Основы строительства нефтяных и газовых скважин (Винтовые забойные двигатели). реферат стройка. Реферат на тему " Винтовые забойные двигатели"

• Название: Реферат на тему " Винтовые забойные двигатели"
• Анкор: Основы строительства нефтяных и газовых скважин (Винтовые забойные двигатели
• Дата: 11.01.2020
• Размер: 412.15 Kb.
• Имя файла: реферат стройка.docx
• Тип: Реферат; #103582
• страница: 1 из 2

Российский государственный университет имени И.М. Губкина

Реферат на тему:
“Винтовые забойные двигатели”.

Выполнил студент: Банцеев Н.П.

Группа РН-18-05, факультет РНиГМ

Москва 2019

Оглавление

Введение 1

История создания винтовых забойных двигателей 1

Конструкция ВЗД 3

Двигательный узел 3

Рабочие органы ВЗБ 4

Принцип действия ВЗД 6

Классификация двигателей по их назначению 8

Введение

История создания винтовых забойных двигателей

СССР является родиной турбинного бурения. Первый промышленный образец был изготовлен еще в 1922—1923 гг. Это был редукторный турбобур с одноступенчатой турбиной, начиная с 40-х годов основных техническим средством для бурения скважин являлся многоступенчатый турбобур. Широкое распространение турбинного бурения позволило получить высокие темпы роста добычи нефти и газа.

Однако с увеличением средних глубин скважин, совершенствования долот и технологии роторного бурения отечественная нефтяная промышленность стала отставать по показателю проходки за рейс от мирового уровня. Так в 1981—1982 годах средняя проходка за рейс в США составляла 350 м, в то время как в СССР она не превышала 90 м. Такое отставание от США было связано с характеристикой турбобуров, которые не позволяли получать частоту вращения менее 400—500 об/мин с обеспечением необходимого крутящего момента и уровня давления насосов, и как следствие было невозможно применять современные низкооборотные шарошечные долота. И перед нефтяной промышленностью СССР встал вопрос о переходе на технологию низкооборотного бурения.

Роторное бурение хоть и применялось, но технологически сильно отставало от мирового уровня: не имелось бурильных труб и буровых станков высокого технического уровня. Таким образом было принято решение о создании низкооборотного забойного двигателя для замены турбобуров. Работы по созданию опытных образцов винтовых забойных двигателей (ВЗД) начались в США и СССР в середине 60-х годов. В США первые ВЗД были альтернативой турбобурам для наклонно-направленного бурения, а в СССР они служили средством для привода низкооборотных долот.

В последние годы в технике и технологии бурения скважин произошли значительные изменения: появились новые технологии в наклонно-направленном бурении (бурение горизонтальных участков, бурение дополнительных стволов из ранее пробуренных скважин), распространение долот типа PDС, новейшие телеметрические системы для контроля забойных параметров во время бурения и др. И если раньше ВЗД рассматривались только как альтернативу турбобурам и их перспектива оценивалась неоднозначно, то сейчас в силу свои уникальных характеристик ВЗД стали основной частью современных технологий. В 2010 году в России выполнено ¾ всего объема бурения и ремонта скважин при помощи ВЗД, и они были взяты на вооружение практически всеми российскими и зарубежными нефтегазовыми и сервисными компаниями.

Конструкция ВЗД

Двигательный узел

Двигательная секция ВЗД - основной силовой компонент двигателя и поэтому определяет его основные технические характеристики, такие как мощность, крутящий момент, КПД и частота вращения ротора. Состоит из роторного механизма в виде корпуса (статора), внутри которого закреплена эластомерная вставка с винтовой поверхностью, за которую зацепляется ротор и затем под давлением подаваемой жидкости начинает вращаться.

Эластичная оболочка позволяет разделить две полости камер с высоким градиентом давления. Она изготавливается из износостойкой резины, которая пластична, но в то же время способна выдерживать значительные силы трения при попадании абразивных частиц на её поверхность.

Ротор имеет конструкцию похожую на сверло, но с высокопрочным износостойким покрытием, так как предназначен для передачи крутящего момента. Его изготавливают из высокопрочной легированной стали.

Количество зубьев у него меньше на одну единицу, чем у статора. Двигательный узел выполняют с определённым натяжением зубчатого зацепления, который зависит от параметров рабочей жидкости, свойств эластомера, температуры эксплуатации, а также других характеристик. От того, насколько точно они будут подобраны зависит прочность двигателя в целом и его ресурс работы.

На ресурс работы рабочей пары влияют следующие факторы:

1. 
   Присутствие в рабочей жидкости абразивных твёрдых частиц и дополнительных примесей.
   
2. 
   Использование в составе жидкости веществ, которые разъедают эластомер или изменяют его механические свойства. К ним относятся: соли, жидкость с высоким содержанием нефтепродуктов, хлориды, кислоты и соли.
   
3. 
   Превышение допустимых норм по температурным условиям в точке забоя, которые могут влиять на эластомер.
   
4. 
   Недостаточный прогрев рабочей пары при старте двигателя.
   
5. 
   Использование неправильного натяжения статор-ротор.
   

Рабочие органы ВЗБ

Винтовой забойный двигатель состоит из следующих рабочих органов:

• 
  шпиндельного узла;
  
• 
  регулятора угла.
  

Шпиндельный узел является вторым по важности конструктивным элементом двигателя. Он предназначен для передачи крутящего момента от рабочей пары рабочему инструменту для разрушения плотных пород грунта. При этом он способен выносить значительные осевые нагрузки, вызванные не только необходимостью передачи крутящего момента, а и силу трения о стенки креплений при угловом или горизонтальном бурении.

Шпиндельный узел представляет собой корпус с двумя опорами (радиальной и осевой), на которых закреплён вал. Вращение ротора передаёт крутящий момент посредством торсиона или карданного вала на вал шпиндельного узла, который начинает вращаться и передавать момент уже рабочей части.

Данный узел может быть выполнен в двух конструктивных исполнениях:

1. 
   Открытом, когда рабочие узлы смазываются рабочей жидкостью.
   
2. 
   Закрытом или герметизированном. Все рабочие элементы находятся в масляной ванне под давлением до 20 атм., которое выбирается таким, чтобы значительно превышало давление окружающей их среды.
   

Бурение винтовыми забойными двигателями под углом может быть осуществлено только при помощи регулятора угла. Он представляет собой сложный механизм, который состоит из верхнего и нижнего переводников, сердечника и зубчатой муфты.

По сути, он немного напоминает по конструкции карданный вал, но из-за тяжёлых условий эксплуатации и необходимости обеспечения определённой функциональности он был существенно усложнён. Все детали изготавливаются из прочной твердосплавной стали, с выполнением армирования поверхностного слоя.