Mio-tech-service.ru

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

Что предназначен забойный двигатель

Инструкция по работе с забойными двигателями Д-54, Д-85, Д105, ТПВ-105

Страницы работы

Содержание работы

Инструкция по работе с забойными двигателями Д-54, Д-85, Д105, ТПВ-105

Трубы должны быть герметичными, без повреждений резьбовых соединений, без отложений на внутренних стенках парафина, кальцита и окалины, прошаблонированы шаблоном Æ 59 мм, опрессованы на давление в 1.5 раза выше рабочего давления бурения.

Подготовка забойного двигателя к спуску в скважину

Забойный двигатель поставляется в бригаду из ремонтных мастерских с паспортом и повторному испытанию на скважине не подлежит. Если в паспорте отсутствует запись о гидравлическом испытании, то на скважине необходимо (в зимнее время предварительно обогрев паром) произвести проверку вала шпинделя на механическое вращение без подачи жидкости в режиме запуска при давлении от 25 до 50 атм.

Увеличивая расход жидкости проверяется работа забойного двигателя в рабочем режиме согласно технической характеристики.

Наворачивается долото, тщательно крепится к валу шпинделя для предотвращения самопроизвольного отворота при спуске в наклонно-направленные скважины, а также при бурении.

Над забойным двигателем устанавливается обратный клапан, в первой трубе от двигателя устанавливается фильтр. Затем, если бурение производится с привязкой долота геофизическим методом, устанавливаются реперные патрубки согласно схемы спуска компановки. Эскиз спускаемой компановки заносится в вахтовый журнал с отображением размеров длин и диаметров.

Спуск компановки и труб производится с замером и шаблонированием до глубины 30-35 метров выше кровли цементного моста.

Во избежании зашламовывания двигателя не доходя до забой 30-35 метров собирается устьевой сальник, рабочая труба с вертлюгом ВП-50 обвязанным с буровым шлангом. Буровой шланг соединяется быстроразъемным соединением с устьевым фильтром и линией нагнетания от ЦА-320 или 4АН-700. На мостках производится опрессовка линии «ЦА-320 — буровой шланг — ВП-50 — рабочая труба» на полуторократное давление от рабочего. Рабочая труба соединяется с колонной НКТ (бурильной), восстанавливается циркуляции и плавно увеличивая расход жидкости инструмент медленно подается к забою (цементному мосту).

После восстановления циркуляции и касания долота о забой, что определяется увеличением давления на манометре ЦА-320 и верньерной шкале ГИВ-6, производится бурение с разгрузкой инструмента на забой не превышающей 3 тонны для Д-85 и до 6 тонн для Д-105 (предельно допустимая нагрузка на 3 — шарошечное долото Æ 120.6 мм — 6 тонн).

После разбуривания цементного моста до заданной величины производится промывка забойного двигателя чистой промывочной жидкостью в полуторократном объеме труб. Разбирается нагнетательная линия, промывается устьевой фильтр во избежании застывания и напрессовки шлама.

1. Перед спуском двигателя осмотрите присоединительные резьбы, а также убедитесь в отсутствии трещин и вмятин на статоре и корпусе шпинделя.

2. Перед опробованием двигателя над устьем скважины в зимнее время (T 0 C) прогреть его паром или горячей водой в течение 30-40 мин. Запуск производить при давлении не более 5 МПа. Убедитесь в плавности вращения вала и герметичности резьбовых соединений.

3. Во избежание зашламовывания двигателя, в компоновку бурильной колонны (над двигателем) необходимо установить фильтр с обратным клапаном.

При спуске двигателя в скважину, не доходя до забоя 10-15 м, необходимо включить насос , плавно увеличивая расход жидкости, чтобы подойти к забою с постоянным режимом промывки.

5. Эксплуатация нового двигателя в первые 10-15 часов работы должна производиться при пониженном расходе рабочей жидкости (ниже 15-30%).

По мере износа зубьев статора и ротора расход целесообразно увеличивать на 20-25%.

6. Останавливать двигатель на забое при значительном возрастании нагрузки на долото не рекомендуется из-за резкого повышения давления.

Обслуживание забойного двигателя после подъема

После подъема двигатель подвергается прокрутке шпинделя вручную с последующим пробным запуском для полной промывки от частиц шлама. От двигателя отворачивается долото, расширитель или другой породоразрушающий инструмент, обратный клапан, фильтр, который необходимо очистить. Двигатель после эксплуатации отправляется на текущий ремонт, который включает в себя разбору, смазку, замену изношенных деталей, сборку в условиях мастерских.

