Буровые долота. Турбобуры
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
ГЛАВА 4 ТУРБОБУРЫ § 17. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ Турбобур, предназначенный для вращения долота при бурении скважин, представляет собой многоступенчатую гидравлическую турбину, приводимую в движение потоком промывочной жидкости от бурового насоса. Каждая ступень турбины (рис. 4.1) состоит из двух лопастных систем: неподвижной (статор) и вращающейся (ротор). В  статоре поток жидкости подготовляется для работы в роторе: скорость c0 увеличивается до с1 и изменяет направление. В каналах ротора, лопасти которого наклонены к лопастям статора в противоположном направлении, скорость восстанавливается по величине и направлению (c2=c0). Затем жидкость входит в следующую ступень, где процесс повторяется.При изменении скорости в межлопастных каналах (и соответствующего импульса потока) возникает сила, с которой поток действует на лопасти, суммируясь во всех ступенях в виде общего крутящего момента. Крутящий момент в статоре воспринимается корпусом турбобура, жестко связанным с бурильными трубами. Равный, но противоположно направленный крутящий момент, действующий в роторе, через вал турбобура передается долоту. В отличие от других гидравлических турбин, применяемых главным образом для вращения вала электрогенератора и выполняемых, как правило, одноступенчатыми, турбобур, подобно газовым и паровым турбинам, является многоступенчатым. Это объясняется тем, что ограничены значения трех следующих факторов, от которых в прямой зависимости находится крутящий момент: 1  ) расход жидкости, назначаемый по условиям технологии бурения, не может быть увеличен из-за чрезмерного возрастания давления в циркуляционной системе и на выкиде бурового насоса;2) диаметр турбины ограничен размером ствола скважины; 3) частота вращения вала турбины, жестко связанного с долотом, задается режимом бурения применительно к типу используемых долот и не может быть произвольно увеличена. Большое число ступеней турбины позволяет при ее малом диаметре (100—250 мм), сравнительно малом расходе жидкости (до 50 л/с) и частоте вращения вала 5—15 об/с создать высокий (до 4 кН * м) крутящий момент. В разных моделях турбобуров применяется от 100 до 350 ступеней. При большом числе ступеней значительно увеличивается длина турбобура. Такие турбобуры для удобства изготовления и монтажа выполняют из двух-трех секций. По направлению течения жидкости в лопастных системах турбобур относится к прямоточным турбинам. Как в статоре, так и в роторе жидкость движется вдоль оси турбины, не приближаясь к ней и не удаляясь от нее. Для сравнения укажем, что на гидроэлектростанциях применяют также радиальные, осевые, радиально-осевые и тангенциальные турбины, название которых указывает направление движения жидкости в лопастном аппарате ротора. Их устройство приспособлено к различному характеру питания турбины естественными водными потоками. Устройство односекционного турбобура показано на рис. 4.2. Он состоит из деталей двух систем: вращающейся — ротора и не вращающейся — статора. К ротору относятся вал с насаженными на нем рабочими колесами, вращающимися частями опор и крепежными деталями. Систему статора составляют корпус с переводником, направляющие колеса, неподвижные части опор и ниппель. Крепление деталей на валу и в статоре — силами трения, действующими по торцам деталей при затяжке резьбовых соединений роторной гайки и ниппеля. Ротор фиксируется относительно статора при помощи осевой и радиальных опор. Для регулировки взаимного положения лопастных систем ротора и статора служит кольцо 11, расположенное между статором и подпятником. |