовой пары. Он имеет эластичную обкладку с внутренней винтовой поверхностью. В качестве эластомера обычно применяется резина. Ротор, называемый внутренним элементом, является вращающейся деталью винтовой пары. Он представляет собой металлический винт с износостойкой рабочей поверхностью. В целом рабочий орган ВЗД является косозубой парой внутреннего циклоидального зацепления, состоящей из зубчатого статора и зубчатого ротора, причем число зубьев статора всегда должно быть на единицу больше числа зубьев ротора. Это условие является необходимым, но не достаточным для работы ВЗД. Из-за неравного числа зубьев, винтовые поверхности статора и ротора образуют полости, называемые рабочими камерами. Эти камеры, образующиеся по всей длине рабочего органа, разобщены на области высокого и низкого давлений. Камеры, которые одновременно разобщены от области высокого и области низкого давления, называются шлюзами. Для создания таких камер также необходимо чтобы:

· — отношение шагов винтовых поверхностей наружного и внутреннего элементов было пропорционально отношению числа зубьев статора и ротора;

· — длина рабочего органа была не меньше шага винтовой поверхности статора;

· — профили зубьев наружного и внутреннего элементов были взаимоогибаемыми и находились в непрерывном контакте между собой в любой Расход бурового раствора, как один из важнейших параметров режима бурения, должен выбираться исходя из геолого-технических условий проводки скважины. Желательно при этом, чтобы его величина соответствовала диапазону допустимых значений расхода промывочной жидкости для выбранного типоразмера винтового забойного двигателя. Нижний предел расхода ограничивается нагрузочной способностью и устойчивостью работы ВЗД. Превышение допустимого значения расхода приводит к чрезмерному износу рабочего органа и значительному повышению уровня вибраций вследствие роста инерционных нагрузок вращающегося ротора, повышения контактных напряжений в рабочей паре, увеличения скоростей течения жидкости в каналах. Кроме того, с увеличением расхода возрастают гидравлические потери в двигателе и снижается его КПД.

Увеличение плотности бурового раствора в целом положительно сказывается на характеристике ВЗД, т.к. при этом возрастает крутящий момент, а также перепад давления. С ростом плотности жидкости снижаются объемные потери и увеличивается нагрузочная способность двигателя. Вместе с тем, увеличение плотности бурового раствора при работе ВЗД также должно иметь свои пределы.

Читать еще:  Двигатель 405 инжектор хороший

Энергетическую характеристику ВЗД определяют экспериментально при испытаниях собранного двигателя на буровом стенде, который используется также при испытаниях турбобуров.

Винтовые забойные двигатели отличаются друг от друга конструкциями шпинделей, трансмиссий, клапанов, центраторов и других элементов. Однако главным отличием любого ВЗД является конструкция его рабочего органа – винтовой пары. Именно тип винтовой рабочей пары определяет энергетические параметры ВЗД: его крутящий момент, частоту вращения, мощность и др.

В подавляющем большинстве случаев рабочие органы винтовых двигателей выполняются в монолитном исполнении. Существуют также конструкции двигателей с т.н. модульными рабочими органами, имеющими составной статор и составной ротор. Кроме того, в некоторых случаях применяются секционные винтовые двигатели, имеющие последовательно соединенные рабочие пары.

Рабочие органы современных винтовых забойных двигателей имеют два основных отличительных признака:

· — кинематическое отношение или заходность рабочей пары;

· — длина активной части рабочего органа (статора).

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЗД

Статические характеристики ВЗД условно можно классифи­цировать как стендовые и нагрузочные. Стендовые ха­рактеристики (как функции от крутящего момента) определяют­ся в результате испытаний гидродвигателя (см. § 6.5). Нагру­зочные характеристики (как функции от осевой нагрузки на до­лото) рассчитываются по стендовым для конкретных условий бу­рения.

В теории объемных гидромашин, к которым относятся винто­вые гидродвигатели, выделяют две основные (первичные) харак­теристики, строящиеся при постоянных значениях расхода, плотности и вязкости жидкости:

механическую — зависимость между угловой скоростью (частотой вращения п) и крутящим моментом М гидродвигате­ля;

гидромеханическую — зависимость между перепадом давления Р в гидродвигателе и крутящим моментом М.

По известным первичным характеристикам ВЗД рассчитыва­ются энергетические характеристики гидродвигателя: зависимо­сти мощности N и к.п.д., от крутящего момента.

Реальные характеристики ВЗД, в отличие от объемных гид­ромашин других типов, существенно отличаются от идеальных характеристик, построенных без учета потерь (рис. 6.1).

В идеальной объемной гидромашине механическая характери­стика — абсолютно жесткая (n = idem), а перепад давления про­порционален крутящему моменту, причем график Р — М прохо­дит через начало координат.

Непостоянство перепада давления в различных режимах -особенность характеристик ВЗД, позволяющая использовать его в качестве индикатора процесса бурения (см. § 9.5).

По мере роста момента М (см. рис. 6.1, б) перепад давления Р увеличивается практически линейно. Частота вращения п вна­чале снижается незначительно, а при приближении к тормозно-

Рис. 6.1. Характеристики ВЗД:

а — идеальные; б — реальные

му режиму — резко. Кривые мощности N и к.п.д., имеют экс­тремальный характер.

Различают четыре основных режима: холостой (М = 0), оп­тимальный (максимального к.п.д.), экстремальный (максималь­ной мощности) и тормозной (n = 0).

Рабочий режим ВЗД принимается соответствующим экстре­мальному (паспортные данные двигателя приводятся для данно­го режима) или режиму максимально допустимого перепада дав­ления (ограниченного объемным к.п.д. или контактными напря­жениями в паре). Некоторые фирмы в своих каталогах приводят конкретные значения допускаемого Р [168, 170, 174] .

Оптимальный режим смещен влево по отношению к экстре­мальному (см. рис. 6.1, б), т.е. наступает при меньших значени­ях крутящего момента. Как правило, экстремальный режим, со­ответствующий условиям наиболее эффективного разрушения горных пород, расположен рядом с границей зоны устойчивой работы ВЗД, при достижении которой дальнейшее увеличение нагрузки приводит к торможению двигателя.

В общем случае характеристики ВЗД зависят от:

геометрических параметров РО (кинематического отношения i, контурного диаметра DK, шага Г, числа шагов k, натяга , тол­щины эластичной обкладки статора);

расхода Q и свойств рабочей жидкости (плотности р и вязко­сти v);

физических свойств материалов пары ротор — статор (плотно­сти, модуля упругости);

конструктивных особенностей ВЗД (РО, соединения ротора и выходного вала, опор шпинделя).

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 529 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Забойные двигатели

При бурении нефтяных и газовых скважин применяют гидравлические и электрические забойные двигатели , преобразующие соответственно гидравлическую энергию бурового раствора и электрическую энергию в механическую на выходном валу двигателя. Гидравлические забойные двигатели выпускают гидродинамического и гидростатического типов. Первые из них называют турбобурами, а вторые – винтовыми забойными двигателями. Электрические забойные двигатели получили наименование электробуров.

Турбобур представляет собой многоступенчатую гидравлическую турбину, к валу которой непосредственно или через редуктор присоединяется долото.

Каждая ступень турбины состоит из диска статора и диска ротора .

В статоре, жестко соединенном с корпусом турбобура, поток бурового раствора меняет свое направление и поступает в ротор , где отдает часть своей гидравлической мощности на вращение лопаток ротора относительно оси турбины. При этом на лопатках статора создается реактивный вращающий момент, равный по величине и противоположный по направлению вращающему моменту ротора. Перетекая из ступени в ступень буровой раствор отдает часть своей гидравлической мощности каждой ступени. В результате вращающие моменты всех ступеней суммируются на валу турбобура и передаются долоту. Создаваемый при этом в статорах реактивный момент воспринимается корпусом турбобура и БК.

Работа турбины характеризуется частотой вращения вала n , вращающим моментом на валу М, мощностью N, перепадом давления DР и коэфициентом полезного действия h.

Как показали стендовые испытания турбины, зависимость момента от частоты вращения ротора почти прямолинейная. Следовательно, чем больше n , тем меньше М, и наоборот.

В этой связи различают два режима работы турбины: тормозной, когда n = 0, а М достигает максимального значения , и холостой, когда n достигает максимального , а М=0. В первом случае необходимо к валу турбины приложить такую нагрузку, чтобы его вращение прекратилось, а во втором – совершенно снять нагрузку.

Максимальное значение мощности достигается при частоте вращения турбины n = n0.

Режим, при котором мощность турбины достигает максимального значения называется экстремальным. Все технические характеристики турбобуров даются для значений экстремального режима. В этом режиме работа турбобура наиболее устойчива, так как небольшое изменение нагрузки на вал турбины не приводит к сильному изменению n

Читать еще:  Щелкает двигатель на холостых

и, следовательно, к возникновению вибраций, нарушающих работу турбобура.