Погрузка и транспортировка

При погрузочно-разгрузочных работах забойные двигатели не должны подвергаться ударам. Двигатель, долото, фильтр, расширитель (калибратор), обратный клапан отправляются в механические мастерские в комплекте. Двигатель должен транспортироваться на скважину и обратно на транспорте, обеспечивающим касание двигателя по всей длине. Не допускается транспортирование двигателя со свисанием с одного конца или касанием не по всей длине.

Назначение изделия

Турбобур ТПВ-105 предназначен для разбуривания цементных стаканов и мостов при капитальном ремонте скважин. Кроме того он может быть применен прибурении глубоких скважин шарошечными долотами, долотами режущего типа, оснащенными природными и синтетическими алмазами или алмазно-твердосплавными пластинами. Турбобур может быть использован при бурении скважин при температуре бурового раствора на забое скважинне более 110 0 С и рекомендован к эксплуатации во всех климатических районах.

Энергетическая характеристика турбобура при работе на буровом растворе плотностью 1000 кг/м 3 .

Клапаны обратные для стабильной работы трубопровода

В зависимости от конструктивного исполнения обратный клапан может быть:

плунжерным и др.

Среди всех видов довольно часто применяются клапаны обратные поворотные и клапаны обратные подъемные, которые используются в таких отраслях, как: атомная, нефтяная, газовая, химическая и т.д. Популярность обратного клапан легко объяснить:

Читать еще:  Блендер двигатель принцип работы

безотказная и эффективная работа;

невысокая стоимость изделия.

В основе конструкции обратного клапана — корпус, аналогичный корпусу запорного клапана, а также затвор, совершающий возвратно-поступательные движения перпендикулярно по отношению к движению рабочей среды. Таким образом, открывается или закрывается общий поток. За счет посадки затвора на седло под действием его же веса, обычно обратный клапан устанавливается на горизонтальном участке трубопровода. Но есть модификации, которые позволяют устанавливать обратный клапан на наклонном или вертикальном участке. Здесь используется пружина, которая выполняет функцию дополнительного прижимного элемента. Таким образом, обратные клапаны могут быть пружинными или беспружинными.

Для изготовления деталей обратного клапана используют аустенитную, легированную, нержавеющую или высокотемпературную ферритную сталь, различные виды чугуна, коррозийно-устойчивые, жаропрочные сплавы и т.д. Герметичность обеспечивается специальными уплотнителями из пластмассы, резины, металлического сплава или коррозийно-стойкой стали.

Двигательная секция ВЗД – основной силовой компонент двигателя и поэтому определяет его основные технические характеристики, такие как мощность, крутящий момент, КПД и частота вращения ротора. Состоит из роторного механизма в виде корпуса (статора), внутри которого закреплена эластомерная вставка с винтовой поверхностью, за которую зацепляется ротор и затем под давлением подаваемой жидкости начинает вращаться.

Эластичная оболочка позволяет разделить две полости камер с высоким градиентом давления. Она изготавливается из износостойкой резины, которая пластична, но в то же время способна выдерживать значительные силы трения при попадании абразивных частиц на её поверхность.

Ротор имеет конструкцию похожую на сверло, но с высокопрочным износостойким покрытием, так как предназначен для передачи крутящего момента. Его изготавливают из высокопрочной легированной стали.

Количество зубьев у него меньше на одну единицу, чем у статора. Двигательный узел выполняют с определённым натяжением зубчатого зацепления, который зависит от параметров рабочей жидкости, свойств эластомера, температуры эксплуатации, а также других характеристик. От того, насколько точно они будут подобраны зависит прочность двигателя в целом и его ресурс работы.

На ресурс работы рабочей пары влияют следующие факторы:

  1. Присутствие в рабочей жидкости абразивных твёрдых частиц и дополнительных примесей.
  2. Использование в составе жидкости веществ, которые разъедают эластомер или изменяют его механические свойства. К ним относятся: соли, жидкость с высоким содержанием нефтепродуктов, хлориды, кислоты и соли.
  3. Превышение допустимых норм по температурным условиям в точке забоя, которые могут влиять на эластомер.
  4. Недостаточный прогрев рабочей пары при старте двигателя.
  5. Использование неправильного натяжения статор-ротор.

