какие типы забойных двигателей используются при бурении наклонных и горизонтальных скважин
Гидравлические забойные двигатели
ИА Neftegaz.RU. Гидравлические забойные двигатели (ГЗД) используются для различных задач бурения, таких как бурение скважин с прямыми, горизонтальными, направленными и короткими радиусами, переходы через реки и другие буровые работы.
ГЗД соединены с бурильной колонной, чтобы вращать и направлять буровое долото.
Бурильная колонна не участвует в процессе передачи крутящего момента долоту, оставаясь либо неподвижной, либо совершая малоинтенсивное вращение с цель снятия сил трения при поступательном движении инструмента.
Вращение обеспечивается силовой секцией, которая обычно является двигателем прямого вытеснения, который приводится в движение циркуляцией бурового раствора.
Осевые и радиальные нагрузки бурения реагируют на бурильную колонну подшипниками в герметичном подшипниковом узле.
1. Турбинные забойные двигатели (турбобуры) (Т):
-односекционные бесшпиндельные типа Т 12*;
-односекционные бесшпиндельные унифицированные типа ТУ-К*;
-односекционные со вставным шпинделем типа ТВШ*;
-односекционные с независимым креплением роторов типа ТНК*;
-секционные бесшпиндельные типа ТС**;
-секционные шпиндельные типа ТСШ**;
-секционные шпиндельные унифицированные типа ТСШ1*; 2Т-К*; 3Т-К*;
-секционные шпиндельные для бурения алмазными долотами типа ТСША*;
-секционные шпиндельные с наклонной линией давления типа АШ*;
-секционные шпиндельные со ступенями гидродинамического торможения типа АГТШ*;
-с плавающими статорами типа ТПС*;
-редукторные типа ТР*;
-турбинные отклонители типа ТО**;
-турбобуры-отклонители с независимой подвеской валов турбинной секции типа ТО2*;
-шпиндель-отклонитель типа ШО1**;
-керноприемное устройство типа УКТ**.
2.Винтовые забойные двигатели (ВЗД):
-односекционные типа Д, Д1*;
-секционные типа ДС*, ДЗ*;
-секционные с полым ротором с торсионом типа Д2*, ДГ*.
3. Турбинно-винтовые забойные двигатели (ТВЗД):
-модульные типа ТВД*;
-универсальные типа ТПС-У*;
-унифицированные модульные типа 2ТУ-КД*-
4.Роторно-турбинные и реактивно-турбинные
-роторно-турбинные буры типа IРТБ*, **;
-реактивно-турбинные буры типа IIРТБ**, **.
Турбинные забойные двигатели (турбобуры)
выпускаются с турбинами:
-металлическими цельнолитыми (отливка в земляные формы);
-металлическими составными точного литья (ТЛ);
-пластмассовыми составными (металлические ступицы и пластмассовые проточные части);
В связи с постоянным внесением разработчиками НИИ и конструкторами СКБ заводов-изготовителей различных конструктивных усовершенствований и улучшений в технологию изготовления существующих типоразмеров турбобуров и ВЗД возможны некоторые несоответствия исполнения турбобуров и ВЗД, приведенных на рисунках, их энергетическим характеристикам (табл. 101).
Каждый типоразмер турбобура и ВЗД имеет свои характерные конструктивные особенности, отличается размерами и некоторыми деталями, в связи с чем разработаны технические описания и инструкции по сборке и эксплуатации турбобуров ВЗД, ТВЗД и РТБ, поставляемые заводами-изготовителями заказчикам-потребителям в комплекте с ГЗД.
Гидравлические забойные двигатели
Винтовые забойные двигатели предназначены для бурения глубоких вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважин различного
Предназначено для бурения скважин с отбором керна турбинным способом
Предназначен для бурения наклонных и горизонтальных скважин различного назначения
Предназначены для бурения глубоких вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения
Предназначен для ремонта гидравлических забойных двигателей
Предназначенные для бурения скважин и разбуривания цементных стаканов (мостов), песчаных пробок, отложений солей в обсадных колоннах при
Предназначен для бурения глубоких вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения с использованием буровых растворо
Предназначены для бурения скважин с отбором образцов породы (керна) турбинным способом без подъема бурильной колонны
Предназначены для бурения верхних интервалов глубоких вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения, а также для ко
Предназначены для бурения верхних интервалов глубоких вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения
Предназначены для комплектации роторно-турбинных и реактивно-турбинных буров (РТБ), применяемых при бурении водопонижающих скважин, вспом
Предназначены для бурения глубоких вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважин на нефть и газ, сверхглубоких и геотерма
Предназначены для бурения глубоких вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения с использованием буровых раствор
Предназначены для бурения вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения с использованием высокоабразивных и утяже
Предназначены для бурения глубоких вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения с применением буровых растворов п
© Neftegaz.RU 2000 – 2021
123001, г. Москва, Благовещенский переулок 3с1
123001, г. Москва, Благовещенский переулок 3с1
Забойные двигатели: разновидности, принцип действия.
Забойные двигатели: разновидность, принцип действия.
Забойный двигатель – погружная машина, преобразующая гидравлическую, пневматическую или электрическую энергию, проводимую с поверхности, в мханическую работу инструмента при бурении скважины. Энергия к забойному двигателю проводится от источника по колонне бурильных труб или кабелю.
Различают: вращательные и ударные; пневматическиц, гидравлические и электронные.
Забойные гидравлические двигатели по принципу действия различают: гидравлические двигатели объемного типа и гидродинамические двигатели.
Объемные двигатели работают под действием гидростатического напора в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей (поршень, пластина или ротор). Гидродинамические двигатели – функционируют при изменении момента количества движения жидкости в рабочих органах машины.
Турбинное бурение. Турбобуры – гидравлическая турбина, приводящаяся возвращение с помощью нагнетаемой в скважину жидкости. Устанавливают над породоразрушающим инструментом. Поток промывочной жидкости подается на первую ступень турбобура через бурильную колонну. Жидкость приобретает направление. Потоки жидкости поступают на лопатки ротора под заданным углом и осуществляет силовое воздействие на ротор и возникновение силы, которая пытается повернуть ротор.
Винтовой забойный двигатель – разновидность забойного двигателя, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию, используя винтовой механизм.
Забойные двигатели
Для выполнения процесса бурения скважин используется специальное оборудование – забойные двигатели. Существует несколько разновидностей оборудования данного вида, каждый из которых имеет свое предназначение и технические характеристики.
Забойные двигатели для бурения скважин
Одним из видов погружных устройств, которые применяются для бурения скважин, разного типа являются забойные двигатели.
Принцип работы механизмов заключается в том, что происходит преобразование электрической энергии в гидравлическую или пневматическую. В результате этого происходит вращение бурового долота, что приводит к разрушению породы в середине забоя скважины.
Оборудование можно условно подразделить на несколько видов:
Энергия проходит по колонне, расположенной в середине бурильной трубы посредством использования специального типа кабеля.
Применение забойного двигателя способствует повышению скорости выполнения рабочего процесса, уменьшению стоимости рабочего процесса, понижения затрат энергии, уменьшает возможность возникновения аварийных ситуаций.
Стоит также отметить довольно высокий показатель эффективности эксплуатации забойных двигателей при их использовании для бурения скважин.
Принцип работы винтового забойного двигателя
Независимо от типа забойных двигателей, они состоят из таких составных частей:
Узел клапана перепускного приводит к тому, что колонна наполняется или освобождается. Если забойный двигатель настроен на минимальный показатель мощности, происходит придавливание клапана в нижней части колонны. Это приводит к его выходу из внетрубного в затрубное пространство. В результате этого раствор перенаправляется в двигатель.
При уменьшении скорости воздушного потока, пружина приводит к вращению поршня клапана. Он выставляется в положение «открыто», что приводит к открыванию перепускного отверстия.
Для того чтобы избежать возможности попадания твердых частиц, которые находятся в затрубном пространстве, необходимо установить переходник с клапаном максимально близко к мотору.
Забойный двигатель имеет также возможность функционировать без клапана. Но этот вариант значительно понижает эффективность работы оборудования.
Турбинные и турбинно-винтовые забойные двигатели
Отличительной особенностью забойных двигателей турбинного типа заключается в том, что их конструкция включает в себя турбины.
Такие двигатели могут быть выполнены в нескольких вариантах:
Современные технологии позволяют разрабатывать и внедрять в производство новые модели турбинных забойных двигателей.
Для выполнения процесса бурения скважин на большой глубине, используются турбовинтовые забойные двигатели. При помощи использования оборудования данного типа можно выполнять бурение скважин в двух направлениях: вертикальном и наклонном.
Кроме этого, турбинно-винтовые двигатели успешно используются и в качестве забойного привода или двигателя-отклонителя.
Гидравлические забойные двигатели
Гидравлические забойные двигатели применяются при необходимости выполнения бурения скважин или капитальном ремонте нефтяных скважин. Они также используются в горной промышленности.
Конструкция гидравлического забойного двигателя состоит из статора с выходными и входными каналами, а также лопастями поворотного типа. Его полость имеет элипсообразное поперечное сечение.
