Забойные двигатели при бурении скважин. Винтовой двигатель (устройство и принцип действия)

Введение. 3
Понятия о винтовом забойном двигателе. 4
Устройство винтового забойного двигателя. 6
Подготовка двигателя к работе. 8
Процесс бурения ВЗД. 11
Возможные неисправности ВЗД. 15
Экспериментальная часть. Исследование влияния температурного фактора на параметры резины эластомера в присутствии различных сред бурового раствора (Епихин А.В., Мельников В.В.) 16
Методика эксперимента 17
Средства и материалы для проведения экспериментов 17
Условия проведения экспериментов и характеристики образцов 18
Порядок проведения эксперимента 19
Результаты эксперимента 20
Упругие свойства эластомера обкладки статора как один из основных факторов, определяющих характеристики ВЗД. 30
Построение универсальной зависимости «деформация – нагрузка» 35
Моделирование характеристик ВЗД с учетом упругих свойств обкладки статора. 42
Заключение. 43
Список публикаций студента 44
Список использованных источников 45

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время во всех отраслях машиностроения главной проблемой является качество продукции. В свою очередь одним из важнейших показателей качества является долговечность оборудования. Начиная с конца XX начала XXI веков широкое распространение получил способ бурения нефтяных и газовых скважин винтовыми забойными двигателями (ВЗД) (рис.1). Такое событие в первую очередь связано с развитием бурения наклонно - направленных и горизонтальных скважин, а также бурения боковых стволов. Кроме того, винтовыми забойными двигателями практически осуществляются все буровые работы в капитальном и подземном ремонте скважин. Винтовые забойные двигатели относятся к машинам гидростатического действия. По принципу действия ВЗД представляет собой планетарно-роторную гидравлическую машину объёмного типа с внутренним косозубым зацеплением. Применение ВЗД позволяет осуществить процесс бурения при реализации высокого момента и частоты вращения на выходном валу, мало изменяющихся при увеличении осевой нагрузки, что позволяет эффективно применять долота различных типов.

Рисунок 1 – Статистика применения способов бурения скважин
Но, как и значительная часть промышленного оборудования, винтовые забойные двигатели имеют слабые стороны: низкий срок службы (моторесурс). Основываясь на статистику буровых компаний, использующих данный способ бурения: за год возникает до 12 аварий, связанных с гидравлическими двигателями, а именно с износом резиновой обкладки статора, что в свою очередь введет к увеличению времени на строительства скважины порядка 5 – 10 %. По статистике бурения скважин в Западной Сибири, такой простой обойдется буровым компаниям в сумму до 3 млн. рублей на одну скважину.
В рамках данной работы рассмотрим устройство и принцип действия винтового двигателя, а также эксперименты, направленные на изучение свойств эластомера ВЗД, т.е. основной проблемной части двигателя.

Весь текст будет доступен после покупки

Понятия о винтовом забойном двигателе.

Винтовой забойный двигатель (ВЗД) – это забойный двигатель является двигателем объемного типа, который активно используется в бурении наклонно-направленных скважин на нефть и газ. ВЗД приводится в действие давлением циркуляции бурового раствора, двигатель передает энергию вращательного движения на долото с рассчитанными значениями крутящего момента и частоты вращения долота.
Двигатель является простым и надежным бурильным инструментом. В секцию двигателя входят только два основных компонента: статор и ротор. Они формируют ряд изолированных полостей таким образом, что при закачке в эти полости бурового раствора двигатель начинает вращение по часовой стрелке относительно статора.
В качестве промывочной жидкости используется вода или буровой раствор плотностью не более 1300 кг/м3 с содержанием абразивных частиц до 1% по весу, крупностью не более 1мм и нефтепродуктов до 10%, при забойной температуре не более 100оС.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Epikhin A.V., Ushakov A.A., Barztaikin V.V., Melnikov V.V., Ulyanova O.S. Experimental research of drilling mud influence on mud motor mechanical rubber components// IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 27 (2015) 012051 (http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/27/1/012051/pdf).

2. Мельников В.В., Епихин А.В. Анализ влияния температуры промывочной жидкости на характеристики резины эластомеров винтовых забойных двигателей// Проблемы геологии и освоения недр: Труды XIX Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 70-летнему юбилею Победы советского народа над фашистской Германией. Том II; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – С. 350-352.

3. Мельников В.В. Анализ опыта изучения влияния температуры на
характеристики резины эластомеров винтовых забойных двигателей // Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии: Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии» с элементами научной школы. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – С. 615-619.

4. Мельников В.В. Оценка негативного влияния высоких забойных температур на элементы конструкции скважины и буровое оборудование// Творчество юных – шаг в успешное будущее: Материалы VIII Всероссийской научной студенческой конференции с элементами научной школы имени профессора М.К. Коровина. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – С. 202-205.

5. Мельников В.В. Анализ влияния промывочной жидкости на углеводородной основе на характеристики резины эластомеров винтовых забойных двигателей при различных температурах. Материалы XX Международного научного симпозиума студентов и молодых ученых им.академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» - Томск, Изд-во Томского политехнического университета, 2016.

Весь текст будет доступен после покупки