Архив рубрики: ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Двигатели для ремонта скважин

Двигатели, применяемые для ремонта нефтяных и газовых скважин, выпускаются под шифром Д с наружным диаметром 108 мм
и менее (см. табл. 4.10). Диапазон наружных диаметров, конструкция двигателей, а так­же их характеристики позволяют использовать эти машины для всевоз­можных буровых работ при ремонте скважин.

ВЗД используются при разбуривании цементных мостов, песчаных и гидратных пробок, фрезеровании труб, кабелей электропогружных насосов и прочих предметов. Эти двигатели могут производить бурение как внутри насосно-компрессорных труб, так и внутри эксплуатационных.

При проведении капитального ремонта внутри колонны можно ис­пользовать также двигатель Д1-127.

По своей конструкции ВЗД для ремонта скважин принципиально не отличаются от двигателей общего назначения.

По заказу РАО «Газпром» ВНИИБТ разработан многофункциональный двигатель ДК-108, особенностью которого является широкий диапазон его

энергетических параметров, обеспечивающийся наличием в его комплекте трех модификаций рабочих органов с различными рабочими объемами, что позволяет использовать эти машины для самых разнообразных видов ре-монтно-восстановительных работ при капитальном ремонте скважин.

Двигатели для наклонно направленного и горизонтального бурения

Эта серия представлена двигателями с наружным диаметром от 60 до 172 мм и предназначена для бурения наклонно направленных (с большой интенсивностью искривления) и горизонтальных скважин.

Обладая рядом конструктивных особенностей и рациональным крите­рием эффективности М/п, двигатели этой серии, в отличие от турбобуров, эффективно используются в различных технологиях наклонно направлен-

Таблица 4.10

Винтовые забойные двигатели для бурения горизонтальных скважин, дополнительных стволов и капитального ремонта (новая серия — разработки 90-х годов)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина, мм

 

 

 

 

 

 

Марка двига-

Диаметр, мм

 

Шаг статора,

Число шагов

Расход жид-

Крутящий

Частота вра-

Перепад дав-

 

 

теля

 

общая

нижнего плеча

мм

 

кости, л/с

момент, Нм

щения, с~’

ления, МПа

Ä-48

48

1850

 

200

3

0,5-1,5

60-80

4,1-6,7

4,0-5,0

ÄÃ-60

60

2550

1350

225

3

1-2

70-100

3,0-6,0

4,5-5,5

Ä-95

95

2855

 

630

2

600

600-900

2,0-3,3

4,5-6,0

Ä-295

95

3580

 

630

3

6-10

900-1200

2,0-3,3

6,0-9,0

Ä-595

95

3580

 

945

2

6-10

900-1400

1,3-2,2

4,5-6,0

ÄÃ-95

95

2680

530

530

2

600

600-900

2,0-3,3

4,5-6,0

Ä-108

108

2930

 

640

2

6-12

800-1300

1,3-2,5

3,5-5,5

Ä2-108

108

3690

 

640

3

6-12

1200-1800

1,3-2,5

5,0-7,5

Ä5-108

108

3690

 

880

2

6-12

1300-1900

0,8-1,6

3,5-5,5

ÄÃ-108

108

2600

620

640

2

6-12

800-1300

1,3-2,5

3,5-5,5

ÄÊ- 108-I

108

5000

 

975

1,5

3-6

2000-2700

0,3-0,65

0,3-0,65

ÄÊ-108-II

108

3000

 

640

2

6-12

800-1300

1,3-2,5

3,5-5,5

ÄÊ-108-III

108

3000

 

625

2

6-12

500-800

1,9-3,8

3,0-5,0

ÄÃ-155

155

4330

1600

680

3

24-30

3500-4000

2,2-2,7

6,5-7,5

ного и горизонтального бурения, в том числе при зарезке и бурении вто­рых (дополнительных) стволов через окно в эксплуатационной колонне.

При использовании ВЗД в горизонтальном бурении реализуются их преимущества по сравнению с турбобурами, в частности меньшая зависи­мость от диаметра, а также повышенный удельный момент двигателя. Это позволяет сконструировать силовую секцию длиной 1 — 2 м с наружным диаметром, существенно меньшим, чем у турбобура для аналогичных целей.

В 90-х годах НИОКР ВНИИБТ создана новая серия забойных двигате­лей типа ДГ диаметром 60—172 мм (табл. 4.10) для проводки новых гори­зонтальных скважин и бурения дополнительных стволов. При проектиро­вании этой серии двигателей использовался двадцатипятилетний опыт кон­струирования ВЗД общего назначения и в то же время учитывались требо­вания технологии горизонтального бурения.

Основные особенности двигателей серии ДГ:

уменьшенная длина, достигаемая сокращением как силовой, так и шпиндельной секций, при этом силовая секция, как правило, двухшаговая, что обеспечивает необходимую мощность и ресурс РО;

уменьшенный наружный диаметр (108 против 120 мм; 155 против 172 мм), что при сохранении оптимальных характеристик ВЗД, обеспечива­ет надежную проходимость двигателя с опорно-центрирующими элемента­ми в стволе скважины и улучшенную гидродинамическую ситуацию в за-трубном пространстве;

многообразие механизмов искривления корпуса (жесткий искривлен­ный переводник, регулируемый переводник, корпусные шарниры с одной или двумя степенями свободы), что позволяет использовать различные тех­нологии проводки скважин;

возможность размещения на корпусе двигателя опорно-центрирующих элементов;

усовершенствованное соединение ротора и вала шпинделя, гаранти­рующее надежную работу с большими углами перекоса.

