Турбобуры

Словари

Турбобур - многоступенчатая гидравлическая турбина. К валу турбины присоединяется долото, каждая ступень состоит из диска и ротора.

Конструкция турбобура
-Корпус
-Турбинный вал
-осевая опора
-статоры
-радиальные опоры
-канал

Осевой и турбинный валы турбобура соединены с помощью резьбы.

Статор жестко соединен с корпусом турбобура. Поток бурового раствора в статоре меняет свое направление и поступает в ротор, отдавая часть мощности на вращение лопастей ротора.

Принцип действия турбобура

Турбобур устанавливается непосредственно над бурильным элементом (породоразрушающим), из-за этого источником энергии для него является давление потока жидкости. Поток жидкости подается в первую ступень турбобура через бурильную колонну, после чего в статоре формируется направление потока жидкости. Таким образом статор - направляющий аппарат турбины.

Жидкость под действием давления проходит через все ступени турбобура(его турбины), создавая реактивный момент.

Проблема проводки верхних интервалов вертикальных скважин увеличенного и большого диаметра успешно решается с помощью разработанных во ВНИИБТ роторно-турбинных (диаметрами 394...640 мм) и реактивно-турбинных (диаметрами 760... 5000 мм) буров (РТБ).

Эффективность применения РТБ повышается особенно в условиях, способствующих искривлению ствола; в разрезах с крутым падением пластов, переменными углами их залегания, частой перемежаемостью различных по твердости пород, включая крепкие и очень крепкие, закарстованностью, технологическими нарушениями и т. п., а также в условиях, осложненных сальникообразованием и прихватами бурильной колонны.

Наиболее важные показатели качества скважин большого диаметра - необходимая вертикальность и форма ствола - достигаются за один проход породоразрушающего бурового инструмента без использования сложных и громоздких КНБК и дополнительных проработок ствола, характерных для бурения другими известными техническими средствами. Это позволяет осуществлять после окончания бурения беспрепятственный и безаварийный спуск в скважину обсадной колонны или крепи с минимальными затрубными зазорами.

Конструктивное устройство РТБ предусматривает возможность применения винтовых забойных двигателей и электробуров.

Бурение скважин большого диаметра с применением РТБ производится с помощью стандартных буровых установок соответствующего класса, в которых несколько изменяется подроторное основание и доукомплектовывается насосная группа дополнительными буровыми насосами требуемой производительности.

Роторно-турбинные буры 1РТБ-394; 1РТБ-445; 1РТБ-490; 1РТБ-590; 1РТБ-64 идентичны по конструкции и отличаются геометрическими размерами узлов и деталей и типоразмерами используемых турбобуров и долот. Эти буры позволяют также забуривать новые стволы из скважин с искривлением более 3...40, расширять и прорабатывать скважины с меньшей кривизной.

Роторно-турбинные буры требуют вращения ротором, в то время как в реактивно-турбинных бурах диаметром более 760 мм реактивные силы оказываются достаточными для их вращения. Совмещая вращение долот вокруг их собственных осей с вращением последних вокруг оси РТБ, организуется специфика планетарного режима работы долота на забое и таким образом формируется скважина увеличенного диаметра.

Роторно-турбинные буры комплектуются турбобурами Т12МЗЕ-172; Т12МЗБ-195 и Т12РТ-240 (или типа ТВШ и ТНК). Кроме того, в РТБ возможно применение верхних секций турбобуров типа ТС5Б или ЗТСШ со шпинделями и нижних секций турбобуров ТС5Б. Они рассчитаны на использование долот диаметрами 190,5; 215,9; 244,5; 269,9 и 295,3 мм.

Роторно-турбинный бур (рисунок) состоит из двух турбобуров, соединенных с помощью грузов-утяжелителей, стяжек и траверсы в единую монолитную напряженную конструкцию. По длине бур может иметь армированные ребра, которые калибруют ствол скважины, образуют его форму, а небольшой при этом зазор между поперечными габаритами бура и стенками скважины практически исключает образование резких перегибов и существенно ограничивает возможность искривления ствола.

На валы турбобуров наворачивают долота требуемого типоразмера в соответствии с характером проходимых пород.

Подводимый к буру буровой раствор распределяется в траверсе по турбобурам и приводит во вращение валы с долотами. После запуска турбобуров, ротором приводят во вращение бурильную колонну, а вместе с ней и бур, и, опустив последний на забой, создают осевую нагрузку на долото и разрушают породу за счет планетарного движения бура.

В зависимости от характера разбуриваемых пород частота вращения бура составляет от 8...10 до 90...120 мин-1, а осевая нагрузка 80...165 кН. Эффективность выноса выбуренной породы при бурении роторно-турбинными бурами обеспечивается при расходах бурового раствора 50...70 л/с.

В процессе бурения РТБ с породой контактируют периферийные рабочие элементы долот, определяя минимальную суммарную площадь контакта с породой, благодаря чему обеспечивается создание больших контактных напряжений при ограниченной осевой нагрузке, т. е. силового разрушения породы. Сравнительно невысокие осевые нагрузки, приходящиеся на каждое долото, увеличивают продолжительность работы опор шарошек, а также обеспечивают вертикальность ствола скважины.

Основные конструктивные параметры роторно-турбинных буров типа 1РТБ и их энергетические характеристики при соответствующих расходах бурового раствора плотностью 1000 кг/м3 (на воде) приведены в табл. 107.