Буріння високооборотним турбобуром
Турбобур - варіант бурового пристрою, що складається з електрогідравлічного движка, принцип дії роботи якого, заснований на перетворенні енергії руху бурової суміші в енергію руху вала. Призначення такого агрегату - розробка свердловинних отворів для видобутку газових і нафтових родовищ.
Як все починалося?
Завдаток такого агрегату почав з'являтися в 20-х роках минулого століття. 1922 рік - ознаменувався в СРСР винаходом першого турбобура. У цьому винаході одноступенева турбіна на високих оборотах повідомляє рух долоту допомогою редукторного механізму, який наповнений масляним складом.
1938 рік - використання безредукторного турбобурного пристрої, корисною потужністю 100кВт вже з великою кількістю ступенів. У цьому екземплярі вал безпосередньо повідомляє рух долото.
Відмінною рисою такого бура є те, що така установка є відкритим типом, в ній вал крутиться в підшипниках на основі гуми і металу, які охолоджуються за рахунок циркуляції промивної рідини. Момент вала вважається підсумовуванням моментів, які дає кожна щабель.
Початок 50-х років знаменно тим, що розробники стали шукати шляхи вирішення проблеми щодо збільшення кількості щаблів турбіни. Це необхідно було зробити, щоб знизити частоту обертальних рухів долото. Тоді були розроблені перші агрегати, що складаються з двох і трьох секцій. Вони збиралися вже безпосередньо на території проведених робіт. Секції доводилося згвинчувати по різьбі у вигляді конуса, а вали приєднувалися муфтами: спочатку використовувалися конусні, а потім конусно-шліцьові муфти. Нижня частина секції була оснащена стрижневою опорою агрегату.
Через деякий час розробникам вдалося переконструювати установку і як результат - експлуатаційні моменти агрегатів тепер значно легше, і стрижнева опора стала автономною деталлю - секцією і перетворена в шпиндель. Таке нововведення сприяло заміні на місці самої істершейся частини установки - опори.
50-ті роки - їх закінчення - були ознаменовані тим, що розробникам довелося думати над тим, як підвищити ефективність буріння, оскільки резинометаллическим підставу значно знижувало продуктивність турбобура, якщо використовувалися обтяжені суміші, або в них потрапляло багато шлаку. Тому в підсумку проектувальники підійшли до проектування опори кочення, яка повинна була згладити всі погрішності.
На початок наступного десятиліття довелося створення завзято - радіальної кульової опори. Вона включала в себе підшипник кочення з масою рівнів.
Потім створений агрегат продовжував свій розвиток. З'явилося нововведення: шарошечні коронки з опорами, заповненими масляним розчином і повністю герметичні. Ці коронки при 100% результаті вимагали частоту обертального руху від 2,5 до 5 с. Такий факт надихнув розробників до подальшого проектування нововведень для удосконалень конструкцій агрегатів буріння.
З'являлися все незвичайні витки розвитку конструкцій:
- з'явилася система гідродинаміки;
- багатосекційні;
- з'явився клапан-регулятор суміші;
- пом'якшення вібрацій;
- рух рідини стало розділятися, і з'явився пустотіла вал;
- статор став приходити в рух;
- з'явилася гальмівна приставка, заснована на гідромеханіки;
- розроблялася приставка редуктора;
- розроблялися гвинтові двигуни, засновані на гідравліки.
типи турбобуров
- секційні стандартизовані шпиндельні агрегати - складаються з чотирьох складових - секцій: три з них турбінні, а четверта шпиндельная. У всіх турбінних складових є: по 100 рівнів, по 4 радіальної опори і по 3 рівня запобіжної п'яти.
- агрегати з високим моментом і з конструкцією гідроторможенія - складаються з 3 секцій і шпинделя. Обертальний рух ротора дає зворотну силу турбіні агрегату.
- агрегати, що складаються з великого числа секцій - вал агрегату оснащений турбінними складовими - збірками. Тут розташовано не менше 3 секцій;
- агрегат з незалежною підвіскою - все секції турбіни забезпечені наполегливою шарикопідшипником. Конічна різьба об'єднує корпуси секцій, а напівмуфти у вигляді квадрата об'єднують вали. Всі секції вміщають від 80 до 90 рівнів;
- агрегат з рухомим статором - опора шпинделя в осі несе посилений вага. Все статори такої конструкції безперешкодно рухаються уздовж осі;
- агрегат з порожнистим валом - у агрегату є шпиндель і секції турбін;
- агрегат з вилучаються редуктором - відрізняється тим, що ця складова завжди може бути підмінена на місці.
Буріння високооборотним турбобуром
Даний метод буріння передбачає відправку на майданчик відбитої гірничої маси агрегату з коронкою. Суміш подається в агрегат з константою по витраті. Також створюється і змінюється вага на забій. Оскільки агрегат може розвинути реактивну потужність, яку визначає частота обертальних рухів, при бурінні потрібно враховувати те, що скачки тиску повинні бути постійні. Це можна виконати за допомогою регулювання забійного ваги і коригування та збереження значення тиску на позначці близькій до максимальної, в трубопроводі циркуляційної системи.
Пристрій такого типу обладнано:
- агрегатом з коронкою, встановленому на колоні;
- інструментом пересування в отворі буріння;
- системою руху суміші;
- інтерфейсом фіксування тиску суміші, пов'язаних за допомогою інформації з панеллю пуску інструменту буріння.
Даний пульт, запрограмований на певну потребляемость суміші, і підтримці рівня тиску близькій до максимальної.
Складові турбіни агрегату - статор і ротор - мають незвичайну конструкцію лопаток. Кромки лопаток виконані зі спеціальної кутовий складової, а кути лопаток ротора і статора відрізняються.
Буріння таким способом не зовсім зручно, оскільки опір породи до обертального руху інструментів, зменшує максимальний крутний момент. Він визначається розрахунковим значенням гальмівного моменту і у нього відсутня залежність по глибині буріння, руху долота, стрижневого ваги на коронку і немає залежності від того, які породи доводиться проходити, тобто, залежно від їх властивостей немає.
Даний метод сприяє збільшенню міцності труб приблизно в десять разів в паралелі з роторним бурінням. Це доведено практикою. В даному типі буріння велике значення відіграє передача потужності від енергоджерела до коронки: він виходить більше на відміну від роторного буріння.
мінусові факти
Мінусами всіх методів роботи турбобуром є те, що максимум швидкості, який видає складова проходки, не передбачено максимум швидкісного руху долото за маршрут, звідси можна зробити висновок про те, що агрегат не працює на рівні максимальних витрат, тобто його неможливо вивести на режим максимуму по видається результату. І на це не здатен жоден бурильник, або автомат.
Мінусами всіх пристроїв, які містять пульти видачі бурильного агрегату, є якраз неспроможність апаратури контролю значення максимального значення в роботі агрегату.
Всі турбіни також мають недоліки, які виявляються в тому, що поверхневе буріння не обумовлено максимумом потужності агрегату, процес роботи буром не можна прийняти в оцінці: максимально Чи має значення потужності на певному проміжку чи ні. Підтримка такого режиму так само неможливо.
До того ж, у турбін момент відноситься так низько до частоти обертального руху, що збільшення глибини долота за оборот має мале значення, а це знижує рух і саму проходку долота за маршрут. У турбін поганий запуск агрегату. Крім цього, в розганяти режимі спрацьовує напори завищені, що попереджає аксіальну опору, коли агрегат доводиться до забою отвори.
характеристики турбобура
У агрегату повинні бути наступні характеристики:
Конструкція повинна містити всі ці вимоги, оскільки вони сприяють економічності і доцільності буріння. Однак на ділі все це непросто.
Однак в наші часи на практиці часто зустрічаються низькообертовий кошти буріння, такі як роторні (редукторні низькообертовий турбобури і гвинтові забійні двигуни).
Переваги перед іншими методами проведення робіт
Плюси використання даного агрегату замість гвинтових забійних двигунів:
- ККД значно вище за споживанням енергії;
- процес виконання робіт можливий навіть при високих температурах на забої;
- одержуваний ствол більш прямий (відсутність вигинів і перекосів);
- при зниженні тиску на вибої, можливо, використовувати аеровані суміші;
- зниження в кілька разів вібрації, яка прискорює знос інструментів буріння і знижує ефективність їх роботи;
- у гвинтових забійних двигунів спостерігаються також поздовжні вібрації ротора щодо статора - це з-за рогу укосу в блоці управління (регуляторі). Спостерігається втрата енергії при терті ковзання. Це призводить до великого нагрівання гуми на статорі і як результат - її знос;
- обертання роторного вузла видає велику кінетичну енергію і як результат - момент кручення більш - плавний;
- невеликою реактивний момент;
- більш захищений від засмічення;
- допустимість використання при врізання, в більш проникні вбираючі пласти, крупно-розділених сумішей;
- період експлуатації між ремонтними роботами значно більше і перевищено в 2 - 4 рази;
- управління в процесі буріння покращено, як при похилому, так і при бічному;
- метр проходки коштує набагато менше - це відбувається через тривалої роботи на забої і зменшення СПО.
Сюжети по темі
Буріння свердловин є обов'язковим етапом робіт у багатьох промислових сферах. Свердловини необхідні як для видобутку корисних копалин, так і для забезпечення водою житлових будинків. Залежно від призначення, свердловина має своє певне будова, яке починається з гирла. Наскільки безпечно і ефективно буде здійснюватися експлуатація свердловини, залежить від якості її кріплення. Метою кріплення свердловини є формування надійних її стінок, завдяки яким можна запобігти небажаним обвали. Саме свердловинне кріплення являє собою систему, основними конструктивними елементами якої є обсадні колони і цементні кільця. Обсадна колона формується шляхом скручування між собою певної кількості обсадних труб. Варто сказати, що по всій своїй протяжності свердловина не у всіх місцях кріпиться однаково. У кожному окремому місці її кріплення відбувається різними способами, з використанням різних колон.