Технические характеристики двигателей серии ДГ представлены в òàáë. 4.10.

Двигатели универсального применения

Отечественные двигатели этой модификации охватывают диапазон на­ружных диаметров от 127 до 240 мм и предназначены для привода долот диаметром 139,7 — 295,3 мм
(табл. 4.9). Они создавались на основе много­летнего опыта конструирования турбобуров и в них использовались апро­бированные конструкции опорных узлов шпиндельной секции, резьбовых соединений, элементов соединения валов и др.

Таблица  4.9

Винтовые забойные двигатели для бурения и капитального ремонта скважин (второе поколение двигателей — 80-е годы)

Марка двигателя

Диаметр, мм

Длина, мм

Шаг ста­тора, мм

Число шагов

Расход жидкости, л/с

Крутящий момент, Н’М

Частота вращения,

Перепад давления, МПа

Ä1-54 Ä1-88 Ä1-27 Ä3-172 Ä2-195 Д1-240

54 88 127 172 195 240

1890 3225 5800 6880 6550 7570

222 390 650 850 850 880

2 2 2 2 2 3

1,0-2,5 4,5-7,0 15-20 25-35 25-35 30-50

70-110 800-950 2200-3000 3100-3700 3100-3700 10 000-14 000

3,0-7,5 2,7-5,0 3,3-4,3 1,3-1,8 1,3-1,8 1,2-2,2

7,54,5 2,7-5,0 5,5-8,5 3,9-4,9 3,9-4,9 6,0-8,0

Двигатели универсального применения

 

 

 

V

А-А

Двигатели универсального применения

Рис. 4.11. Винтовой забойный двигатель ДЗ-172:

1 — статор; 2 — ротор; 3 — гибкий вал; 4, 5 — кор­пусные переводники; 6 — корпус; 7 — вал; 8, 9 — осевая и радиальная опоры; 10 — наддолотный пере­водник

В то же время специфические узлы и детали двигателей (рабочие ор­ганы, соединение ротора и выходного вала, переливной клапан) не имеют аналогов и разрабатывались по результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований.

Выпускаемые в России и за рубежом ВЗД выполняются по единой схеме и имеют неподвижный статор и планетарно-вращающиися ротор.

На рис. 4.11 показано устройство двигателя модели ДЗ-172 в продоль­ном и поперечном разрезах. Это типичная конструкция двигателя. Двига­тель состоит из двух секций: силовой и шпиндельной.

Конусные детали секций соединяются между собой замковыми резь­бами, а валы — с помощью конусных, конусношлицевых или резьбовых соединений. Третий узел двигателя — переливной клапан, как правило, размещается в автономном переводнике непосредственно над двигателем или между трубами бурильной колонны.

Силовая секция включает в себя статор 1, ротор 2, соединение ротора и выходного вала 3 и корпусные переводники 4 и 5.

Шпиндельная секция состоит из корпуса 6, вала 7 с осевыми 8 и ради­альными 9 опорами, наддолотного переводника 10.

Кинематические отношения ВГМ

Отличительным параметром ВГМ, во многом определяющим его вы­ходные характеристики, является число зубьев РО, называемое кинемати­ческим отношением i:

i = Z2 — Z1.

Кратность действия, зависящая от кинематического отношения РО равна числу заходов внутреннего элемента Z2 и определяет рабочий объем ВГМ

V = Z2ST,

где S — площадь живого сечения РО.

Кратность действия является основным параметром ВЗД, что наглядно иллюстрируется теоретическими кривыми (рис. 4.10), полученными во ВНИИБТ в 1972 г. и в дальнейшем повсеместно используемыми при обос­новании выбора РО ВЗД.

Отечественные ВЗД имеют многозаходные РО. Зарубежные компании производят двигатели как с однозаходным ротором, так и с многозаходны-ми РО.

Принцип действия ВЗД

Винтовые двигатели относятся к объемным роторным гидравлическим машинам.

Принцип действия ВЗД

Согласно общей теории винтовых роторных гидравлических машин элементами рабочих орга­нов (РО) являются:

1)  статор двигателя с полостями, примыкаю­
щими по концам к камерам высокого и низкого
давления;

2)         ротор-винт,   носящий  название  ведущего,
через который крутящий момент передается ис­
полнительному механизму;

3)         замыкатели-винты,  носящие  название  ве­
домых,  назначение которых уплотнять двигатель,
т.е. препятствовать перетеканию жидкости из ка­
меры высокого давления в  камеру низкого дав­
ления.

В одновинтовых гидромашинах используются механизмы, в которых замыкатель образуется лишь двумя деталями, находящимися в постоянном взаимодействии, — статором и ротором.

Упрощенная схема двигателя показана на ðèñ. 4.8.

При циркуляции жидкости через РО в резуль­тате действия перепада давления на роторе двига­теля вырабатывается крутящий момент, причем винтовые поверхности РО взаимно замыкаясь, ра­зобщают область высокого давления и область низкого Читать далее