Метод разработки бурение, страница 23

При бурении скважины долото вращается либо ротором, вра­щающим бурильную колонну с поверхности земли, либо двигате­лями, которые расположены в нижней части бурильной колонны над долотом. Двигатели могут быть гидравлическими, пнев­матическими или электрическими. К гидравлическим двигателям относятся многоступенчатые турбины, называемые турбобу­рами.

Турбобуры

Впервые в 1923 г. для бурения скважин был применен турбо­бур советского инженера М. А. Капелюшникова. Турбобур пред­ставлял собой одноступенчатую турбину с частотой вращения 2000—2500 об/мин. Для снижения частоты вращения до 200 об/мин использовался планетарный редуктор. В 1935 г. инженерами П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым, М. Т. Гусманом и Р. А. Иоан-песяном были разработаны турбобуры с шарикоподшипниковой и резинометаллической осевыми опорами. С 1946 г. началось широ­кое внедрение турбинного бурения.

Турбобур — забойный гидравлический двигатель, предназначен­ный для бурения скважин в различных геологических условиях. В него входят две группы деталей (рис. VI.1): вращающиеся и невращающиеся. К невращающимся относятся переводник Д кор­пус 2 с кольцами пяты 4, диски статора 6, средняя опора и нип­пель 8. Вращающиеся детали: вал 3, диски роторов 7 и пята 5. Число ступеней турбины колеблется от 100 до 350.

Каждая ступень представляет собой два диска с лопатками: один диск — ротор— укреплен на валу турбобура, второй —ста­тор. Лопатки статора и ротора расположены под углом друг к другу, вследствие чего поток жидкости, поступающей под углом из каналов статора на лопатки ротора, меняет свое направление и воздействует на них. Создаются силы, стремящиеся повернуть на­ходящийся на валу ротор в одну сторону, а закрепленный в кор­пусе диск статора —в другую сторону. Далее поток жидкости из каналов ротора вновь поступает на лопатки статора ниже распо­ложенной ступени, где опять изменяется направление потока. На роторе второй ступени также возникают силы, создающие актив­ный крутящий момент, и т. д.

Буровой раствор, попадая в турбобур, проходит через все его ступени и подводится к долоту. Активный крутящий момент, со­здаваемый каждым ротором, суммируется на валу, а реактивный момент на лопатках дисков статора суммируется на корпусе тур­бобура. Оба момента —активный и реактивный —равны по вели­чине и противоположны по направлению. Реактивный момент пе­редается колонне, а активный долоту. Турбобуры имеют диаметр от 104 до 240 мм с числом ступеней от 25 до 350.

Конструкции турбобуров весьма разнообразные: односекцион-ные, многосекциоппые, высокомоментные, редукторные, шпиндель­ные и укороченные.

Односещионные турбобуры Т12МЗ выпускают диаметрами 240, 212, 195 и 172 мм с числом ступеней 100—120, собранных в одном корпусе. Рсзинометаллическая пята располагается у них в верх­ней части. При бурении наклонных скважин для ориентированного искривления используют более короткие односекционные турбо­буры с числом ступеней 30—60.

     Многосекционные турбобуры типа ТС состоят из двух и более последовательно соединенных между собой секций, каждая из которых соби­рается в отдельном корпусе вместе с валом и имеет 100 и более ступеней. Валы секций соеди­нены конусно-шлицевыми муфтами. У секцион­ного турбобура одна общая опора располага­ется .в нижней секции. Конструктивно нижняя секция отличается от односекционпого турбо­бура тем, что корпус в верхней части снабжен переводником с конической резьбой, а на верх­ней части вала имеется соединительная полу­муфта. Положение роторов относительно статоров регулируется с помощью кольца, установленного между турбиной и осевой пятой.

Шпиндельный турбобур используется с целью уменьшения потерь бурового раствора через нижний подшипник-ниппель при бурении с гид­ромониторными долотами, для которых необхо­димо большое давление раствора при выходе его из турбобура. К нижней части турбобура при­соединяется на резьбе отдельная секция — шпин­дель, имеющая осевую пяту и радиальные под­шипники для снижения потери раствора через зазоры между валом и подшипником корпуса. Шпиндельные турбобуры выпускают диамет­рами 240, 195, 185, 172 и 164 мм.