Турбобури, гідравлічні забійні двигуни

Гідравлічні забійні двигуни // Турбобури

Турбобур - багатоступенева гідравлічна турбіна. До валу турбіни приєднується долото, кожна фаза складається з диска і ротора.

конструкція турбобура
-корпус
-турбінний вал
-осьова опора
-статори
-радіальні опори
-канал

Осьової і турбінний вали турбобура з'єднані за допомогою різьблення.

Статор жорстко з'єднаний з корпусом турбобура. Потік бурового розчину в статорі змінює свій напрямок і надходить в ротор, віддаючи частину потужності на обертання лопатей ротора.

Принцип дії турбобура

Турбобур встановлюється безпосередньо над бурильних елементом (породоразрушающим), через це джерелом енергії для нього є тиск потоку рідини. Потік рідини подається в перший ступінь турбобура через бурильну колону, після чого в статорі формується напрямок потоку рідини. Таким чином статор - направляючий апарат турбіни.

Рідина під дією тиску проходить через всі щаблі турбобура (його турбіни), створюючи реактивний момент.

Проблема проводки верхніх інтервалів вертикальних свердловин збільшеного і великого діаметра успішно вирішується за допомогою розроблених у ВНІІБТ роторно-турбінних (діаметрами 394. 640 мм) і реактивно-турбінних (діаметрами 760. 5000 мм) бурів (РТБ).

Ефективність застосування РТБ підвищується особливо в умовах, що сприяють викривлення стовбура; в розрізах з крутим падінням пластів, змінними кутами їх залягання, частою перемежаемость різних по твердості порід, включаючи міцні і дуже міцні, закарстованість, технологічними порушеннями і т. п. а також в умовах, ускладнених сальнікообразованіем і прихватами бурильної колони.

Найбільш важливі показники якості свердловин великого діаметра - необхідна вертикальність і форма стовбура - досягаються за один прохід породоразрушающего бурового інструменту без використання складних і громіздких КНБК і додаткових проробок стовбура, характерних для буріння іншими відомими технічними засобами. Це дозволяє здійснювати після закінчення буріння безперешкодний і безаварійний спуск в свердловину обсадної колони або кріплення з мінімальними затрубних зазорами.

Конструктивну будову РТБ передбачає можливість застосування гвинтових забійних двигунів і електробурів.

Буріння свердловин великого діаметра із застосуванням РТБ проводиться за допомогою стандартних бурових установок відповідного класу, в яких дещо змінюється подроторное підставу і має бути доповнений насосна група додатковими буровими насосами необхідної продуктивності.

Роторно-турбінні бури 1РТБ-394; 1РТБ-445; 1РТБ-490; 1РТБ-590; 1РТБ-64 ідентичні по конструкції і відрізняються геометричними розмірами вузлів і деталей і типорозмірами використовуваних турбобуров і доліт. Ці бури дозволяють також забурюються нові стовбури з свердловин з викривленням більше 3. 40, розширювати і опрацьовувати свердловини з меншою кривизною.

Роторно-турбінні бури вимагають обертання ротором, в той час як в реактивно-турбінних бурах діаметром понад 760 мм реактивні сили виявляються достатніми для їх обертання. Поєднуючи обертання доліт навколо їх власних осей з обертанням останніх навколо осі РТБ, організовується специфіка планетарного режиму роботи долота на вибої і таким чином формується свердловина збільшеного діаметру.

Роторно-турбінні бури комплектуються турбобурами Т12МЗЕ-172; Т12МЗБ-195 і Т12РТ-240 (або типу ТВШ і ТНК). Крім того, в РТБ можливе застосування верхніх секцій турбобуров типу ТС5Б або ЗТСШ зі шпинделями і нижніх секцій турбобуров ТС5Б. Вони розраховані на використання доліт діаметрами 190,5; 215,9; 244,5; 269,9 і 295,3 мм.

Роторно-турбінний бур (малюнок) складається з двох турбобуров, з'єднаних за допомогою вантажів-обважнювачів, стяжок і траверси в єдину монолітну напружену конструкцію. По довжині бур може мати армовані ребра, які калібрують стовбур свердловини, утворюють його форму, а невеликий при цьому зазор між поперечними габаритами бура і стінками свердловини практично виключає утворення різких перегинів і істотно обмежує можливість викривлення стовбура.

На вали турбобуров навертають долота необхідного типорозміру відповідно до характеру прохідних порід.

Підводиться до буру буровий розчин розподіляється в траверсі по турбобури і приводить в обертання вали з долотами. Після запуску турбобуров, ротором приводять в обертання бурильної колони, а разом з нею і бур, і, опустивши останній на забій, створюють осьову навантаження на долото і руйнують породу за рахунок планетарного руху бура.

Залежно від характеру разбуріваемих порід частота обертання бура становить від 8. 10 до 90. 120 хв-1, а осьова навантаження 80. 165 кН. Ефективність виносу вибуренной породи при бурінні роторно-турбінними бурами забезпечується при витратах бурового розчину 50. 70 л / с.

В процесі буріння РТБ з породою контактують периферійні робочі елементи доліт, визначаючи мінімальну сумарну площу контакту з породою, завдяки чому забезпечується створення великих контактних напруг при обмеженою осьової навантаженні, т. Е. Силового руйнування породи. Порівняно невисокі осьові навантаження, що припадають на кожне долото, збільшують тривалість роботи опор шарошок, а також забезпечують вертикальність стовбура свердловини.

Основні конструктивні параметри роторно-турбінних бурів типу 1РТБ і їх енергетичні характеристики при відповідних витратах бурового розчину щільністю 1000 кг / м3 (на воді) наведені в табл. 107.