Выбор и обоснование типа забойного двигателя

 

Эта задача может иметь два решения: сначала выбирается гидравлический забойный двигатель, а затем проводится поверочный расчет возможности его применения, или определяются требуемые энергетические характеристики, и по ним производится выбор двигателя из тех, которые выпускаются промышленностью.

При выборе двигателя прежде всего определяется его оптимальный наружный диаметр D из соотношения D = (0,84 – 0,92) Dс. Далее определяется требуемый удельный момент m на долоте, характеризующий функциональную связь между крутящим моментом М на долоте и осевой нагрузкой G на породоразрушающий инструмент, т.е.

М = m · G. (7.1)

Величина удельного момента зависит от типа долота, его диаметра, физико-механических свойств горных пород и ориентировочно может быть принята в соответствии с табл. 7.1. При этом большие значения берутся для долот большого диаметра и в пластичных породах.

 

Таблица 7.1. Значения удельных моментов на долоте

 

Регион Тип долота Удельный момент, кН·м
Западная Сибирь Трехшарошечное 0,010-0,013
АТП 0,040-0,050
Урало-Поволжье Трехшарошечное 0,004-0,008
Республика Коми Алмазное 0,016-0,045
АТП 0,030-0,045

В процессе бурения должен быть обеспечен рабочий (экстремальный) режим двигателя, соответствующий максимуму его мощности, что учитывается коэффициентом запаса крутящего момента Км. Этот коэффициент определяет тормозной момент Мт, т.е.

Мт = kм · m · G. (7.2)

 

Для быстроходных забойных двигателей с частотой вращения более 300 об/мин kм = 2,0 – 2,5, для низкооборотных винтовых забойных двигателей kм = 2,5 – 3,0.

Величина осевой нагрузки G в формуле (7.2) принимается в соответствии с проведенными ранее расчетами (раздел 4).

По рассчитываемому моменту и с учетом конкретных условий бурения выбирается забойный двигатель. В пояснительной записке приводятся обоснования по выбору забойных двигателей, их преимущества перед другими, и краткие технические характеристики.

Технические характеристики некоторых выпускаемых отечественной промышленностью гидравлических забойных двигателей приведены в табл. 7.2., 7.3.

Одним из недостатков турбобура как двигателя является высокая частота вращения выходного вала при относительно низком моменте. Улучшить технические характеристики турбобура можно за счет применения редукторных вставок. Такой забойный двигатель состоит из турбинных секций, редуктора и шпинделя. Сам редуктор выполняется в отдельном корпусе с зубчатой планетарной передачей и, как правило, маслонаполнен. В компоновке забойного двигателя редукторов может быть несколько. Наиболее распространен редукторный турбобур ТРМ – 195 с редуктором РМ – 195. Этот редуктор может использоваться с серийными турбинными секциями и шпинделем, и применялся при бурении Кольской сверхглубокой скважины.

 

Таблица 7.2. Технические характеристики турбобуров

 

Показатель Т12М3Б-240 Т12РТ-240 ЗТСШ-172 ЗТСШ-195 ЗТСШ-195ТЛ ЗТСШ1-172 ЗТСШ1-195 А6Ш А7Ш А9Ш А6ГТШ А7ГТШ А9ГТШ
Наружный диаметр корпуса, мм                          
Длина, мм
Масса, кг, не более
Общее число секций

Продолжение табл. 7.2.

Показатель Т12М3Б-240 Т12РТ-240 ЗТСШ-172 ЗТСШ-195 ЗТСШ-195ТЛ ЗТСШ1-172 ЗТСШ1-195 А6Ш А7Ш А9Ш А6ГТШ А7ГТШ А9ГТШ
В том числе:                          
- турбинных
- с турбинами и решетками гидродинамического торможения -   - - - - - - - - - - - -
- шпиндельных - -
Число ступеней в турбобуре:                          
- турбин
- решеток гидродинамического торможения - - - - - - - - - - -
Присоединительная резьба (ГОСТ 5286):                          
- к бурильной колонне З-171 З-189 З-121 З-147 З-147 З-121 З-147 З-121 З-147 З-171 З-121 З-147 З-171
- к долоту З-152 З-171 З-121 З-121 З-117 З-117 З-117 З-117 З-117 З-152 З-117 З-117 З-152
Расход жидкости (воды), л/с   50-55   50-55   18-20   22-24   40-45   20-25   30-35   20-25          
Момент силы на выходном валу, Н·м:                          
- на тормозном режиме 4000-4800 4000-5100 1760-2180 2600-3100 3600-4600 2000-3200 2600-3600 1360-2160
- на рабочем режиме 2000-2400 2000-2550 880-1090 1300-1550 1800-2300 1000-1600 1300-1800 680-1200
Частота вращения выходного вала, об/мин:                          
- в режиме холостого хода 1320-1450 1320-1530 900-1000 970-1060 690-780 1010-1260 800-935 1060-1330 - - -
В рабочем режиме 660-725 660-760 690-740 725-770 350-390 500-630 400-480 485-550
Перепад давления, МПа:                          
- в режиме холостого хода 4,0 3,8 4,3 5,0 3,0 6,0 3,5 5,5 8,2 6,8 4,7 7,2 5,8
- в рабочем режиме 4,5 5,4 5,4 6,0 4,0 9,5 5,0 4,3 - - - - -

 

Таблица 7.3. Технические характеристики винтовых забойных двигателей

Наименование показателей D4-195 D2-195 DУ-195 DЗM-195 D1-240 D1-176 D2-176 D5М-176 D1-172 DЗМ-172 D5-172
Диаметр корпуса наружный, мм              
Длина, мм:                      
- двигателя без клапана
- шпинделя до искривления - - - - - - - - - -

Продолжение табл. 7.3.

  Наименование показателей D4-195 D2-195 DУ-195 DЗM-195 D1-240 D1-176 D2-176 D5М-176 D1-172 DЗМ-172 D5-172
- активной части статора
Присоединительные резьбы по ГОСТ 5286:                      
- к долоту З-117 З-117 З-117 З-117 З-152 З-117 З-117 З-117 З-117 З-117 З-117
- к бурильным трубам З-147 З-147 З-147 З-147 З-171 З-147 З-147 З-147 З-147 З-147 З-147
Диаметры применяемых долот, мм 215,9-244,5 215,9-224,5 215,9-244,5 215,9-244,5 269,9 190,5-215,9 190,5-215,9 190,5-215,9 190,5-215,9 190,5-215,9 190,5-215,9
Расход бурового раствора, м3 0,025-0,035 0,025-0,035 0,025-0,035 0,025-0,035 0,030-0,050 0,025-0,035 0,025-0,035 0,025-0,035 0,025-0,035 0,025-0,035 0,025-0,035
Момент силы на выходном валу, кН·м                      
- на тормозном режиме 4,7-5,6 7,6-10,0 7,6-10,0 9,6-12,4 12,0-18,0 4,7-5,6 6,0-8,0 10,0-14,0 4,7-5,6 9,6-12,4 6,0-8,0
- на рабочем максимальном 3,8-4,5 5,2-7,0 5,2-7,0 7,7-9,9 10,0-14,0 3,8-4,5 4,5-6,0 9,0-12,0 3,8-4,5 7,7-9,9 4,5-6,0
Частота вращения выходного вала, с-1                      
- на режиме холостого хода 4,6-5,4 1,9-2,5 1,9-2,5 1,9-2,5 1,5-2,5 4,6-5,4 1,9-2,5 4,2-5,1 4,6-5,4 1,9-2,5 1,9-2,5
- на рабочем режиме 3,7-4,3 1,5-1,9 1,5-1,9 1,4-1,9 1,2-2,2 3,7-4,3 1,3-1,8 3,4-4,0 3,7-4,3 1,4-1,9 1,3-1,8
Перепад давлений, МПа                      
- на режиме холостого хода 1,6-1,8 1,2-1,8 1,2-1,8 1,6-2,5 1,5-3,0 1,6-1,8 1,5-2,0 2,4-3,4 1,6-1,8 1,6-2,5 1,5-2,0
- на рабочем режиме 6,3-7,2 4,3-6,7 4,3-6,7 6,5-9,8 6,0-8,0 6,3-7,2 4,5-7,0 9,0-13,0 6,3-7,2 6,5-9,8 4,5-7,0
- на тормозном режиме 9,5-10,8 7,3-10,0 7,3-10,0 9,8-14,7 8,0-12,0 9,5-10,8 7,0-9,0 13,2-20,0 9,5-10,8 9,8-14,7 7,0-9,0
Допустимая осевая нагрузка, кН, не более
Масса, кг

 

Таблица 7.4. Техническая характеристика редукторного турбобура ТРМ – 195

 

Наружный диаметр корпуса, мм
Длина, мм
Масса, кг
Рекомендуемый диаметр долота, мм 215,9-269,9
Передаточное число редуктора 3,69
Турбинные секции:  
- тип ЗТСШ1-195
- число ступеней турбины
Расход бурового раствора (воды), л/с 26-34
Момент силы на выходном валу редуктора, кН·м: 1,5-2,5
Максимальная мощность, кВт 22-50
Перепад давления в турбобуре, МПа 2,8-4,9
Присоединительная резьба по ГОСТ 28487:  
к трубам З-147
к долоту З-117

 








Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 2083;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.007 сек.