SU977670A1 - Агрегат реактивно-турбинный - Google Patents

Description

(54) АГРЕГАЧ РЕАКТИВНО-ТУРБИННЫЙ

Изобретение относитс  к бурению скважин большого диаметра, а имен- v но к ре актив но-турбинным агрега.там

Известны агрегаты реактивно-турбинного бурени , включающие турбобуре , с перевод ни к aivM вала и долота. При реактивно-турбинном бурении скважин большого диаметра долота совершают вращение вокруг оси агрегата. Простота осуществлени  реактивно-турбинного способа, возможность использовани  серийных забойных двигателей, долот, бурильных труб обеспечивают широкое распространение способа РТБ в различных област х народного хоз йстваГ } .

Однако агрегаты РТБ имеют высокую частоту вращени  долот, привод щую к их преждевременному износу.

Отсутствие запаса реактивного момента, необходимого дл  преодолени  в переносном вращении сил инерции массы агрегата, момента сил трени  в вертлюге и сопротивлени  ,агрегата и колонны труб в жидкости, заполн ющей ствол, приводит к ограничению осевых нагрузок на долота, а следовательно, и к снижению производительности при бурении и к перерасходу долот.

Эти недостатки определ ютс  тем, что из-за отсутстви  достаточных сил гидравлического сопротивлени  вращению подвижных частей турбобура (вала ипереводника ) и долота, последнее вращаетс  с частотой, близкой к частоте холостого вращени  (сопротивление жидкости вращению долот невелико, особенно долот малого

10 размера). Приработе турбобуров в таком режиме реактивный момент агрегата невелик и часто бывает недьстаточным дл  устойчивого вращени  агрегата . Значительно снизить частоту

15 вращени  долот путем увеличени  нагрузки на забой невозможно,так как при увеличении нагрузки на забой реактивный момент увеличиваетс , но соответственно увеличиваетс  и

20 со1 отивление переносному вращению агрегата.

Известен также агрегат реактивно-турбинный , включающий турбобуры, соД1ержаздие статоры и роторы, пере25 водники валов и долота, наружные поверхности валов турбобуров имеют продольные лопастй| 2J.

Сопротивление жидкости вращению в нем долота и особенно переводника

30 с лопаст ми вли ет на величину и характер изменени  полного реактивно го момента на забойном агрегате. Бла годар  этому еще до соприкосновени  долота с забоем удаетс  преодолеть инерцию агрегата и закручиваемой им жидкости. Наличие сил сопротивлени  жидкости позвол ет сместить режим максимума забойной мощности к тормозному режиму турбины и реализовать на бурение повышенную величину вращающего момента. Св занна  с этим возможность повы шени  осевой нагрузки и ограничени  скорости вращени  долота способствует увеличению производительности до-, лот агрегета. Однако величина сопротивлени  пер водника с продольными ребрами вращению в жидкасти невелика и не может обеспечить оптимальную частоту враще ни  долота и величину реактивного мо мента. Величина сопротивлени  ограничена габаритами рёбер (длина ребер определ етс  длиной переводника вала а ширина зависит от диаметра перевод ника и долЬта). . Цель изобретени  - повышение эффективности работы агрегата за счет обеспечени  возможности увеличени  осевой нагрузки на долота. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в агрегате реактивно-турбин ном, включающем турбобуры, содержащие статоры и роторы, ,переводники валов, долота, внутренн   поверхность переводников валов выполнена в виде винтовой поверхности, направление подъема которой противоположно направлению .профил  лопаток роторов турбобуров. На фиг. 1 изображен реактивно-тур бинный агрегат, общий вид на фиг.2разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - номограмма совместной работы турбобура и узла дл  гидpaвJШчecкoгo сопротивлени . Реактивно-турбинный агрегат включает турбобуры 1, содержащие статоры и роторы, к валам которых через переводники 2 прикреплены долота 3. Внутренн   поверхность переводников выполнена в виде винтовой поверхности 4, направление подъема которой противоположно направлению профил  лопаток роторов и представл ет собой узел дл  гидравлического сопротивлени . На фиг. 3 изображены в систеие- .координат Mj(p(N)-n, где крут щий момент на валу турбобура, N - мощность, п - частота вращени  вала турбобура, следующие характерис тики; турбобура 5, узла дл  гидравлического сопротивлени  6 , турбобура с узлом дл  гидравлического сопротивлени  7... Реактивно-турбинный агрегат работает следующим образом. Агрегат спускают к забою (долота отсто т от забо  на 1-3 м) и под давлением подают рабочую жидкость в турбобуры 1. Валы турбобуров переводники 2 вала и долота 3 начинают вращатьс  вокруг собственных осей. Если узла дл гидравлического сопротивлени  нет, то каждое долото агрегата вращаетс  с частотой равной частоте холостого вращени  Пу (.крива  5 на фиг.З). Наличие узла дл  гидравлического сопротивлени  Сего характеристика - крива  6,1 , выполненного в виде винтовой поверхности , уменьшает частоту вращени  долота до величины Иу/2 {кри- (крива  7)- Этоуменьшение частоты происходит в основном за счет того, что направление подъема винтовой поверхности 4 переводника 2 противоположно направлению профил  лопаток роторов , т.е. поток рабочей жидкости, протекающий по внетреннему каналу переводника вала воздействует на винтовую поверхность и стремитс  вращать переводник вала в направлении, обратном направлению-вращени  роторов турбобура и долота. При угле подъема винтовой поверхности 4 в пределах 30-50 получаетс  оптимальное соотношение между величинами тормозного момента и величиной перепада давлени  рабочей жидкости в переводнике вала турбобура. Таким образом, еще до соприкосновени  долот с забоем на корпусе агрегата по вл етс  реактивный момент, равный по величине моменту М Сесли в агрегате К турбобуров суммарный реактивный момент равен k-Mo)- Под действием этого момента агрегат преодолевает свою инерцию и начинает вращатьс  вокруг собственной оси. Далее опускают агрегат до соприкосновени  долот с забоем и начинают бурение. Режим максимальной мощности на долоте, определ ющий рациональный режим бурени , характеризуетс  частотой вращени  долота п ,значительно меньшей, чем номинальна  частота Пр турбобура без тормозного узла. Момент Мр, соответствующий максимальной мощности больше номинального момента Мр турбобура. Следовательно, на всем диапазоне изменени  момента на долоте от -до на корпусе агрегата, кроме реактивного момента, развиваемого за счет загрузки долота осевой нагрузкой действует также дополнительный реактивный момент обратный по знаку, но равный по величине моменту, развиваемому на узле дл  гидравлического сопротивлени , что позвол ет больше нагружать долота осевой нагрузкой без бо зни остановить вращение агрегата.

Таким образом, применение в реактивно-турбинном агрегате переводника вала, внутренн   поверхность которого Еьшолнена в виде винтовой поверхности , направление подъема которой противоположно направлению профил  лопаток роторов турбобура, позволит снизить частоту вращени  долот и повысить производительность труда за счет увеличени  реактивного момента и осевой нагрузки на забой.

Особенно эффективно примен ть предлагаемый агрегат при бурении штыревыми долотами, так как при сниженных частотах вращени  долот уменьшатс  сколы штырей и увеличитс  проходка на долото.

Claims (2)

1. Реактивно-турбищное бурение. Труды ВНИИБТ, вып. ХУШ, М., Недра , 1967, с.52.

2. Там же, с.24,. рис.3 (прототип)

фиг2