Режим, при котором коэфициент полезного действия h турбины достигает максимального значения называется оптимальным. При работе на оптимальном режиме , т.е. при одной определенной частоте вращения ротора турбины для данного расхода бурового раствора Q, потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в турбине DР минимальны.

При выборе профиля лопаток турбины стремятся найти такое конструктивное решение, чтобы при работе турбины кривые максимальных значений N и h располагались близко друг к другу. Линия давления DР таких турбин располагается почти симметрично относительно вертикали, на которой лежит максимум мощности.

Таким образом, при постоянном расходе бурового раствора Q параметры характеристики турбины определяются частотой вращения ее ротора n, зависящей от нагрузки на вал турбины (на долото).

При изменении расхода бурового раствора Q параметры характеристики турбины изменяются совершенно по другому.

Пусть при расходе бурового раствора Q1 и соответствующей этому значению частоте вращения ротора турбины n1 при оптимальном режиме турбина создает мощность N1

и вращающий момент М1 , а перепад давления в турбине составляет DР1. Если расход бурового раствора увеличить до Q2 , параметры характеристики турбины изменятся следующим образом:

N1 / N2 = (Q1 / Q2)3

М1 / М2 = (Q1 / Q2)2

DР1 / DР2 = (Q1 / Q2)2

Видно, что эффективность турбины значительно зависит от расхода бурового раствора Q. Однако увеличение расхода Q ограничивается допустимым давлением в скважине.

Параметры характеристики турбины изменяются также пропорционально изменению плотности бурового раствора r.

N1 / N2 = М1 / М2 = Р1 / DР2 = r1 / r2

Частота вращения ротора турбины n от изменения плотности r не зависит.

Параметры характеристики турбины изменяются также пропорционально изменению числа ступеней.

ГОСТ 26673-90 предусматривает изготовление бесшпиндельных (ТБ) и шпиндельных (ТШ) турбобуров.

Турбобуры ТБ применяются при бурении вертикальных и наклонных скважин малой и средней глубины без гидромониторных долот. Применение гидромониторных долот невозможно по тем причинам, что через нижнюю радиальную опору (ниппель) даже при незначительном перепаде давления протекает 10 – 25% бурового раствора.

Значительное снижение потерь бурового раствора достигается в турбобурах, нижняя секция которых, названная шпинделем, укомплектована многорядной осевой опорой и радиальными опорами, а турбин не имеет.

Присоединяется секция шпиндель к одной (при бурении неглубоких скважин), двум или трём последовательно соединённым турбинным секциям.

Поток бурового раствора, пройдя турбинные секции, поступает в секцию – шпиндель, где основная его часть направляется во внутрь вала шпинделя и далее к долоту, а незначительная часть – к опорам шпинделя, смазывая трущиеся поверхности дисков пяты и подпятников, втулок средних опор и средних опор. Благодаря непроточной конструкции опор и наличию уплотнений вала, значительно уменьшены потери бурового раствора через зазор между валом шпинделя и ниппелем .

Для бурения наклонно – направленных скважин разработаны шпиндельные турбобуры – отклонители типа ТО.

Турбобур – отклонитель состоит из турбинной секции и укороченного шпинделя. Корпуса турбинной секции и шпинделя соединены кривым переводником.

Для бурения с отбором керна предназначены колонковые турбобуры типа КТД, имеющие полый вал , к которому через переводник присоединяется бурильная головка . Внутри полого вала размещается съёмный керноприёмник . Верхняя часть керноприёмника снабжена головкой с буртом для захвата его ловителем, а нижняя – кернорвателем, вмонтированным в переводник . Для выхода бурового раствора, вытесняемого из керноприёмника по мере заполнения его керном, вблизи верхней части керноприёмника имеются радиально расположенные отверстия в его стенке, а несколько ниже их – клапанный узел . Последний предотвращает попадание выбуренной породы внутрь керноприёмника, когда он не заполняется керном, и в это время клапан закрыт.

Керноприёмник подвешан на опоре , установленной между переводником к БК и распорной втулкой . Под действием гидравлического усилия, возникающего от перепада давления в турбобуре и долоте, и сил собственного веса, керноприёмник прижимается к опоре и во время работы турбобура не вращается.

ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Рабочим органом винтового забойного двигателя (ВЗД) является винтовая пара: статор и ротор .

Статор представляет собой металлическую трубу, к внутренней поверхности которой привулканизирована резиновая обкладка, имеющая 10 винтовых зубьев левого направления, обращённых к ротору.

Ротор выполнен из высоколегированной стали с девятью винтовыми зубьями левого направления и расположен относительно оси статора эксцентрично

Кинематическое отношение винтовой пары 9: 10 и соответствующее профилирование её зубьев обеспечивает при движении бурового раствора планетарное обкатывание ротора по зубьям статора и сохранение при этом непрерывного контакта ротора и статора по всей длине. В связи с этим образуются полости высокого и низкого давления и осуществляется рабочий процесс двигателя.

Вращающий момент от ротора передаётся с помощью двухшарнирного соединения на вал шпинделя, укомплектованного многорядной осевой шаровой опорой и радиальными резино – металлическими опорами . К валу шпинделя присоединяется долото . Уплотнение вала достигается с помощью торцевых сальников.

ВЗД изготовляют согласно ТУ 39-1230-87.

Типичная характеристика ВЗД при постоянном расходе бурового раствора следующая . По мере роста момента М перепад давления в двигателе Р увеличивается почти линейно, а частота вращения вала двигателя снижается вначале незначительно, а при торможении – резко. Зависимости изменения мощности двигателя и К.П.Д. от момента М имеют максимумы. Когда двигатель работает с максимальным, режим называют оптимальным, а с максимальной мощностью – экстремальным. Увеличение нагрузки на долото после достижения экстремального режима работы двигателя приводит к торможению вала двигателя и к резкому ухудшению его характеристики.

Неэффективны и нагрузки на долото, при которых момент, развиваемый двигателем, меньше момента, обеспечивающего оптимальный режим его работы.

Характер изменения от момента М при любом расходе бурового раствора остаётся примерно одинаковым.

Значения при увеличении растут почти линейно, — несколько уменьшается, а возрастает по зависимости, близкой к квадратичной.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Совершенствование конструкции винтовых забойных двигателей на основе опыта строительства скважин малого диаметра

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 28.05.2018 2018-05-28

Читать еще:  Что сделать когда двигатель кипел

Статья просмотрена: 331 раз

Библиографическое описание:

Ташкалов, Э. М. Совершенствование конструкции винтовых забойных двигателей на основе опыта строительства скважин малого диаметра / Э. М. Ташкалов, А. Л. Петренко, Р. И. Халидуллин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 21 (207). — С. 89-92. — URL: https://moluch.ru/archive/207/50799/ (дата обращения: 29.08.2021).

На сегодняшнее время одна из важнейших проблем в производстве и эксплуатации винтового забойного двигателя является разрушение резиновой обкладки статора. Повреждения эластомерной обкладки ведут к значительному снижению энергетических характеристик двигателя вплоть до его полного отказа.

Во время работы двигателя ротор планетарно вращается внутри статора, постоянно соприкасаясь с его зубьями и образуя камеры высокого и низкого давления. Резиновые зубья статора при этом получают циклические деформации.

При бурении глубоких скважин с высокими температурами на забое на обкладку статора ВЗД одновременно воздействует высокое давление промывочной жидкости и температура. Так же, резина имеет высокий коэффициент температурного расширения. Под действием этих двух факторов происходит искажение проектного циклоидального профиля обкладки статора.

Все последние исследования ведутся в сторону улучшения энергетических характеристик ВЗД, а именно увеличение жёсткости винтовых зубьев рабочих органов и улучшении отвода тепла от резиновой обкладки. Рассматривается стандартная конструкция статора, представляющая собой металлический остов с внутренней цилиндрической расточкой и прикрепленной резиновой обкладкой, имеющей внутреннюю винтовую поверхность циклоидального профиля. Стандартная конструкция сравнивается с новой конструкцией статора, отличающейся тем, что металлический остов имеет внутреннюю винтовую поверхность циклоидального профиля и прикрепленную к нему резиновую обкладку. Известны следующие конструктивно-технологические решения по формированию внутреннего винтового профиля металлического корпуса статора:

– фрезерование внутренней поверхности трубной или цилиндрической металлической заготовки;

– ковка трубной металлической заготовки на винтовом сердечнике;

– литье металла в полость между корпусом и винтовым сердечником;

– пластическое деформирование методом обкатки роликами внутренней поверхности металлической заготовки;

– набор металлических пластин или сегментов с вырезанным циклоидальным профилем;

– установка в цилиндрический корпус тонкостенного винтового штампованного металлического вкладыша;

– установка в сердцевину резинового зуба металлического прутка.