Забойные двигатели гидравлического типа отличаются высокий уровень надежности и рабочего ресурса. Это стало возможным в результате их упрощенной конструкции.
Стоит также возможность простоту процесса их обслуживания, который можно выполнять непосредственно на месте работы оборудования.
Специалисты работают над повышением уровня надежности данного типа оборудования при его работе с растворами, в состав которых включены абразивные частицы. Это является слабой стороной гидравлических забойных двигателей.
Забойный двигатель Д 105
Забойный двигатель Д 105 – это одна из моделей гидравлического (винтового) забойного двигателя, который часто применяется для выполнения бурения скважин на большой глубине в вертикальном или горизонтальном направлении.
Довольно активно данная модель используется при необходимости выполнения процесса выбуривания песчаных пробок или отложения солей.
Его диаметр достигает 106 мм, а диаметр долот, которые используются для его работы, колеблется в пределах 120 – 151 мм. На холостых оборотах выходной вал вращается со скоростью в пределах 192 – 313 оборотов за 1 минуту.
Основные области применения забойного двигателя Д 105 – нефтегазовая и нефтедобывающая отрасли.
Где купить забойные двигатели
Забойные двигатели можно купить, как через посредников, так и в компаниях, которые непосредственно занимаются их производством.
В первом случае не избежать довольно внушительной переплаты, так как каждый из посредников делает наценку стоимости оборудования от цены производителя.
Второй вариант наиболее выгоден. Подобным образом, можно приобрести забойные двигатели по реально низкой цене.
Есть также возможность купить оборудование данного типа не новое, а бывшее в употреблении. Но при этом не исключена возможность того, что двигатели прослужат короткий промежуток времени.
Производители и поставщики забойных двигателей
В стране немало компаний, которые специализируются на производстве и поставке забойных буровых двигателей.
Среди известных организаций можно назвать следующие:
Это только некоторые компании, которые занимаются поставкой и производством забойных буровых двигателей.
Забойные двигатели на выставке
На выставке «Нефтегаз» будут представлены современные модели разных типов забойных двигателей от отечественных и зарубежных производителей. Участие в выставке ведущих нефтегазовых компаний, производителей оборудования и правительственных представителей говорит об особом статусе мероприятия.
Посетители выставки «Нефтегаз» могут ознакомиться и с другим оборудованием, предназначенным для добычи, транспортировки и переработки углеводородов, в том числе забойные двигатели. В рамках выставки проходят тематические конференции, семинары и деловые встречи.
Винтовые забойные двигатели (ВЗД)
Винтовые забойные двигатели предназначены для бурения глубоких вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважин различного
Винтовые забойные двигатели предназначены:
Диаметр винтовых забойных двигателей обычно составляет 54-230 мм, они применимы в бурении и капитальном ремонте скважин (КРС).
Винтовые забойные двигатели имеют в своем составе:
По принципу действия ВЗД является объемной (гидростатической) машиной, многозаходные рабочие органы которой представляют собой планетарно-роторный механизм с внутренним косозубым зацеплением.
Односекционные ВЗД типа Д включают двигательную и шпиндельную секции и переливной клапан, корпусы которых соединяются между собой с помощью конических резьб (рисунок).
Рабочими органами двигательной секции являются многозаходные винтовые ротор и статор. Внутри стального статора привулканизирована резиновая обкладка с винтовыми зубьями левого направления. На наружной поверхности стального ротора нарезаны зубья того же направления. Число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев статора, а отношение шагов винтовых линий пропорционально числу зубьев.
Узел соединения ротора и выходного вала шпинделя, который может быть выполнен в виде двухшарнирного карданного соединения или гибкого вала, предназначен для преобразования планетарного движения ротора в соосное вращение вала шпинделя и передачи осевой гидравлической силы с ротора на подшипник шпинделя.
С целью уменьшения угла перекоса шарниры разнесены по длине и соединены между собой по конусным поверхностям посредством промежуточной (соединительной) трубы. Присоединение карданного вала к ротору и валу шпинделя достигается с помощью конусно-шлицевых соединений. Благодаря такой конструкции на выходной вал двигателя передается высокий момент силы при низкой его частоте вращения, а также обеспечивается высокая долговечность и надежность работы двигателя, что позволяет эффективно использовать его в сочетании с современными высокопроизводительными долотами с герметизированными маслонаполненными опорами при сравнительно высоких осевых нагрузках.
На нижнем конце выходного вала установлен наддолотный переводник для соединения вала с долотом.
Для применения гидромониторных долот с целью снижения утечек бурового раствора в опорном узле двигателя монтируется уплотнение (сальниковое устройство торцевого типа с твердосплавными уплотняющими элементами), обеспечивающее бурение при перепадах давления на долоте до 8. 10 МП а.
Переливной клапан служит для сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством в процессе проведения спуско-подъемных операций в скважине с целью снижения гидродинамического воздействия па проходимые породы при спуске и подъеме бурильной колонны, исключения холостого вращения вала двигателя и потерь бурового раствора при указанных операциях.
Основные конструктивные параметры односекционных ВЗД типа Д и их энергетические характеристики при различных расходах бурового раствора плотностью 1000 кг/м3 (на воде) приведены в табл. 104.
ВЗД разработаны на уровне лучших мировых образцов. Большинство отечественных конструкторских и технологических решений выполнены на уровне изобретений, защищены авторскими свидетельствами и запатентованы во многих зарубежных странах.
Секционные винтовые забойные гидравлические двигатели типа ДС (ДС-195) предназначены для бурения вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения с использованием буровых растворов при температуре не выше 373 К.
Секционный забойный двигатель ДС-195 собирается в промысловых условиях из двух-трех двигательных секций, состоящих из винтовых пар серийных двигателей Д 1-195 и одной шпиндельной секции с шаровой или резинометаллической опорой. Они выпускаются наружным диаметром 195 мм и применяются при бурении скважин шарошечными и безопорнымн долотами различных типоразмеров и серий в соответствии с рекомендуемыми технологически требуемыми зазорами между корпусом этих двигателей и стенками скважин в конкретных геолого-технических условиях месторождений.
Для секционирования рабочих органов двигателя разработаны различные варианты сочленения роторов и статоров и приспособления для осуществления их сборки. Конструктивное исполнение секционных винтовых двигателей может быть следующим:
? сборка с ориентированием рабочих органов по винтовой линии с жестким соединением статоров и роторов с помощью переводника (рисунок);
? сборка без ориентирования рабочих органов с жестким соединением статоров и соединением роторов с помощью шарнира (рисунок) или гибкого вала (рисунок).
Сочленение на конусах может быть надежным при выполнении обязательного условия установки сверху винтовой пары с меньшим зазором, т. е. верхняя секция должна быть ведущей. В противном случае возможен подъем верхней секции ротора и рассоединение конусов и, как следствие, нарушение сочленения.
Для соединения ротора двигательной секции с валом шпиндельной секции может применяться карданный или гибкий вал.
Секционный двигатель позволяет работать при перепадах давления в насадках используемых долот до 8. 10 МПа.
Основные конструктивные параметры секционных ВЗД типа Д2 и их энергетические характеристики при различных расходах бурового раствора плотностью 1000 кг/м3 (на воде) приведены в табл. 104.
Изготовители: См. табл. 104
Винтовые забойные двигатели с полым ротором (рисунок). Отличительной особенностью этих двигателей является выполнение полого ротора и соединение ротора с валом шпинделя через торсион, размещенный внутри ротора. Ротор изготавливается из трубной заготовки методом фрезерования или еще более перспективным методом штамповки из тонкостенной трубы.
Уменьшение массы ротора и применение торснона, размещенного в роторе, позволили уменьшить длину и массу двигателей на 10. 15 %, а также существенно (в 3. 4 раза) увеличить стойкость узла соединения ротора с валом двигателя. Кроме того, такая конструкция двигателя позволяет улучшить энергетическую характеристику двигателя, повысить его КПД и в 2. 4 раза снизить уровень вибраций двигателя.
За счет унификации присоединительных элементов рабочих органов и торсиона эти двигатели могут быть секционированы, что позволяет повысить момент силы на валу и мощность, а также значительно увеличить срок службы рабочих органов.
В двигателях применяется простой и надежный переливной клапан манжетного типа.
Технические решения, использованные в конструкции ВЗД, защищены авторскими свидетельствами и патентами во многих странах.
Основные конструктивные параметры ВЗД с полым ротором и их энергетические характеристики при различных расходах бурового раствора плотностью 1000 кг/м3 (на воде) приведены в табл. 104.
Винтовые забойные двигатели типа ДГ предназначены для бурения горизонтальных скважин, в т. ч. с малым радиусом искривления.
В отличие от других ВЗД двигатель имеет укороченный шпиндель, оснащен опорноцентрирующими элементами и корпусными шарнирами, обеспечивающими эффективную проводку горизонтальных скважин по заданной траектории.
Основные конструктивные параметры и энергетические характеристики винтовых забойных двигателей типа ДГ при различных расходах бурового раствора плотностью 1000 кг/м-1 (на воде) приведены в табл. 104.