2. Конструкция и принцип работы

Винтовые забойные двигатели относятся к объемным роторным гидравлическим машинам и согласно общей теории таких машин элементами рабочих органов РО являются:

  • Ротор-винт, носящий название ведущего через который крутящий момент передается исполнительному механизму.
  • Замыкатели-винты, носящие название ведомых, назначение которых уплотнять двигатель, то есть препятствовать перетеканию жидкости из камеры высокого давления в камеру низкого давления.
  • Статор двигателя с плоскостями, примыкающими по концам к камерам высокого и низкого давления.

Сравнительно малая металлоемкость и простота конструкции является важным фактором, способствующим широкому их использованию в современной технике.

К отличительным особенностям ВЗД относятся:

  • Отсутствие быстроизнашивающихся распределительных устройств, поскольку распределение жидкости по камерам рабочих органов осуществляется автоматически за счет соотношения чисел зубьев и шагов винтовых поверхностей ротора и статора.
  • Непрерывное изменение положения контактной линии геометрического места точек касания ротора и статора в пространстве, в результате чего механические примеси, находящиеся в жидкости, имеют возможность выносится потоком из рабочих органов.
  • Кинематика рабочих органов, в относительном движении которых сочетается качение и скольжение при относительно невысоких скоростях скольжения, что снижает износ рабочей пары.

Так как ВЗД находится в непосредственном контакте с жидкостью буровым раствором, который и приводит его в действие, то благодаря указанным особенностям он является практически единственным типом объемных гидравлических двигателей, который сравнительно долговечны при использовании рабочих жидкостей, содержащих механические примеси.

Практически любой ВЗД можно разделить на несколько основных узлов: двигательная секция, шпиндельная секция, регулятор угла перекоса.

Двигательная секция предназначена для преобразования потока жидкости в вращательное движение. Она состоит из стального ротора и статора, который имеет эластичную обкладку с внутренней винтовой поверхностью эластомер, выполненную обычно из резины. Статор и ротор двигательной секции должны выполнять некоторые условия:

  • Число заходов статора и ротора должно отличаться на единицу.
  • Винтовые поверхности статора и ротора должны иметь одинаковое направление

Зубья статора и ротора находятся в непрерывном контакте, образуя замыкающиеся по длине статора единичные камеры. Буровой раствор проходя через эти камеры проворачивает ротор внутри статора. По конструкции двигательной секции различают монолитные и секционные двигатели.

Шпиндельная секция. Под термином «шпиндель» подразумевается автономный узел двигателя с выходным валом с осевыми и радиальными подшипниками. Шпиндель является одним из главных узлов двигателя. Он передает крутящий момент и осевую нагрузку на долото, воспринимает реакцию забоя и гидравлическую осевую нагрузку, действующую в РО, а также радиальные нагрузки от долот и гибкого вала гибкий вал применяется для соединения ротора ВЗД и вала шпинделя.

Читать еще:  Lock on как включить двигатель

Шпиндель выполняется в виде монолитного полого вала, который соединяется посредством наддолотного переводника в нижней части с долотом, а с помощью муфты в верхней части — с гибким валом По конструкции шпинделя бывают открытые и маслонаполненные. В открытых используются почти во всех серийных отечественных двигателях узлы трения смазываются и охлаждаются буровым раствором, а в маслонаполненных узлы трения находятся в масляной ванне с избыточным давлением на 0.1-0.2 МПа, превышающим давление окружающей среды.

Регулятор угла предназначен для перекоса осей секций двигателя или самого двигателя относительно нижней части бурильной колонны. Устанавливается между силовой и шпиндельной секцией или над самим ВЗД. Обычно состоит из двух переводников, сердечника и зубчатой муфты.

В большинство компоновок низа бурильной колоны включающих ВЗД устанавливаются переливные клапаны. Они предназначены для сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством при спуско-подъемных операциях. Применение клапана устраняет холостое вращение двигателя, а также уменьшает гидродинамическое воздействие на забой. Устанавливают над двигателем или входят непосредственно в конструкцию ВЗД.

Структура

Независимо от обрабатываемой породы диаметры резцов могут быть:

  • 19 мм;
  • 13 мм;
  • 8 мм.

Типоразмеры прописаны в ГОСТ, есть также бицентричные модели.

Профиль:

  • рыбий хвост;
  • короткий;
  • средний;
  • длинный.

Классификация бурильных (обсадных) труб для буровой установки

Являясь одним из основных составных элементов буровой установки, представляющей собой сложный технический и технологический комплекс, буровые трубы (в дальнейшем БТ) классифицируются по следующим группам:

Обычные БТ, изготовленные из стали по государственным стандартам (ГОСТ) или алюминиевых сплавов. Данный тип труб имеет круглое сечение с толщиной стенок от 7.5 (минимальное значение) до 11 миллиметров. Соединение отдельных фрагментов труб в свечу, производиться через бурильный замок с крупной резьбовой нарезкой по конусу. Для увеличения надежности и прочности соединений, концы БТ имеют утолщения.

Ведущие буровые трубы. Верхняя часть буровой колонны. Передающая вращательный момент от двигателя через специальную систему деталей и механизмов, всю буровую штангу и не посредственно к бурильной насадке. При многогранном сечении трубы толщина ее стенок изменяется от 23.5 мм до 89.5 миллиметров. Окончания ведущей БТ утолщены комбинированными, либо внутренними (наружными) — высадками.

Бурильные трубы утяжеленные. Нижняя часть бурильной колонны круглого или квадратного профильного сечения. С толщиной стенок от 16 до более 50 мм. Увеличивает жесткость сдавленных частей буровой колоны и передает необходимую для разрушения встречной породы нагрузку на бур.

С применением забойных двигателей

Неориентируемая

На практике же для достижения стабилизации (при бурении условно вертикальных или наклонно прямолинейных участков) устанавливают 2—3 полноразмерных центратора в расчетных местах. Дальнейшее перемещение центратора от долота превращает эту систему в КНБК для снижения величины зенитного угла. Ее называют «отвесной» компоновкой.

С помощью одного полноразмерного центратора, устанавливаемого в различных местах низа бурильной колонны, можно управлять величиной и знаком отклоняющей силы на долоте, т.е. увеличивать, стабилизировать и уменьшать вели- чину зенитного угла скважины.

Ориентируемая

С целью управления зенитным углом и азимутом, т.е. для управления пространственным искривлением используют на практике все возможные отклоняющие устройства, основным элементом которых является кривой переводник (КП).

Назначение КП — создать искусственный изгиб в нижней части компоновки, т.е. провоцировать процессы фрезерования стенки скважины и асимметричного разрушения забоя. КП могут иметь углы перекоса в 1°; 1°30′; 2°; 2°30′; 3°; 3°30′ и 4°.

Чем ближе КП установлен к долоту, тем выше интенсивность изменения параметров кривизны. Для управления пространственным искривлением скважины необходимо ориентирование отклоняющей компоновки по заданному азимуту. С этой целью строится так называемый магнитный круг.

Причем в зависимости от того, в каком положении находится отклонитель, будут зависеть параметры искривления скважины на данном участке.
Рис. 1.
Таким образом, при работе отклонителя в I четверти (значения по магнитному кругу 271—359°) получаем рост зенитного угла и рост азимута); во II четверти (1—89°) получаем рост зенитного угла и уменьшение азимута; в III четверти (91—179°) получаем падение зенитного угла и уменьшение азимута; в IV четверти (181—269°) получаем падение зенитного угла и увеличение азимута.

КП устанавливаются в различных местах: между шпинделем и нижней секцией турбобура — реже между нижней и верхней секциями турбобура; над односекционным турбобуром; в нижней части объемного (винтового) двигателя.

В России широкое применение в качестве отклонителей находят винтовые забойные двигатели. При меньших габаритах (по сравнению с турбобурами) они обладают большими мощностями, крутящим моментом и меньшей частотой вращения, что выгодно их отличает от турбобуров. Винтовые двигатели являются основными забойными двигателями — отклонителями и за рубежом.

    Современные забойные двигатели — отклонители:

  • турбинные — ОТС, ОТ, ОШ — специально сконструированные;
  • турбобуры с кривыми переводниками;
  • винтовые типа Д1, Д2; для горизонтального бурения ДГ;
  • электробуры с МИ типа Э170-8; Э185-8; Э215-8; Э240-8; Э250-16.
  • Читать еще:  Что такое двигатель минарелли

    Компоновки с турбинным отклонителем и кривым переводником над ним, а также компоновки с отклонителем Р-1 следует применять в тех случаях, когда ожидается значительное расширение ствола.

    Рис. 2. Отклонитель Р-1.

    Рис. Откланяющее устройство с накладкой: 1 — бурильные трубы; 2 — кривой переводник; 3 — турбобур; 4 — накладка; 5 — долото.

    Основное условие эффективного управления траекторией долота — обеспечение минимального зазора (либо полное исключение его) между наружным диаметром центратора и стенкой скважины. Необходимо исключить либо значительно уменьшить износ рабочих элементов во время спускоподъемных операций и добиться полноразмерности центраторов в процессе работы долота. В значительной мере этим требованиям отвечают центраторы с изменяемой геометрией центрирующих элементов.

    Компоновки низа бурильной колонны для роторного бурения

    Роторные компоновки обычно проектируются для бурения участков набора, падения или стабилизации зенитного угла скважины. Поведение любой роторной компоновки регулируется путем изменения диаметра и положения центраторов в пределах первых 36 м от забоя.

    На рис. 3-1 дана типичная компоновка низа бурильной колонны для набора зенитного угла скважины. Роторная компоновка для набора зенитного угла требует прогиба утяжеленной бурильной трубы между первым и вторым центраторами. Прогиб приводит к наклону долота (ВТ) и созданию боковой силы на долоте (ВSF), направленной в сторону верхней стенки ствола.

    Интенсивность набора зенитного угла для этой компоновки увеличивается с увеличением расстояния между первым и вторым центраторами. По мере увеличения расстояния между центраторами будет увеличиваться прогиб бурильной трубы, тем самым увеличивая наклон долота (ВТ) и боковую силу на долоте (ВSF). Когда прогиб утяжеленных-бурильных труб увеличится до того, что они коснутся нижней стенки скважины, наклон долота и боковая сила на долоте достигнут своих максимальных значений; что даст максимальную интенсивность набора зенитного угла этой компоновки.

    На рис. 3-3 показана типовая маятниковая компоновка, или компоновка для участка падения зенитного угла. Роторная компоновка для изменения зенитного угла требует по крайней мере одного центратора, но часто включает три центратора.

    Интенсивность падения зенитного угла для этой компоновки регулируется путем: Изменения расстояния между долотом и первым центратором. Если расстояние между долотом и первым центратором увеличивается, сила тяжести прижимает долото к нижней стенке скважины, увеличивая направленные вниз наклон долота и боковую силу на долоте. Если расстояние между долотом и первым центратором слишком велико, долото начнет изгибаться вверх и интенсивность падения зенитного угла достигнет максимума. Обычно расстояние между долотом и первым центратором будет примерно 9 м.

    На рис. 3-5 дана типовая компоновка для стабилизации зенитного угла, или жесткая компоновка. Эта компоновка снижает склонность скважины к искривлению и обычно содержит три или более центратора, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Диаметр и расположение центраторов приводят к снижению наклона долота и боковой силы на долото.

    Компоновки низа бурильной колонны с забойным двигателем

    Для зенитных углов менее 200 максимальная интенсивность резкого перегиба скважины имеет место в том случае, когда место перекоса расположено на расстоянии около 10 м от долота.

    Эта интенсивность эквивалентна интенсивности в случае применения прямого забойного двигателя с кривым переводником. По мере увеличения зенитного угла максимальная интенсивность резкого перегиба имеет место тогда, когда перекос расположен на расстоянии примерно в 2,5 м от долота. Эта компоновка представляет собой типичную компоновку с изогнутым корпусом. Данный график подтверждает часто упоминаемый факт, что компоновка с изогнутым корпусом неэффективна в качестве компоновки для отклонения скважины.

    Причина такой характеристики компоновки показана на рис: 3-8. По мере увеличения зенитного угла скважины сила тяжести прижимает верхний конец забойного двигателя с изогнутым корпусом к нижней стенке скважины и увеличивает боковую силу на долоте (ВSF). Компоновка с кривым переводником при небольшом зенитном угле скважины вначале создает большую боковую силу на долоте. На рис. 3-9 показан забойный двигатель с изогнутым корпусом с одним центратором на корпусе шпинделя и одним центратором над рабочей секцией забойного двигателя. Дополнительные центраторы улучшают работу компоновок, включающих забойный двигатель с регулируемым углом перекоса при небольших зенитных углах скважины.

    Рис. 3-12.

    На рис. 3-12 показан забойный двигатель с изогнутым корпусом и накладкой или эксцентричным корпусом вместо нижнего центратора. Накладку можно считать как смещенный центратор. Такие конструкции компоновок регулируемым углом перекоса дают большие возможности менять проектные интенсивности набора угла, так как накладка позволяет моделировать центратор любого диаметра.

    Забойные двигатели с двумя перекосами

    Забойные двигатели с двумя перекосами – это двигатели, имеющие один перекос у соединительного шарнира вала (как изогнутый корпус у двигателя с одним перекосом) и перекос между рабочей секцией и перепускным клапаном в верхней части забойного двигателя. Второй (верхний) перекос может быть постоянным или регулируемым.

    Двигатели с двумя перекосами будут набирать зенитный угол с более высокой интенсивностью, чем двигатели с одним перекосом, но их нельзя вращать.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector