Метод разработки бурение, страница 28

Наиболее устойчива и эффективна работа турбобура при эк­стремальном режиме. В многоступенчатых турбинах турбобуров экстремальный и оптимальный режимы почти совпадают. Гидрав­лический коэффициент полезного действия турбины определяется потерями мощности при прохождении жидкости в каналах тур­бины. Эти потери в значительной степени зависят от шероховато­сти поверхности лопаток, их формы, утечек в зазорах между дисками турбины и др. Характеристика каждой, конструкции тур­бобура изменяется с изменением расхода жидкости. Так как про­ходные сечения каждой турбины постоянны, скорости потока и окружная составляющая скорости жидкости практически пропор­циональны расходу, следовательно, частота вращения будет про­порциональна расходу, т. е. «=Q.

Мощность, создаваемая потоком движущейся жидкости,

тv² или NQv²

где т — масса жидкости, кг; р-плотность жидкости, кг/м³;  v — скорость потока жидкости, м/с.

Если vQ, тогда

 NQ³.

Так какNQ³, a n  Q ,то

М Q³/ Q Q²,

а перепад давления

N/ Q Q².

Нагрузка на осевую опору

Осевая нагрузка на пяту турбобура определяется силой гид­равлического напора Т, действующей на ротор, весом ротора тур­бобура и долота G и реакцией забоя R:

Р=Т+G-R

Вес ротора турбобура и долота определяется по справочным данным. Величина нагрузки на забой, а следовательно, реакция забоя R выбирается бурильщиком в зависимости от условий бу­рения. Наибольшее гидравлическое усилие действует на пяту в мо­менты запуска турбобура и при проработке ствола скважины, когда нагрузки на долото малы. При очень высоких нагрузках на долото на пяту действует сила снизу вверх и имеет условно от­рицательное значение. Из приведенного выше выражения видно, что если сумма силы Т и веса ротора турбобура и долота G равна нагрузке на забой R, то пята практически разгружена и в этом случае ее износ минимален.

Рис. Характеристика тур­бины турбобура при постоянном расходе жидкости Q

              Сборка и регулирование резинометаллической пяты

Основные условия сборки многоступенчатой резинометалличе-ской пяты — обеспечение равномерности распределения нагрузки между отдельными дисками и сохранение люфта турбобура для обеспечения нормальной работы многоступенчатой турбины.

Люфт турбобура — расстояние, на которое может переме­щаться вдоль оси вал в собранном турбобуре. При затянутых де­талях ротора и статора люфт турбобура равен люфту пяты — за­зору между подпятником и диском пяты (наименьшему среди всех ее ступеней). Величина люфта турбобура обычно превышает 2 мм. Люфт турбины — наибольшее расстояние, на которое может перемещаться без пяты вдоль оси ротор турбины относительно статора. По мере износа пяты ее люфт увеличивается и возникает опасность соприкосновения дисков ротора и статора. При сборке необходимо обеспечить запас на осевое перемещение ротора, зави­сящий от величины люфта турбины и его распределения.

Высоты дисков ротора и статора отклоняются от их номиналь­ных значений вследствие неточности изготовления, остаточных деформаций при затяжке статора в корпусе и ротора на валу, а также в связи с износом торцов при проворачивании. При от­клонениях в размере (длина турбобура) люфт турбины может ис­чезнуть, поэтому перед сборкой турбины проводят контрольные сопоставления высот стопок по 10—12 дисков ротора и статора, устанавливаемых на контрольной плите.

Если разница высот стопок превышает величину, обусловлен­ную инструкцией (обычно 0,1 мм), диски перекомплектовывают. В турбобурах некоторых типов статор закрепляется в корпусе на конической резьбе. В этом случае для обеспечения упора торца резьбового соединения при закрепленной и упругодеформированной системе статоров в цепь деталей статора включается регули­ровочное кольцо резьбы. Высота его определяется при сборке.

Эксплуатация турбобуров