– Для устранения конструкционных и эксплуатационных недостатков стандартной конструкции статора предложена новая конструкция в двух вариантах конструктивного исполнения (рис. 1.1) — статор ВЗД, состоящий из металлического остова с внутренним винтовым циклоидальным профилем и прикрепленной к нему упругоэластичной обкладкой постоянной толщины.

а — винтовая оболочка армирована металлическим цилиндрическим прутком

б — винтовая оболочка армирована теплопроводным наполнителем

Рис. 1 Фрагмент новой конструкции экспериментальных статоров ВЗД

Для армирования резинового зуба статора используется тонкостенная винтовая металлическая оболочка. Оболочка изготовлена методом гидроштампирования. Кольцевая полость между цилиндрическим корпусом и гидроштампованной оболочкой заполняется теплопроводным наполнителем. В данную полость возможна установка металлического цилиндрического прутка.

Изготовление статора с остовом с внутренним винтовым металлическим профилем и резиновой обкладкой, профиль которой эквидистантен циклоидальному профилю металлического остова, приводит к повышению жесткости винтового зуба статора. При увеличенной жесткости винтовой зуб статора имеет значительно сниженные перемещения под действием перепада давления промывочной жидкости в рабочих камерах героторного механизма и воздействием ротора, сохраняя при этом контактное взаимодействие рабочих органов. Уменьшаются утечки рабочей жидкости из камер высокого давления в камеры низкого давления. За счет снижения объемных потерь новая конструкция статора позволяет увеличить межвитковый перепад давления промывочной жидкости в рабочих камерах статора при его работе.

Момент на выходном валу двигателя напрямую зависит от межвиткового перепада давления в статоре:

(1)

P — перепад давления в PO, Па

V — рабочий объем,

При увеличении перепада давления в статоре возрастает крутящий момент на выходном валу двигателя. Так по сравнению со стандартным статором новый статор с винтовым зубом повышенной жесткости увеличивает крутящий момент ВЗД.

При уменьшении объемных потерь в РО появляется возможность использовать меньший натяг в зацеплении без увеличения их длины и ухудшения энергетических характеристик, что должно снизить износ поверхностей скольжения ротора и статора, уменьшить механические потери на трение в механизме, а также уменьшить давление запуска двигателя.

Другим положительным моментом использования новой конструкции статора ВЗД является возможность уменьшения длины зацепления его РО без увеличения натяга в зацеплении и ухудшения энергетических характеристик.

Значительное уменьшение протоков промывочной жидкости из рабочих камер двигателя, образованных винтовыми поверхностями ротора и статора, должно уменьшить падение оборотов ротора при возрастающем тормозном моменте на него или, другими словами, улучшить нагрузочную характеристику героторного механизма (сделать её более «жесткой»). Зависимость частоты вращения ротора от увеличения тормозного момента на выходном валу двигателя на графике становится более пологой, как показано на рис. 1.8.

Рис. 2. Нагрузочная характеристика статоров габарита 95 мм сопоставимой длины с кинематическим отношением 5/6 при расходе 8 л/с

При бурении скважин винтовым забойным двигателем со статором новой конструкции его более жесткая нагрузочная характеристика обеспечивает значительно меньшее снижение частоты вращения ротора при увеличивающемся тормозном моменте на вал, который может возникнуть, например, при сужении ствола во время проработки скважины или увеличенной осевой нагрузке на забой. Также более жесткая нагрузочная характеристика нового статора позволит более точно регулировать частоту вращения выходного вала ВЗД изменением расхода промывочной жидкости на буровых насосах.

Помимо таких явных преимуществ как повышение крутящего момента для эффективного использования долот РБС, уменьшения длины статора и уменьшения натяга в зацеплении рабочих органов применение новых статоров за счет повышения мощности привода позволит снизить энергозатраты при бурении скважин. Новый статор может использоваться с той же эффективностью углубления скважины, что и стандартный статор, но при этом затрачиваться будет часть от его максимальной мощности в то время, как стандартный будет работать на полную мощность. Другими словами, новый статор позволит работать при меньшем расходе рабочей жидкости, буровые насосы будут работать при меньшей производительности, что обуславливает экономическую эффективность.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector