шпоры ТБНГС часть 2

57 достоинства:
- большая проходка на долото
- незав. регулирование нагр. на долото и частота его вращения
- ротор снабжается моментометром
- возрастает точность измерения осевой нагрузки
- меньшая вероятность затяжек и прихватов БК
недостатки:
- Fтр о стенки скв., что приводит к износу
рациональная обл. применения:
- геологические/технологические/экономические факторы
- Lскв>3500м; tзаб>140’C; Dдол<190,5мм;
- наличие осложнений (затяжки/прихваты)
- использование аэрированного БР, либо продувка
воздухом/газом
- применение долот с гермет. опорой
- бурение интервалов интенсивного искривления ствола скв.
- нехватка УБТС (необходимо использовать БТ достаточной
Прочности.
№58 Особенности турбинного бурения заключаются в следующем.
Т/б- это ЗД (гидравлический) предназначенный для бурения скв. в различных геологических условиях. В турбинах т/б гидравлическая энергия бур.р-ра, движется под давлением превращается в мех.энергию вращающегося вала, связанного с долотом.
Основная часть т/б- турбина, состоящая из большого числя (>100) совершенно одинаковых ступеней. Каждая ступень состоит из вращающегося соединенного с валом ротора и неподвижного закрепленного в корпусе т/б статора.
Особенности турбинного бурения:
1) улучшается в отличие от роторного способа
условия работы БК, что позволяет облегчить и удешевить ее. Длина УБТ может быть уменьшена- сжатый участок колонны не испытывает таких сложных напряжений, как при роторном способе. Во избежание зависания и прилипания колонны к стенке скв. целесообразно периодическое ее проворачивание ротором. Срок службы БК обычно в 2 раза больше, чем при роторном бурении. Однако повышенные Р в циркуляционной системе вызывают более частый промыв резьб.
2) возрастает мех.скорость=>возрастает коммерческая скорость. Однако снижается проходка на долото (повышенный износ опор и вооружения). Недостаточно длителен межремонтный срок службы опор т/б => снижение эффективности применения износостойких алмазных долот, долот ИСМ (в ряде случаев недостаточно Мкр).
3) могут использоваться все виды бур.р-ров, кроме продувки воздухом. Низкие показатели при использовании очень вязких и утяжеленных р-ров. Турбины и опоры быстро изнашиваются при высоком содержании в р-ре тв.фазы, шлама и песка.
4) облегчается отклонение ствола скв. в требуемом направлении
5) улучшаются условия работы обслуживающего персонала, т.к. отсутствует непрерывный шум ротора и умен-ся вибрация на буровой.

























№60 Виды турбобур
виды:- односекционный Т12
- 100 ступеней+2средие опоры
- при бурении вертикальных и наклонных скв L<2000м
- 2-х/3-х секционные Т (ТС/3ТС)
- до 350ступеней+3опоры
- шпиндельные (3ТСШ)
- 3 секции+нижняя шпинедльная
Ш – система опор турбобура, передаются осевые и
радиальные нагрузки, фиксирует вал в
опред. напр.; применение Ш с шаровой опорой позволяет Т воспринимать осевые нагрузки и с эффективностью работать при частотах вращения
- тип А(АШ/АГТШ)
- шаровая опора; 2секции (200ступеней); для бурения
глубоких скв.
-дляколонкового..бурения (КТД3/КТД4)
- полый вал, одна секция
- 2секции – КТД4С
- РТБ – реактивно-турбинные буры
с изменением Lскв следует менять Т или менять Pн (Pтуб=(0.73-0.78)Pн); гидромонит. долота используют со шпиндельными Т и когда есть запас мощности
№61 Энерг хар турбобуров С изменением количества и качества борового раствора, прокачиваемого через турбину, изменяются ее энергетические параметры согласно соотношениям из теории турбин:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Здесь (1 и (2 перепады давления в турбине при расходах Q1 и Q2 и плотностях бурового раствора (1 и(2. Отношение М/п при роторном бурении значительно больше, чем при турбинном. Особенно сильно это различие для турбобуров малого диаметра, поскольку велико влияние диаметра турбобура на его мощность и крутящий момент (при других неизменных параметрах):
13 EMBED Equation.3 1415 (d1 и d2диаметры турбобура).
Зная энергетические параметры при одном режиме промывки из стендовых исследований и пользуясь этими соотношениями, можно определить параметры турбины при другом качестве и количестве бурового раствора






















№62 63 Рабочая характеристика турбобура В отличие от турбины рабочая характеристика турбобура учитывает затраты мощности на трение в опорах турбобура и дает, таким образом, возможность определить крутящий момент, мощность на долоте в зависимости от расхода, частоты вращения, осевой нагрузки на долото. Она зависит также от типа и состояния опор турбобура, свойств бурового раствора.Поскольку не учитывается потеря мощности в подшипниках, при отсутствии нагрузки на валу турбина будет вращаться с максимальной частотой nx. При создании на валу сопротивления вращению частота вращения снижается пропорционально приложенному крутящему моменту. При полной остановке вала (п=0) момент достигает максимального значения, называемого тормозным моментом Mт. Значение крутящего момента на валу турбины при частоте вращения вала 013 EMBED Equation.3 1415. (7. 7) При этом мощность на валу турбины
13 EMBED Equation.3 1415 (7 .8)
Исследование этой функции показывает, что N максимальна при nо=nх/2 (режим максимальной мощности турбины). Профиль лопаток турбины выбирается так, чтобы перепад давления на турбине мало изменялся при уменьшении или увеличении частоты вращения и максимум к п.д. достигался при nо(nх/2. Однако в настоящее время выпускают турбобуры с так называемой падающей линией давления. У них перепад давления зависит от частоты вращения вала и при уменьшении ее от nх до нуля перепад давления снижается приблизительно в 2 раза. Это позволяет улучшить в целом рабочую характеристику турбиныповысить устойчивость ее работы и при 13 EMBED Equation.3 1415.





































№67 Расчет раб хар-к турбобуров. Рорядок и послед расчета.Рабочими характеристиками турбобуров принято называть две группы зависимостей : Мт.б.=f1(n), Nт.б.=f2(n), (т.б.=f3(n), и
n=(1(Gд), Мд=(2(Gд), Nд=(3(Gд), (т.б. =(4(Gд),-(это есть, ты только начало продиктуй, пойму, а дальше продиктуй)
где n,G,M,N,(-частота вращения, осевая нагрузка, момент, мощность, и к.п.д. соответственно. Индексы «т.б.» и «д» относятся соответственно к турбобуру и долоту.(рис1)
Целью расчета является определение:1)нагрузки на долото, соответствующей максимальной мощности на валу турбобура;2)области устойчивой работы забойного двигателя;3)зоны повышенных вибраций вала турбобура (“запретной зоны”).
На рисунке : Мт, Nт – момент и мощность турбины; 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415- разгонный и тормозной момент; nх, nр, nу, nг –nо - частота вращения “холостого”, разгонная , устойчивого, гидравлически разгруженной пяты и максимальной мощности турбины;(nз-«запретная» область;(nр,о – рабочая область;
Мв и Nв.- момент и мощность на валу турбобура.(рис2)Другая группа характеристик строится в зависимости от Gд. Для этого для различных значений Gдi откладываются значения ni, Мдi и Nдi. При этом полезно иметь в виду, что поскольку зависимость n и М от Gд линейная, то достаточно нанести на график их значения в характерных точках : n=0, nг и nу и соединить полученные точки прямыми линиями. И лишь для построения графика Nдi=(3(Gдi) необходимо вычислить значения Nдi и в промежуточных точках Gдi.
Порядок расчета:
на основе исх. данных по ф-лам подобия вычисл. значения n0, MT0,
·PT, NT
nx=2n0, MТОРМ=2М0; 3
·PTБ.
·Pд;4.GГ- нагрузка при режиме гидр. разгруженной пяты
5.GВРАЩ. ЧАСТЕЙ=0,5GТБ, сред радиус вращения RСР, коэф трения
·, уд. момент в опоре МУД.ОП.
6,
· МОП; 7,МХХ- хол. Хода;8,МР- разгонный
9,nP - разгон, nУ- устойч. ;10,МУД 11[GД]
12,последовательно через опр. интервалы задаются GДi и находят МВi и МДi































72 Построение НТС (НС)-номограмм. Определение режима работы насоса По мере углубления скважины гидравлические сопротивления в циркуляционной системе буровой растут. Это может вызвать необходимость изменения режима работы насоса - частоты ходов, диаметра втулок, или изменения гидравлических характеристик циркуляционной системы путем изменения диаметров гидромониторных насадок или типоразмера забойного двигателя.Определение режима работы насоса по мере углубления скважины удобно производить с помощью НТС (НС)-номограмм. НТС-номограммой называется график совмещенных гидравлических характеристик насоса, турбобура (гидравлического забойного двигателя - ГЗД) и скважины. При роторном бурении строится НДС-номограмма (насос-долото-скважина), при электробурении -НС-номограмма.Гидравлической характеристикой бурового насоса является зависимость его производительности, допустимого давления и мощности от частоты ходов и диаметра поршней, построенная в координатах Р-Q и N-Q . Характеристика насоса У8-6М с регулируемым и нерегулируемым приводом показана на рис.9.6. Гидравлической характеристикой турбобура является зависимость перепада давления и срабатываемой гидравлической мощности от расхода. Строится в тех же координатах.

75. Коэффициент передачи мощности на забой при бурение с элекртробурами и пути его повышения.
Использование одной или 2-х редукторных вставок с передаточном отношением 1:2 между электродвигалемями и шпинделя удается повысит вращающий момент и снизить частоту вращения вала шпинделя 2-4 раза при уменьшение мощности лишь на величину Nдэ=(N-
·NT)
·
·p-Nхш-G
·d; где N – мощность забираемое электробуром от сети;
·NT – потери мощности в токопроводе, КПД=0,55-0,75; Nхш – мощность на холостом вращение шпинделя. Т.О. коэф-т передачи мощности на забой Км= Nдэ/N.
Nд=N0+М удGn, где N0 – мощность на вращение долота при отсутствие осевой нагрузки. При выборе режима бурения добивается более полного использование мощности э/бура. При Nуд и Nд и их отношения должно быть близко к 1.











№77 Бурение винтовыми з.д. Констр-я,принцип работыЗабойный винтовой двигатель состоит из резинового статора, неподвижно закрепленного в корпусе и стального ротора. Ротор и статор представл. Собой пару зубчатых колес внутреннего зацепления. Зубья расположены по винтовой линии, поэтому ротор можно рассматривать как многозаходный винт, а статор- как многозаходную гайку, имеющие разные шаги. Число зубьев статора на один больше, чем у ротора. Ротор располагается в статоре наклонно и полностью разделяет входную выходную полости двигателя. Буровой раствор, поступая под давлением в замкнутый объем, давит на поверхность ротора и заставляет его обкатывать поверхность статора, совершая планетарное движение. С помощью шарниров последнее преобразуется во вращательное движение шпинделя,который по назначению и устройству аналогичен шпинделю турбобура.
№78 Рабочие характ-ки винтовых з.д.Теоретически частота вращения винтового двигателя пропорциональна расходу бурового раствора и не зависит от вращающего момента. По мере роста крутящего момента на долоте увеличивается перепад давления : М=q
·/2
·, где q-объем полостей винтового двигателя.Практически вследствие значительного трения в двигателе и утечек раствора вращающий момент не прямо пропорционален перепаду давления, а частота вращения несколько уменьшаетсяпо мере роста вращающего момента, но гораздо меньше, чем у турбобура.Перепад давления в турбобуре почти не изменяется с увеличением или уменьшением момента при повышении крутящего момента на долоте и в опорах турбобура до М=Мт, вал турбобура останавливается, раствор продолжает поступать на забой. В объемном двигателе при повышении крутящего момента давление продолжает расти, пока или не сработает предохранительный клапан, или раствор, отгибая резиновые элементы статора, не начнет проходить частично на забой. При этом снизится и частота вращения. При дальнейшем увеличении момента вал двигателя остановится, раствор, отгибая резиновые винтовые поверхности статора, будет проходить через объемный двигатель на забой.
Теоретически частота вращения : ni=60Qi/q, где Qi-подача бурового насоса, дм3/с.В винтовом двигателе энергия теряется на преодоление гидравлических сопротивлений, трение ротора о статор, трение в шпинделе, деформирование резины статора. Общий начальный к.п.д. в режиме максимальной мощности винтовых двигателей составляет 48-55% в зависимости от усилия предварительного натяга м/у ротором и статором, смазывающих способностей бурового раствора, диаметра ротора.Мощность винтового двигателя зависит от расхода и перепада давления в немN=
·р0бQ
·Практически мощность м.б. повышена путем увеличения объема полостей двигателя, диаметра ротора, удлинением шага винтовой линии и изменением числа заходов.
№ 79 Особенности технологии бурения винтовыми ЗД
при выборе породоразрушающего инструмента целесообразно использовать долото типа ДАУ, РДС, ГНУ (моментоёмкость двигателя большая, что позволяет бурить при
более интенсивной нагрузке);2) ВЗД имеют жёсткие хар-ки М-n (приёмистость двигателя большая, что позволяет бурить при более интенсивной нагрузке)Как подобрать хар-ку двигателя?Падение частоты вращения в диапозоне от 0 до max должно быть 15-20 %.Нужно выбирать более крутую хар-ку.Пульсация давления. При износе некоторых типов долот начинается пульсация давления (хар-на для типов PDC).3) в компоновку включается сифонный клапан
- если бурят на воде клапан устанавл на 2-3 свечи выше ЗД
- если структурированная система – на 1 свечу выше ЗД.
При начале работы ЗД вначале проверяют запуск двигателя и работу сифонных клапанов.4) порядок запуска ВЗД на забо
:- нагружение инструмента плавное;- не доходя до забоя 10-15м запускают двигатель;
Остановка ЗД осуществляется сл образом:
- перед завершением бурения 10 минут промывают без нагрузки;
- поднимают на 10-15м и только потом выключают;
5) по мере работы двигателя увеличивается коэффициент утечек, отсюда уменьшается работа ЗД (можно увеличить расход на 20%).
6) подача инструмента плавная;
7) если перегрузим ЗД возможно изменение Мреакт, может произойти отворот инструмента;
8) при использовании ВЗД обязательно вращают колонну (методика западных компаний);
9) возможность использования бур р-ров различных типов (в основном используют РУО).
№87 Конструкция современных электробуров
Электробур состоит из 3-х фазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и шпинделя. Шпиндель служит для восприятия реакции забоя при создании нагрузки на долото. Для получения необходимого вращающего момента при небольшом диаметре двигателя увеличивают его длину. Чтобы длинный ротор не искривлялся при вращении, он разделен на ряд секций, центрируемых в статоре радиальными шариковыми подшипниками. Статор также состоит из отдельных пакетов, разделенных немагнитопроводным материалом. Вращающий момент с вала двигателя передается валу шпинделя зубчатой муфтой.Буровой раствор проходит через электробур к долоту по центральному каналу в валах двигателя и шпинделя. Для предупреждения попадания его в рабочие полости электродвигатель заполняется изоляционным маслом, а шпиндель- смазочным маслом. С помощью лубрикатора поддерживается давление масла на 0,1-0,3МПа больше давления раствора в скв..












№86 особ.электробуров
ЭБ..представляет..собой высоковольтную..трехфазную асинхронную маслонаполненную машину с короткозамкнутым секционированным ротором. монтируется в трубных секциях
основные узлы:
-..электродвигатель/система герметизации/шпиндель
особенности:
- высокий КПД ~ 70%
- N<300kВт; I<150A; U<2000В; n~(400-700[об/мин]); Mкр
- наличие проводной нити связи забой-устье, позвол. получать
доп инф. при доп обор.
- хорошие возможности оптимизации режима бурения
- то же что и у ВЗД
обл. применения:
- бурение Т/ОТ г/п различной абразивности

№88система токоподвода:
Электрический ток напряжением 11001300 В подводится от трансформатора буровой по наружному трехжильному кабелю к токоприемнику, укрепленному ниже вертлюга. Кабель внутри бурильной колонны смонтирован отрезками-секциями, длина которых равна длине применяемых бурильных труб. ри свинчивании и развинчивании бурильных труб, чтобы раствор не попадал в контактную муфту, ее размещают в нижней части трубы при спуске в скважину, а ниппель бурильных замков, в котором укреплен контактный стержень, помещают вверху. Поэтому расположение элементов замков при бурении электробурами обратное, принятому в роторном бурении. Электроэнергия к электробуру, находящемуся в скважине, подводится от сети по кабелю через кольцевой токоприемник к секциям кабеля, расположенным внутри колонны труб. Секции кабеля, находящиеся внутри вращающегося ствола токоприемника, снабжены автоматической контактной муфтой.
- понижающий трансформатор; кабель; коллектор;
корпус с контактными щетками; вал с вращающимися
щетками; труб с кабельной секцие




















91. Особенности технологии бурения электробурами.Вследствие ограниченности диаметра скв. и соответственно диаметра элек/бура в нем удается разместить лишь 4-6 пар полюсов Р. При частоте переменного тока f=50Гц частота вращения вала э/бура изменяется от 660-750 об/мин, если Р=4, до 440-500 об/мин, если Р=6, при изменении скольжения ротора s относительно поля статора 0
· s12%, т.к. частота вращения вала асинхронно двигателя n=60f/P*(1-s).Для разбуривания большой группы мягких и средней твердости пластичных абразивных пород, особенно залегающих на значительной глубине, эти частоты вращения велики. Поэтому на практике частоты вращения э/бура снижается путем уменьшения частоты тока питания электробура до f=20-35 Гц и применение редукторов. Снижение частоты вращения путем уменьшения частоты тока недостаточно эффективно, т.к. не сопровождается соответствующим повышением крутящего момента.

№92 регулирование частоты вращения вала э/бура
Вследствии ограниченности диаметра скв и соответственно диаметра э/бура в нем удается разместить лишь 4-6 пар полюсов Р. При частоте переменного тока f=50Гц частота вращения вала э/бура изменяется от660-750 об/мин, если Р=4, до 440-500об/мин, если Р=6, при изменении скольжения ротора s относительно поля статора 0
·s
·12%, т.к. частота вращения вала асинхронного двигателя: n=60f/P*(1-s)
Для разбуривания большой группы мягких и средней твердости пластичных абразивных пород, особенно залегающих на значительной глубине, эти частоты вращения велики. Поэтому на практике частоты вращения электробура снижаются путем уменьшения частоты тока питания э/бура до f=20-35 Гц и применением редукторов. Снижение частоты вращения путем уменьшения частоты тока недостаточно эффективно, т.к. не сопровождается соответствующим повышением крутящего момента.




№93Коэффициент.передачи мощности на забой при электробурениии пути ееповышения.
Использование одной или двух редукторных вставок с передаточным отношением 1:2 между электродвигателем и шпинделем удается повысить вращающий момент и снизить частоту вращения вала шпинделя в 2-4 раза при уменьшении мощности лишь на величину Nдэ=(Nп-
·NТ)
·
·Р-NХШ-G
·d; где Nп- мощность,забираемая э/буром от сети, включая потери в токоподводе.,
·NТ-потери мощности в токоподводе,
·=0,55-0,75-к.п.д. электродвигателя, NХШ-мощность на холостое вращение шпинделя, -осевая нагрузка на долото,
·-условный коэффициент трения в упорном подшипнике, d-внутренний диаметр упорного подшипника, n- частота вращения вала шпинделя.Таким..образом, коэффициент передачи мощности на забой: Км= Nдэ / Nп
Мощность реализуемая на долоте, м.б. выражена через осевую нагрузку и удельный момент:
Nд=N0+ Муд Gn, где N0- мощность на вращение долота при отсутствии осевой нагрузки. Момент на долоте Мi=M1+ Муд Gi, где M1-момент на долоте при отсутствии нагрузки.
При выборе режима бурения добиваются более полного использования мощности э/бура. При этомNудNд и их отношение д.б. близко к единице: К=Nд /Nдэ
·1

№94 достоинства и недостатки электробурения.Двигатель э/бурения имеет ряд преимуществперед турбобуром:более высокий к.п.д. может обеспечить передачу на долото достаточно большие мощность и крутящий момент при приемлемых отношениях М/n, где n-частота вращения, М- момент на долоте. Электробур легче управляется с поверхности, обеспечивает применение систем телеконтроля при направленном бурении, бурении горизонтальных и многозабойных скважин, упрощаются автоматизация и оптимизация процесса бурения. Достигнутый уровень показателей механического бурения электробуром несколько выше показателей турбинного бурения: больше проходка на долото и рейсовая скорость.В ограниченном объеме электробурение используется для проводки неглубоких скважин.Основные затруднения при проводке скважин э/буром связаны с усложнениями наземного и забойного оборудования, бурильной колонны, недостаточно высокой надежности токоподвода, созданием ремонтных служб, более высокими требованиями к квалификации обслуживающего персонала.

95 Контроль параметров режима бурения при бурении э/бурами. Достоинства и недостатки э/бурения
Двигатель э/бурения имеет ряд преимуществ перед турбобуром: более высокий КПД может обеспечить передачу на долото достаточно большие мощность и крутящий момент при приемлемых отношениях М/n, где n-частота вращения, М-момент на долоте. Э/бур легче управляется с поверхности обеспечивает применение систем телеконтроля при направленном бурении, бурения горизонтальных многозабойных скважин, упрощаются автоматизация и оптимизация процесса бурения. Достигнуты уровень показателей мех бурения электробуром несколько выше показателей турбинного бурения: большая проходка на долото и рейсовая скорость. В ограниченном объеме э/бурение используется для проводки неглубоких скважин. Основные затруднения при проводке скважин э/буром связаны с усложнениями наземного и забойного оборудования бур колонны, недостаточно высокой надежностью токопровода, созданием ремонтных служб, более высокими требованиями к квалификации обслуживающего персонала.



Приложенные файлы

  • doc 23782906
    Размер файла: 97 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий