Модульные турбинно-винтовые двигатели типа ТВД

Модульные турбинно-винтовые двигатели типа ТВД, разработанные ВНИИБТ, являются новой концепцией забойного привода породоразрушающего инструмента.

Они могут выполнять также функции забойного привода керноотборных устройств для бурения с отбором образцов породы (керна) и двигателя-отклонителя (при замене обычного шпинделя на шпиндель-отклонитель).

Эти двигатели выпускаются наружными диаметрами 195; 240 мм и применяются при бурении скважин в сочетании с шарошечными (всех типов и серий), лопастными и алмазными, в т. ч. армированными алмазнотвердосплавными пластинами (АТП), долотами и бурильными головками соответствующих диаметров, обеспечивающих минимальный техологически требуемый зазор между корпусом двигателя и стенками скважины.

Турбннно-винтовой двигатель типа ТВД (рисунок) представляет собой универсальный забойный двигатель, содержащий три основных узла: шпиндель с осевой опорой 1 (при необходимости - шпиндель-отклонитель), одну (при необходимости - две или три) турбинные секции 2 и винтовой модуль 3.

Конструктивно предусмотрены различные варианты агрегатирования вышеуказанных узлов в условиях как цеха по ремонту забойных двигателей, так и бурящейся скважины, благодаря чему бурение верхних интервалов скважин может осуществляться при относительно высокой частоте вращения долота - 6,3 с-1 (без использования модуля), а нижних интервалов - при сравнительно низкой частоте вращения - 1,25 с-1 (с применением модуля).

Учитывая различные технологические требования, предъявляемые в конкретных геолого-технических условиях месторождений, турбинно-винтовые двигатели могут быть агрегатированы в единую компоновку следующим образом (табл. 105).

Двигатель типа ТВД-19'5 выполнен с учетом максимального использования унифицирования узлов серийных турбобуров, высокомоментной турбины А7ПЗ и серийных винтовых пар. Такая компоновка двигателя обеспечивает высокие значения момента силы на валу при относительно низкой частоте его вращения. При этом предусмотрена разгрузка винтового модуля на номинальном режиме работы двигателя: модуль либо повышает, либо поглощает момент силы только при преодолении пик момента на долоте или его перегрузке, что предопределяет значительное увеличение безотказной наработки винтовой пары.

По сравнению с известными в практике бурения турбобурами и винтовыми забойными двигателямитурбинно-винтовой забойный двигатель типа ТВД обладает рядом принципиально важных достоинств. Он органично сочетает стабильность во времени энергетической характеристики, свойственную турбинному приводу, а также высокое соотношение М/n и высокую жесткость линии моментов, свойственную объемным гидромашинам.

Этот двигатель избавлен от недостатков турбобура (таких как относительно низкий момент силы на валу и "мягкость" линий моментов) и от недостатков винтового забойного двигателя (таких как низкий срок службы винтовой пары и отрицательное воздействие на долото поперечных колебаний, генерируемых близко расположенной к нему винтовой парой).

Высокая надежность двигателя обеспечена применением в его конструкции ряда оригинальных технических решений, обеспечивающих высокие эксплуатационные показатели. К этим решениям относятся: узлы соединения торсиона с винтовым ротором и валом турбинной секции; система, устраняющая негативное влияние силы, вызванной вращением неуравновешенной массы торсиона и винтового ротора, а также перекашивающего момента, действующего на последний. Часть этих технических решений запатентована в США, Франции, Германии, Канаде, Бразилии.

Условиями, ограничивающими применение двигателей типа ТВД, являются: температура бурового раствора более 120?С; плотность бурового раствора более 1700 кг/м3; содержание в буровом растворе углеводородных соединений более 5 %.

Ввиду того, что современные долота имеют стойкость, превышающую 100 ч, должна быть обеспечена и работоспособность двигателя, гарантирующая отработку не менее трех таких долот. Такая гарантия обеспечивается при использовании турбинно-винтового двигателя, конструкция которого в целом и его узлов относительно отработаны.

Основные технические параметры двигателей типа ТВД приведены в табл. 106.

*Турбобур без преобразователя частоты вращения.

** Длина и масса двигателя включает соответственно одну и две турбинные секции.

*** Параметры приведены для расхода бурового раствора (воды) 0,040 м3/с.

Изготовители: 1. Экспериментальный завод ВНИИБТ Оренбургский филиал

МГП "Буровик"

460027 г. Оренбург, Донгузская, 50

тел. 97-89-91

2. Опытный завод ВНИИБТ

403810 г. Котово Волгоградской обл., Промбаза

тел. 2-94-90, 2-94-89. 2-38-42 телетайп 310675 КЕДР