Классификация способов вращательного бурения

И.М. Губкина
5. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ДОЛОТА
Фрагменты презентации

арматуры (ПФА) и частично свинчивания труб.
ВСП должны оснащаться БУ для

бурения скважин (Правила, п. 2.5.8):

• с глубины более 4500 м;
• с ожидаемым содержанием в пластовом флюиде сероводорода свыше 6% (объемных);
• наклонно направленных с радиусом кривизны менее 30 м;
• горизонтальных с глубиной по вертикали более 3000 м и горизонтальным положением ствола более 300 м.

талевого блока грузоподъемностью 200 т;
• силового блока, выполняющего функции ротора

и вертлюга;
• трубного манипулятора со встроенным трубным ключом;
• системы ПФА;
• гидроэлеватора;
• траверс (верхней и нижней) с соединительными штангами;
• гидростанции и пульта управления.

25-27 м, а не "однотрубками", чем исключается два наращивания из

трех - достигается значительная экономия времени
• возможность (при необходимости) производить СПО с вращением колонны труб и с циркуляцией в скважине даже при большом угле наклона, чем уменьшается вероятность прихватов
• возможность быстрой и надежной герметизации скважины встроенной в привод ПФА (двумя шаровыми кранами) в процессе бурения и при СПО

энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использована

многоступенчатая осевая турбина лопастного типа.

- наружный обод ротора и статора
2, 3 - лопатка ротора

и статора
4, 6 - внутренний обод ротора и статора

Паз для закрепления на валу

осевая опора
4 - комплект ступеней турбины (100–120 в турбобуре Т12М3)

5 - вал (сплошной в верхней части и полый ниже турбинок)
6 - две промежуточные резинометаллические радиальные опоры
7 - ниппель (закрепляет опорные элементы осевой опоры и статоров в корпусе турбобура, герметизирует зазор между валом и нижней частью корпуса, центрирует нижний конец вала)

максимальная мощность;
n - частота вращения;
nэ, nх, nо - частота вращения,

соответственно на экстремальном (при Nэ) , холостом и оптимальном (при ηо) режимах;
ηо - максимальный КПД

М - крутящий момент;
N - мощность
р - перепад давления
η - КПД

валу турбобура

Потери энергии:
• объемные
• гидравлические
• механические
Объемные потери

- не вся промывочная жидкость, поступающая в турбобур, проходит через лопатки турбин. Оцениваются объемным КПД - ηо

турбобура
Гидравлические потери - несовершенство аппарата самой турбины. Характеризуются гидравлическим КПД

- ηг.
Часть механической мощности расходуется на преодоление внутренних сопротивлений (трение в пяте, радиальных опорах и т.п.). Эти потери мощности учитываются механическим КПД - ηм.
Коэффициент полезного действия турбобура
η = ηоηгηм = 0,5–0,6

из двух и более последовательно соединенных между собой секций.
Соединение

секций в турбобур производится непосредственно на буровой.
Корпуса секций соединяются переводниками на конической резьбе, валы секций - с помощью муфт.

в сочетании с перепускным клапаном (высокомоментные турбобуры серии А: А6Ш,

А7Ш, А9Ш и др.)
Сбрасывание части жидкости через перепускной клапан при повышении давления сверх некоторого предела позволяет ограничить частоту вращения вала турбобура.
2. Использование решеток гидроторможения (турбобуры серии АГТ: А6ГТ, А7ГТ, А9ГТ) с гидродинамическим торможением.
Решетки гидроторможения поглощают часть крутящего момента, развиваемого турбиной.
Частота вращения вала турбобура снижена до 250–300 об/мин.

вращения.
Маслонаполненный редуктор (многорядная планетарная передача в герметизированном корпусе) позволяет

снизить частоту вращения вала турбобура (серия ТР) при его устойчивой работе до 130–170 об/мин.

редуктор-вставка
Е - долото 1 - соединительная полумуфта 2 - радиальная опора
3

- клапан
4 - лубрикатор
5 - уплотнение
6 - роликоподшипник
7 - входной вал
8 - планетарная передача
9 - выходной вал
10 - корпус

Промывочная жидкость

Масло

с отбором керна. Грунтоноска размещена в полом валу турбобура. Поднимается

внутри БК с помощью захватного приспособления (шлипса), подвешенного на конце каната.

Турбинный отклонитель (ТО) для искривления скважины. Включает секцию турбобура и шпиндель, соединенные изогнутым переводником (угол 0°30'–1°30’). Валы турбобура и шпинделя соединены кулачковой муфтой.

большого диаметра (от 394 до 2600 мм). Включает от двух

до четырех турбобуров, соединенных траверсами.
Если агрегат вращается с поверхности ротором, способ бурения называется роторно-турбинным.

1 - переводник, 2 - траверса, 3 - турбобур,
4 - хомут, 5 - груз, 6 - долото

6

корпус
2 – ротор
3 – вал
4, 5 – осевой и радиальный

подшипники
6 - долото

статор
4 - ротор
5 - карданный вал
6 - корпус шпинделя
7 – торцовый сальник
8

- многорядный радиально-упорный подшипник
9 - радиальная резинометаллическая опора
10 - вал шпинделя

винтового двигателя
Заштрихованы шлюзовые камеры высокого давления

Б
А

винтовым модулем (ТНВ)
ТНВ-195:
Расход жидкости 20-28 л/с
Частота вращения вала
80-270 об/мин
Момент

силы на валу
3000-5500 Н•м
Перепад давления 6,5-8,2 МПа

качения, размещенные в трубном корпусе.
Пакеты магнитопроводной стали статора разделены

пакетами немагнитопроводной стали в местах расположения радиальных шариковых опор ротора.
Пакеты ротора с алюминиевой обмоткой насажены на полом валу двигателя.
Внутренняя полость двигателя заполнена изоляционным маслом.

к статору
12 - статор
16 - ротор
22 - корпус шпинделя
35

- вал шпинделя
36 – переводник на долото

работы практически не зависит от свойств циркуляционного агента
• токоподвод к

электробуру является каналом связи, позволяющим использовать забойные системы контроля режима работы породоразрушающего инструмента и непрерывно следить за направлением ствола скважины
• все детали работают в среде, изолированной от промывочной жидкости, он меньше подвержен абразивному износу и его рабочая • характеристика остается практически неизменной в течение всего срока работы