Конструктивные особенности винтовых забойных двигателей

 

Схема винтового забойного двигателя

 

 

переливной клапан

переливной клапан состоит из поршня, муфты, пружины и т.д. Клапан имеет два положения:”открыто” и “закрыто”. При спускоподъемных операциях он находится в положении “открыто”.Проходные каналы связывают затрубное пространство и

бурильную колонну для обеспеченияциркуляции раствора и для предотвращения выброса бурового раствора на ротор во времяспускоподъемных операций. При прохождении бурового раствора через устье клапана создаетсядифференциальноедавление на концевых отверстиях, обеспечивающее толкающее усилие.Когда такое давление превышает усилие пружины и статическое трениепоршень переливной клапан опускается и пропускные каналы закрываются.При этом буровой раствор направляется в двигатель. Энергия давленияпреобразуется в механическую энергию. Когда буровойнасосостановлен или когда значение производительности недостаточно,дифферен циальное давление недостаточно для превышения усилияпружины и она возвращает поршень в положение “закрыто”.

Безопасный переводник

Для повышения эксплуатационной безопасности установлен безопасный переводник. В случае разрушения корпуса ВЗД или разворота резьбового соединения ниже ловильного устройства во избежание оставления части двигателя на забое используется данное устройство.

 

Рабочая пара

Рабочая пара состоит из двух частей. Статор представляет собой трубу с покрытием из эластомера BunaN. Резиновая полость в статоре имеет спирально винтовую форму. Ротор представляет собой стержень спиральновинтовойформы из прочногостального сплава с прочным хромовым покрытием для снижения трения и абразивного воздействия при вращении. Форма и размер ротора истатора обеспечивают надежный контакт. Точкивзаимного контакта образуют герметичный спиральный канал по оси двигателя. При вращении ротора в статорегерметичная полость перемещается, обеспеч иваяпреобразование энергии. Это представляет собойосновной принцип действия винтового двигателя. Роторы забойных двигателей имеют различный заходлопастей. В целом, двигатель с однозаходной лопастьюимеет преимущества в высокой скорости и более низкомкрутящем моменте; многозаходные лопастные двигателиимеет низкую скорость и высокий крутящий момент. Рабочее значение крутящего момента двигателей пропорционально перепаду давления на двигателе. Таким образом, выходное значение крутящего моментаконтролируется давлением на буровом насосе (давлениециркуляции + дифференциальное давление на двигателе).Дифференциальное давление на двигателе не должнопревышать установленных значений для предотвращенияпреждевременного износа забойного двигателя. Теоретически скорость вращенияпрямопропорциональна объему жидкости, поступающейв спиральную полость. Контроль входного объемажидкости обеспечивает контроль скорости вращения. Для повышения производительности двигателя без увеличения скорости вращения роторнекоторых забойных двигателей имеет полость со штуцером. Это позволяет увеличить производительность забойногодвигателя, но при этом скорость вращения двигателя снижается вместе с увеличением нагрузки на долото (нелинейно). Следует уделить внимание соответствующему выбору и режиму

 

 

 

Зависимость числа выступов и впадин ротора и статора

Тип винтового забойного двигателя зависит от заходности статора и ротора. Число впадин на статоре всегда на одну больше чем число выступов на роторе. Чем меньше число выступов на роторе, тем выше частота вращения ротора, но меньше крутящий момент пары. Чем больше число выступов на роторе, тем меньше частота вращения ротора, но больше крутящий момент пары.

На схеме показан вид сочленения нескольких типов ВЗД.

 

Каждая впадина статора образует группу герметичных полостей. Чем больше заходность пары,тем больше перепад давления на рабочей паре. Выходной крутящий момент пары и перепад давления на паре прямо пропорциональны.

 

Отношение заходности статор/ротор

 

 

 

Разница между средним диаметром выступов ротора и средним диаметром впадин статора

называется натягом пары.Рабочее состояние пары считается нормальным, если натяг не превышает 0,022 дюйма, если

больше, то может произойти заклинивание пары. При работе двигателя в скважинах с высокой температурой надо помнить о тепловом расширении резины обкладки и соответственно уменьшать величину натяга пары. Резина статора обкладки двигателя имеет два типа: стандартный бутадиен нитрильный каучук - температура применения до 120°С, и другой тип - использованиеперенасыщенного бутадиен-нитрильного каучука, температура применения до 150°С.

 

Карданный вал

Карданный вал соединяется с нижней частью ротора и с верхней частью ведущеговала и служит для передачи вращения от двигателя к ведущему валу и долоту. Она также компенсирует угловую несоосность эксцентрического движения ротора иконцентрического движения ведущего вала. Гибкость компановки достигается применением двух противоположных соединений универсального типа.

 

Шпиндельная секция

Шпиндельная секция в не только передает крутящий момент и скорость вращения двигателя надолото, но также принимает на себя осевые и радиальные нагрузки, возникающие в процессе бурения. Основная структура компоновки представляет собой группу подшипников. Компоновка ведущего вала гидравлических забойных двигателей имеет различную структуру.Стандартная Шпиндельная секция имеет верхний инижний подшипники из карбида вольфрама, группу нажимных шарикоподшипников между ними, что обеспечивает приемистость к нагрузке и длительность срока эксплуатации.Герметичный ведущий вал имеет сходную структуру. Такая конструкция обеспечивает увеличение межремонтного срока эксплуатации двигателя за счет применения сальниковых уплотнителей, благодаря чему работа Шпиндельная секция происходит вгерметичных условиях, и изолирует этот узел от попадания промывочной жидкости.Верхний и нижний радиальный подшипник компоновки ведущего вала забойного двигателя изготовлены из сплава CC. В середине расположены нажимные плоские подшипники PDC с высокой переносимостью нагрузки и длительным сроком эксплуатации.

 

 

Регулятор угла

Управляемый забойный двигатель состоит из следующих элементов и узлов: Забойный двигатель с изогнутым переводником (Его верхняя часть оснащена переводником с заданным углом, угол задаётся производителем в соответствии стребованиями клиента); Забойный двигатель с муфтой изменения угла (Корпус универсального вала одиночноизогнутый. Угол изгиба корпуса задаётся клиентом. Положение точки изгиба может размещаться в верхней или нижней части изогнутого корпуса. В целом, для одного и того же угла расстояние выноса нижней точки изгиба невелико и степень набора высока. Точка изгиба может располагаться в верхней части корпуса без специальных требований). Двойной изогнутый корпус с одним направлением (Корпус универсального вала имеет два угла изгиба в одном направлении). Двойной изогнутый корпус с разными направлениями (Корпус универсального вала имеет два угла изгиба в разных направлениях. Нижний угол искривления вдвое превышает верхний угол искривления. Такая конструкция имеет большой угол искривления и малое отклонение).Изогнутый переводник и корпус с большим отклонением и одним направлением (Кривой переводник устанавливается в верхней части, а корпус универсального вала имеет один изгиб).

 

изменения угла перекоса корпуса

 

 

Угол регулятора угла можно изменять от 0° до 3°.