Турбобур

Турбобур — это разновидность бурового оборудования, гидравлический забойный двигатель, в котором гидравлическая энергия потока промывочной жидкости (бурового раствора) преобразуется в механическую энергию вращения вала, соединенного с породоразрушающим инструментом (буровым долотом). Рабочим органом, в котором происходит преобразование энергии, служит многоступенчатая турбина осевого типа.

Турбобур, забойный гидравлический двигатель для бурения глубоких скважин преимущественно на нефть и газ. На первом этапе турбинного бурения (1924-34) применялся турбобур, изобретённый в СССР в 1922 М. А. Капелюшниковым совместно с Н. А. Корневым и С. М. Волохом. В этом турбобур высокооборотная одноступенчатая турбина передавала вращение долоту через планетарный, заполненный маслом редуктор.

1 Обзор существующих конструкций

Турбобур представляет собой забойный гидравлический двигатель с многоступенчатой турбиной. Гидравлическая энергия потока бурового раствора приводит во вращение вал, соединенный с валом шпинделя и долотом. Для различных условий бурения отечественная промышленность выпускает турбобуры, различающиеся по диаметру, числу секций, расположению и конструкции опор, устройству турбинных аппаратов. Унифицированная секция турбобура, применяемая для одно- и многосекционных турбобуров, не имеет осевой опоры, а осевые нагрузки воспринимаются опорой, расположенной в шпиндельной секции.

...

2 Анализ работы оборудования

В зависимости от требований бурения применяют турбобуры диаметром от 127 до 240 мм с числом ступеней от 52 до 369, длиной от 8,8 до 26 м. Для удобства монтажа и перевозки турбобуры выполняются из отдельных секций (до четырех) длиной 6—10 м каждая, соединяемых между собой на буровой перед спуском в скважину.

Односекционные турбобуры типа Т12МЗ изготовляют диаметрами 240, 195 и 172 мм с числом ступеней 98—106, собранных в одном корпусе. Они снабжены резинометаллической осевой опорой, расположенной в верхней части корпуса.

...

3 Обоснование основных параметров

Турбина турбобура является преобразователем гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию вращения вала.

Турбина современного турбобура является многоступенчатой, осевого типа и состоит из системы статоров и системы роторов. Как правило, система статоров связана с корпусом, а система роторов — с валом турбобура.

При постоянном значении расхода бурового раствора через турбину развиваемый ею крутящий момент определяется по формуле Эйлера

...

4.1 Проектирование характеристики турбобура

Для эффективного применения турбобура необходимо правильно спроектировать его энергетическую характеристику. При этом следует руководствоваться следующими общими положениями.

1. Надежный контроль за режимом работы турбобура в процессе бурения возможен при режиме, когда механическая скорость проходки максимальная. Как правило, этот режим совпадает с экстремальным режимом работы турбобура или располагается в непосредственной близости в правой зоне кривой мощности. Таким образом, все расчеты характеристики турбобура имеет смысл вести для экстремального режима работы или режимов, близких к нему.

...

4.2 Расчеты вала и корпуса турбобура на прочность

Прочностные расчеты всех деталей турбобура можно выполнить известными методами, если определены нагрузки, действующие на турбобур при его работе на забое. Будем считать, что статические нагрузки, а также динамические, возникающие от продольных и крутильных колебаний, достаточно изучены. Следовательно, необходимо определить напряжения, обусловленные поперечными колебаниями, и оценить запас длительной прочности с учетом статической и всех видов динамической нагрузок.

...

5 Техническое обслуживание и правила эксплуатации

Понятно, что в одной конструкции все или большую часть этих требований воплотить очень сложно. В то же время для одного и того же диаметра целесообразно иметь возможно меньшее количество типов турбобуров.

Каждый новый турбобур, получаемый с завода, перед отправкой на буровую проходит проверку в турборемонтном цехе предприятия бурения. Проверяются крепления гайки, переводки, ниппеля и вращение вала. Турбобуры снабжаются предохранительным колпаком на валу и заглушкой в переводнике во избежание засорения и засорения и порчи турбины во время транспортировки и хранения.

...