С регулятором угла перекоса осей

 

 

В настоящее время буровые сервисные компании всё больше внимания

уделяют снижению затрат на строительство скважин. Современный технологи-

ческий комплекс буровых предприятий включает, как обязательный элемент,

винтовые двигатели-отклонители с регулируемым углом перекоса осей между

двигательными и шпиндельными секциями: ДРУ, ДНУ и ДГР [1]. Общий вид

винтового двигателя-отклонителя приведён на рисунке 1.1. Эти двигатели ис-

пользуются для ориентируемого изменения угла при бурении наклонных и го-

ризонтальных скважин.

 

 

Рисунок 1.1 – Двигатель ДРУ-240

 

5

 

При работе забойным винтовым двигателем (ВЗД) увеличивается частота

вращения долота. Увеличивается механическая скорость проходки с минималь-

ной нагрузкой на долото.

Общепризнанно, что эффективный забойный двигатель, подобранный

под буровое долото и пласт, обеспечивает лучшую скорость проходки, чем ро-

торное бурение [5].

Износ и усталость компонентов бурильной колонны уменьшается.

Уменьшается износ вертлюга, ведущей трубы и привода ротора.

Возможен более эффективный контроль за отклонением и резким ис-

кривлением скважины.

Винтовые забойные двигатели позволяют осуществлять процесс бурения

при реализации высокого момента силы и частоты вращения на выходном валу,

мало изменяющейся при увеличении осевой нагрузки, что позволяет эффектив-

но применять долота различных типов.

 

 

1.1.1 Принцип действия

Источником энергии забойных двигателей является поток бурового рас-

твора. Все узлы трения смазываются и охлаждаются буровым раствором.

В основе работы винтовых забойных двигателей лежит обратный прин-

цип «насоса Муано» [1]: циркулирующая под давлением жидкость поступает в

расширяющуюся полость, образующуюся между геликоидальным металличе-

ским ротором скальчатого типа и винтовой геликоидальной полостью в корпусе

статора из эластомерного материала. Давление циркулирующей жидкости (бу-

рового раствора), поступающей в зазор между статором и ротором, заставляет

ротор двигателя вращаться внутри статора. Таким образом, гидравлическая

энергия циркулирующей жидкости преобразуется в механическую энергию

вращения, которая, в свою очередь, передаётся на долото и приводит его в дей-

ствие. Изменение числа «лепестков» геликоидального ротора и геометрии вин-

тового канала статора позволяют создавать двигатели, обладающие различны-

ми гидравлическими и механическими характеристиками, применительно к

конкретному типу буровых работ или скважинных условий. Типы гексагональ-

ных сечений винтового двигателя приведены на рисунке 1.2.

Существуют различные варианты исполнения по длине активной части

статора и заходности, позволяющие эффективно применять ВЗД. Сравнение

характеристик двигателя по заходности приведено в таблице 1.1.

 

 

6

 

Рисунок 1.2 – Типы геликоидальных сечений забойного двигателя

 

 

Таблица 1.1 – Характеристика двигателей по заходности

 

Анализ характеристик показывает, что применение многогребневых дви-

гателей является более целесообразным в современном бурении [2].

Скоростные параметры можно менять изменением числа «гребней» рото-

ра, их «покатости» и, соответственно, выемок статора. Вращающийся перевод-

ник долота – единственная наружная движущаяся часть двигателя. Чем больше

заходность, тем меньше скорость и больше момент. Заходность на отечествен-

ных двигателях определяется по звуку. Чем больше заходность, тем плавнее

ход и меньше ударные нагрузки.

В общем случае работу двигателя принято характеризовать с использова-

нием следующих параметров.

Расход – диапазон расхода потока через винтовую пару двигателя.

Максимальный перепад давления – перепад давления, который можно

создавать только в течение коротких временных интервалов, так как при этом

усиливается износ/повреждение винтовой пары двигателя.

 

 

7

С заходностью 1:2 Многогребневые ВЗД Высокая скорость Низкий крутящий момент Низкие скорости потока Низкая потеря давления на двигателе Низкая потеря давления на долоте Малый эффективный вес на долото Необходимы высокоскоростные долота Низкая скорость Высокий крутящий момент Более высокие скорости потока Более высокая потеря давления на двигателе Более высокая потеря давления на долоте Более высокий предел нагрузки на долоте Можно применять шарошечные долота

 

Максимальный крутящий момент – момент на долоте при максимальном

перепаде давления на винтовой паре.

Давление в отсутствие нагрузки – давление (при нахождении долота над

забоем), которое требуется для преодоления внутреннего трения и потерь дав-

ления на двигателе; эта величина изменяется с расходом.

Эксплуатационный перепад давления – номинальная разность давлений

при работе инструмента над забоем и на забое.

Эксплуатационный крутящий момент – крутящий момент на долоте при

эксплуатационном перепаде давления.

Выходная мощность – механическая мощность при номинальном пере-

паде давления и максимальном расходе.

Частота вращения – диапазон частоты вращения долота, связанный с

расходом. Минимальная частота вращения долота наблюдается при минималь-

ном указанном расходе потока, а максимальная частота вращения при макси-

мальном указанном расходе.

Современный винтовой забойный двигатель состоит из четырёх основ-

ных частей [1]:

1) узел перепускного клапана;

2) силовая секция двигателя: секция преобразования энергии потока

промывочного агента в механическую энергию вращения;

3) узел соединения вала двигателя с валом шпинделя;

4) шпиндельная секция: подшипники и узел приводного вала.

Перепускной клапан, устанавливаемый над силовым отсеком, позволяет

предотвратить засорение долота и двигателя во время спуска на забой. Исполь-

зование клапана является особенно необходимым при разбуривании стали, бу-

рении на депрессии или бурении слабосцементированных пород.

Конструкция силовой секции включает пару «статор/ротор», которая пре-

образует гидравлическую энергию циркулирующей под давлением промывоч-

ной жидкости в механическую энергию вращения приводного вала.

Соединение вала двигателя с валом шпинделя обеспечивает механизм, со-

единяющий планетарно движущийся ротор с концентрично вращающимся валом.

Шпиндель передаёт осевую нагрузку на долото, воспринимает гидравли-

ческую нагрузку, действующую на ротор двигателя, и уплотняет выходной вал,

способствуя созданию необходимого перепада давления на долоте. Подшипни-

ки шпинделя должны также воспринимать радиальные нагрузки, возникающие

от действия долота и шарнирного соединения.

Основные конструкционные узлы ВЗД приведены на рисунке 1.3.

 

 

8

 

Рисунок 1.3 – Винтовой забойный двигатель:

1 – статор; 2 – ротор; 3 – упорный подшипник; 4 – радиальный подшипник;

5 – вал шпинделя

 

1.1.2 Силовая секция двигателя

Специфической особенностью конструкции силовой секции (рис. 1.4) яв-

ляется его возможность работать с различными видами циркулирующего

флюида, включая буровой раствор на водной и нефтяной основе, воду, сжатый

воздух и пены, во всех случаях обеспечивая выходные характеристики, позво-

ляющие обеспечить бесперебойную работу бурового оборудования. Статор и

ротор турбины имеют геликоидальное сечение, при этом они имеют одинако-

вую форму в плане, однако стальной ротор имеет на один зубец меньше, чем

количество каналов изготовленного из эластомера статора.

 

 

9

 

 

Ротор (сталь)

 

 

Статор (эластомер)

 

 

Корпус статора (сталь)

 

Рисунок 1.4 – Силовая секция забойного двигателя (статор/ротор)

Силовые секции забойных двигателей можно классифицировать в соот-

ветствии с количеством зубцов ротора и эффективных ступеней статора. Зубцы

ротора и каналы статора имеют геликоидальное сечение, при этом одна ступень

секции соответствует линейному расстоянию полного «витка» канала статора.

Различие в количестве зубцов ротора и каналов статора приводит к образова-

нию эксцентриситета между осью вращения ротора и осью статора.

Геликоидальные поверхности ротора и статора, а также углы наклона

винтовых образующих подобраны таким образом, чтобы пара «ротор/статор»

создавала герметичные участки на равных интервалах длины корпуса турбины.

Таким образом, в винтовых каналах статора образуются изолированные акси-

альные полости, заполненные жидкостью под давлением.

Давление жидкости внутри этих аксиальных полостей заставляет ротор

вращаться и прецессировать внутри статора. Геометрия поверхности статора и

ротора и величина планетарного перемещения ротора подобраны таким обра-

зом, чтобы обеспечить минимальные давление контакта, трение скольжения,

абразивный износ поверхностей и вибрацию системы в целом, т. е. обеспечить

пониженный износ статора и ротора.

Эластомерный статор изготовляется литьём под давлением, при этом особое

внимание в процессе его изготовления уделяется однородности состава эластоме-

ра, надёжному связыванию компонентов и качеству профиля геликоидальных ка-

налов статора. Отливка статора производится непосредственно в стальной корпус

статора забойного двигателя. Количество геликоидальных каналов статора может

изменяться от 2 до 10 в зависимости от типоразмера двигателя.

 

10

 

Роторы изготавливаются из стальных заготовок на высокоточных метал-

лорежущих станках, позволяющих получить минимальные аксиальные и ради-

альные допуски; кроме того, они могут быть плакированы специальными по-

крытиями для того, чтобы повысить их способность противостоять механиче-

скому износу и повысить их стойкость к коррозионному воздействию. В зави-

симости от типоразмера мотора, количество заходов ротора может изменяться

от одного до девяти.

Силовые характеристики двигателя – его входная и выходная мощности

зависят, прежде всего, от числа зубцов ротора и каналов статора, их геометрии,

угла наклона винтовых образующих и количества ступеней.

Для каждого конкретного рабочего диапазона частота вращения долота

прямо пропорциональна скорости потока циркулирующей жидкости между

статором и ротором. В том случае, когда перепад давления циркулирующей

жидкости на движителе превышает максимальный рабочий перепад для данно-

го типа двигателя, рабочая жидкость начинает просачиваться между статором и

ротором, что приводит к снижению скорости вращения долота. Сильное проса-

чивание рабочей жидкости может привести к глушению двигателя, т. е. к пол-

ной остановке долота, связанной с «заклиниванием» ротора.

Кроме того, для каждого конкретного рабочего диапазона, крутящий мо-

мент на выводном валу двигателя прямо пропорционален перепаду давления,

возникающего на паре «статор-ротор» двигателя. Таким образом, работа двига-

теля с крутящими моментами, превышающими максимальные паспортные зна-

чения, приводит к повышенному износу статора и ротора и, в конечном итоге, к

«заклиниванию» ротора.

Вырабатываемая двигателем мощность прямо пропорциональна частоте

вращения и крутящему моменту. Таким образом, мощность забойного двигате-

ля и связанные с нею величины частоты вращения и крутящего момента необ-

ходимо подбирать в зависимости от конкретных условий бурения.

Конструкция статора и ротора предусматривают возможность их работы

в широком диапазоне условий и параметров бурения, включая такие, как изме-

нение температуры, плотности и/или вязкости бурового раствора и содержания

в нём бурового шлама, а также присутствие в буровом растворе агентов, ис-

пользующихся для борьбы с поглощением. Кроме того, использующийся для

изготовления статора эластомерный материал способен противостоять воздей-

ствию пластового флюида, а также масел и смазок. Материалы, использующие-

ся для изготовления двигателя, обладают высокой стойкостью к эрозии, корро-

зии и истиранию.

 

 

11

 

Ротор и статор изготавливаются по повышенному классу точности и тща-

тельно подгоняются, что обеспечивает высокую надёжность работы пары «ро-

тор-статор» и необходимые эксплуатационные характеристики двигателя для

работы в различных условиях бурения, позволяет практически полностью ис-

ключить проблемы при запуске двигателя и обеспечить высокую эффектив-

ность и долговечность забойного двигателя.

Подводя итоги вышесказанного [2], можно сделать вывод, что для созда-

ния в рабочих органах двигателя полостей, теоретически разобщённых от об-

ластей высокого и низкого давлений, необходимо и достаточно выполнение че-

тырёх условий:

1) число зубьев Z 1 наружного элемента (статора) должно быть на единицу

больше числа зубьев Z 2 внутреннего элемента (ротора): Z 1 = Z 2 + 1;

2) отношение шагов винтовых поверхностей наружного элемента (стато-

ра) Т и внутреннего элемента (ротора) t должно быть пропорционально отно-

шению числа зубьев: Г /t = Z 1 /Z 2;

3) длина рабочих органов L должна быть не менее шага винтовой поверх-

ности наружного элемента: L > T;

4) профили зубьев наружного и внутреннего элементов должны быть

взаимоогибаемы и находиться в непрерывном контакте между собой в любой

фазе зацепления.

 

 

1.1.3 Шпиндельная секция

Шпиндель – один из главных узлов двигателя. Он передаёт осевую на-

грузку на породоразрушающий инструмент, воспринимает реакцию забоя и

гидравлическую осевую нагрузку, действующую в рабочих органах, а также

радиальные нагрузки от долот и шарнирного соединения (гибкого вала). В ряде

случаев при использовании породоразрушающих инструментов с насадками

(гидромониторное бурение) шпиндель должен выполнять функции уплотнения

выходного вала, позволяя создавать необходимый перепад давления в насадках

долота. Наиболее распространенная конструкция шпинделя включает монолит-

ный полый вал, соединённый посредством наддолотного переводника в нижней

части с долотом, а с помощью муфты в верхней части – с шарниром. Для вос-

приятия осевых нагрузок используются как радиально упорные, так и упорные

подшипники. Подшипники выполняются многорядными и сохраняют свою ра-

ботоспособность при выработке зазора (люфта) до 5-7 мм.

В большинстве случаев шпиндель может быть отсоединён без демонтажа

силовой секции, при необходимости и на буровой.

 

 

12

 

Шпиндели отечественных винтовых забойных двигателей (рисунок 1.5) вы-

полняются не маслонаполненными. Все узлы трения смазываются и охлаждаются

буровым раствором. Отказ от использования маслонаполненных и герметизиро-

ванных шпинделей объясняется как традиционным подходом к конструированию

забойных двигателей, так и практической целесообразностью иметь гидромаши-

ну, обладающую примерно равным ресурсом отдельных узлов.

 

 

Блок подшипников

 

Канавка шарикоподшипника

 

 

Приводной вал

 

 

Рисунок 1.5 – Шпиндельная секция в сборке

 

Конструкция шпинделя включает большое число сборок опорных и ради-

ально-упорных подшипников, ограничитель потока и приводной вал.

Опорные подшипники предназначены для компенсации осевой нагрузки

ротора и вертикальной реактивной составляющей противодавления возникаю-

щего вследствие приложения нагрузки на долото. В конструкции забойных

двигателей большого диаметра применяются многорядные подшипники сме-

шанного (шариково-роликового) типа, а для двигателей малого диаметра –

подшипники скольжения на основе карбидов.

Для поглощения боковых нагрузок на приводной вал используются ме-

таллические и неметаллические радиальные подшипники, установленные выше

 

13

 

и ниже сборок радиально-упорных подшипников. Боковые нагрузки на привод-

ной вал могут достигать значительной величины, особенно в ходе направленно-

го бурения или в процессе перебуривания ствола. Материалы, из которых изго-

тавливаются радиальные подшипники, подбираются и производятся таким об-

разом, чтобы обеспечить надёжность работы подшипников в любых условиях

бурения. Охлаждение и смазка опорной втулки производятся буровым раство-

ром – для этого отбирается приблизительно 5-8% объёма промывающей жидко-

сти; поток жидкости через втулку регулируется при помощи клапана-

ограничителя потока.

Приводной вал забойного двигателя служит для передачи на долото, как

аксиальной нагрузки, так и крутящего момента. Приводной вал изготавливается

из стали методом ковки; в нижней части вала имеется резьбовое соединение

для крепления бурового долота. Таким образом, он является единственным уз-

лом открытого вращения в забойном двигателе. Буровой раствор подается на

долото через внутреннюю полость приводного вала.

Все подшипниковые сборки сконструированы таким образом, чтобы ис-

ключить возможность «выдергивания» приводного вала и подшипников из кор-

пуса забойного двигателя при высвобождении прихваченного инструмента с

усилиями, превышающими расчётные растягивающие нагрузки для двигателя

данного типа.

 

1.1.4 Трансмиссия забойного двигателя

Соединение ротора винтового забойного двигателя и вала шпинделя

представляет собой один из основных узлов двигателя, определяющих долго-

вечность и надёжность гидромашины в целом.

Механизм, соединяющий планетарно движущийся ротор с концентрично

вращающимся валом, работает в тяжёлых условиях. Помимо передачи крутя-

щего момента и осевой силы, этот узел должен воспринимать сложную систему

сил в рабочих органах, характеризующуюся непостоянной ориентацией ротора.

В отличие от известных в технике соединений, передающих вращение

между двумя соосными концентрическими вращающимися валами, рассматри-

ваемое соединение в винтовом забойном двигателе является связующим звеном

с ротором, совершающим планетарное движение, причём за один оборот вы-

ходного вала ротор поворачивается вокруг своей оси, совершая определённое

число циклов переменных напряжений.

 

 

14

 

Это обусловливает повышенные требования к циклической прочности со-

единения, особенно при использовании многозаходных винтовых забойных

двигателей.

Своеобразные условия работы соединения и невозможность использования

готового технического решения обусловили многообразие компоновок этого узла.

Принципиально могут быть использованы четыре типа соединений на базе:

1) деформации одного или нескольких элементов конструкции;

2) обеспечения свободы перемещения ротора за счёт введения элементов

с относительно большим люфтом;

3) шарнирных соединений;

4) гибкого вала (торсиона).

Первый и второй тип соединения из-за существенных удельных нагрузок

в винтовых забойных двигателях не нашли применения.

В первом поколении отечественных винтовых забойных двигателей приме-

нялись двухшарнирные соединения зубчатого типа с центральным шаром. Оно

использовалось для передачи крутящих моментов до 700 кГ*м (68600 Н*м) при

частоте вращения до 200 об./мин. Эксцентриситет соединения доходил до 5 мм.

Шарнирные соединения винтовых двигателей работают, как правило, в

среде абразивных жидкостей. Поэтому надёжная герметизация шарниров явля-

ется одним из основных направлений повышения их работоспособности. Про-

блема герметизации осложняется тем, что полости, которые требуется изолиро-

вать, вращаются вокруг смещённых осей в условиях вибрации и значительного

гидростатического давления. Поэтому герметизирующие элементы должны

быть гибкими и прочными при циклической нагрузке, а устройство для герме-

тизации – в целом простым и надёжным.

Сначала в шарнирах использовались простейшие резиновые уплотнения,

в дальнейшем стали применять уплотнения сильфонного и манжетного типов.

Торсион (гибкий вал). Существенный шаг, оказавший влияние на подхо-

ды к конструированию винтовых забойных двигателей в целом был сделан в

середине 70-х годов, когда ВНИИБТ впервые в практике проектирования вин-

товых забойных двигателей предложил конструкцию гибкого вала. К началу

90-х годов в большинстве типоразмеров винтовых забойных двигателей, вы-

пускаемых в России, для соединения ротора и выходного вала применяются

гибкие валы (рис. 1.6).

 

15

 

 

Узел сочленения

 

Передаточный вал

 

 

Отклоняющее устройство

 

Узел сочленения

 

 

Рисунок 1.6 – Торсион забойного двигателя

 

В двигателях с наружным диаметром 88 мм и более гибкий вал размеща-

ется в расточке ротора, а в малогабаритных двигателях ниже ротора.

В большинстве случаев гибкий вал винтовых забойных двигателей пред-

ставляет собой металлический стержень круглого сечения с утолщёнными кон-

цами. На концах выполняются присоединительные элементы: гладкий конус

или коническая резьба. Иногда гибкий вал выполняется полым со сквозным ци-

линдрическим каналом для подвода рабочей жидкости высокого давления не-

посредственно к долоту.

Для повышения циклической прочности в месте перехода от заделки к

рабочей части вала имеется конус с углом 5-15° или галтель с отношением ра-

диуса галтели к диаметру вала в пределах от 0,1 до 0,2.

Преимущества использования гибких валов заключаются в простоте кон-

струкции и высокой технологичности, большом сроке службы, соизмеримом с

ресурсом корпусных деталей двигателя, а также возможностью реализации раз-

личных компоновок двигателей.

Опыт эксплуатации двигателей в наклонно направленном и горизонталь-

ном бурении выявил недостаточную стойкость гибких валов при углах переко-

са секций более 1°30. В связи с этим в последних конструкциях двигатели типа

ДГ стали оснащать шарнирно-торсионными соединениями.

 

 

16

 

1.1.5 Перепускной клапан

Геометрия рабочей пары (ротор/статор) забойного двигателя не позволяет

обеспечить свободный переток рабочей жидкости (бурового раствора) между

колонной и затрубным пространством в ходе спускоподъёмных работ.

Для того чтобы обеспечить заполнение буровой колонны раствором в

процессе спуска инструмента, а также свободный слив бурового раствора из

колонны в процессе её подъёма, в конструкции двигателя предусмотрен кла-

панный переводник, который устанавливается непосредственно над турбиной.

Кроме того, наличие клапанного переводника позволяет при необходимости

снизить циркуляцию раствора через двигатель.

Рабочим узлом клапанного переводника является полый цилиндр с отвер-

стиями в боковой стенке, через которые осуществляется циркуляция раствора

между бурильной колонной и затрубным пространством.

При работе на буровых растворах с повышенным содержанием взвешенных

частиц (что может привести к засорению клапана), либо в процессе бурения с

продувкой забоя воздухом, клапанный переводник можно не устанавливать.

По своей конструкции (рис. 1.7) клапанный переводник представляет со-

бой подвижный поршень (золотник), перемещающийся внутри пружины.

 

 

Поршень

 

Пружина

 

 

Отверстие для прохода

бурового раствора

 

 

Рисунок 1.7 – Клапанный переводник забойного двигателя

 

Все детали клапана изготавливаются из высококачественных сталей. Для

повышения эффективности и надёжности работы клапана в его конструкцию

включён ряд изготовленных с повышенной точностью уплотнительных элемен-

 

17

 

тов; внутренние и внешние поверхности клапана либо обрабатываются по вы-

сокому классу точности, либо плакируются специальными покрытиями.

Клапан переводника остаётся в открытом положении до тех пор, пока дав-

ление циркулирующего бурового раствора не превысит жёсткости пружины, что

приведёт к смещению поршня и, в конечном счёте, к перекрытию боковых от-

верстий в его корпусе, тем самым перекрывая переток раствора в затрубное про-

странство, то есть весь буровой раствор будет поступать в забойный двигатель.

При остановке циркуляции пружина возвращает клапан в исходное поло-

жение, при этом открываются боковые отверстия, и восстанавливается поток

бурового раствора в затрубное пространство. Циркуляционные каналы в корпу-

се переводника оснащены фильтрующими решётками, предотвращающими за-

сорение клапана шламом, выносящимся с забоя буровым раствором. Необхо-

димая для закрытия клапана величина подачи бурового раствора ниже мини-

мальной расчётной величины рабочего потока забойного двигателя.

Характеристики клапанных переводников приведены в таблице 1.2 и вы-

пускаются для всех типоразмеров забойных двигателей.

Таблица 1.2 – Характеристики переводников клапанных (ПК)

 

Верхние и нижние переходные муфты переводников выполняются либо

по стандартам АНИ, либо согласно общепринятым промышленным стандартам,

что позволяет эксплуатировать забойные двигатели, как с клапанными пере-

водниками, так и без них.

 

18

Характеристика ПК -95 ПК -108 ПК -120 ПК -172 ПК -195 ПК -240 Максимальное давление промывочной жидкости, МПа 15 15 15 15 15 15 Максимально – допустимая осевая нагрузка, Т 70 100 100 180 180 180 Давление срабатывания клапана, МПа 1+0,5 1+0,5 1+0,5 1+0,5 1+0,5 1+0,5 Присоединительная замковая резьба по ГОСТ 5286–75 З-76 З-88 З-88 З-147 З-147 З-171 Диаметр проточной части, мм 18 18 25 36 70 80 Наружный диаметр, мм 95 108 120 172 195 205 Длина, мм, не более 460 475 490 615 850 850 Масса, кг, не более 20 28 39 90 105 110

 

Кроме того, между переводником и силовой секцией забойного двигателя

можно установить кривой переводник, что позволяет сократить расстояние ме-

жду ним и долотом и, тем самым, облегчить забуривание бокового ствола.

При использовании полых роторов, оснащённых соплами, циркулирую-

щая рабочая жидкость (буровой раствор) имеет возможность свободно посту-

пать в двигатель из затрубного пространства и выходить из него. Таким обра-

зом, отпадает необходимость в использовании клапанного переводника, необ-

ходимого для того, чтобы освобождать колонну от бурового раствора при

подъёме инструмента; однако при этом необходимо помнить, что диаметр со-

пла должен быть достаточно большим для того, чтобы обеспечить свободный

слив бурового раствора из колонны.

 

 

1.1.6 Регулятор угла перекоса осей двигателя

Регулятор угла (РУ) перекоса осей двигателя (таблица 1.3) предназначен

для использования в составе забойного двигателя при бурении наклонно на-

правленных, пологих и горизонтальных скважин.

Таблица 1.3 – Регуляторы угла перекоса осей двигателя-отклонителя

 

 

Использование регулятора угла обеспечивает возможность оперативного

изменения угла перекоса осей отклонителя на устье скважины и исключает не-

обходимость иметь на буровой несколько отклонителей с различными углами

перекоса.

 

19

Наименование РУ 1-195 ПКР 2-240 Диаметр наружный, мм 195 240 Длина, мм 1066 1045 Масса, кг 168 175 Угол искривления, град. (минимальный / максимальный) 0/3 0/3 Шаг изменения угла, мин. 30’ 30’ Присоединительные резьбы     к двигательной секции РКТ-177*5.08*1:16 РКТ-208*6.35*1:6 к шпиндельной секции МК-98*6 - Соединение валов двигателя торсион торсион Расход промывочной жидкости не лимитируется не лимитируется Плотность промывочной жидкости не лимитируется не лимитируется

 

Схема, поясняющая работу регулятора угла перекоса осей отклонителя,

приведена на рисунке 1.8.

 

Рисунок 1.8 – Схема работы регулятора угла

 

При повороте секций регулятора угла происходит их перекос до макси-

мального при повороте на 180° относительно исходного положения механизма.

При этом угол перекоса осей равен 2á.

При каждом изменении угла перекоса осей секций забойного двигателя

происходит изменение плоскости его искривления, что необходимо учитывать

при ориентировании отклонителя в скважине.

Регулятор угла (рис. 1.9) включает следующие основные узлы:

−

−

−

узел искривляющий;

торсион;

переводник соединительный.

 

 

20

 

Рисунок 1.9 – Регулятор угла РУ1-195:

1 – диск; 2 – полукольцо; 3 – уплотнительное резиновое кольцо; 4 – переводник;

5 – зубчатый венец; 6 – поджимная гайка; 7 – стопорная пробка; 8 – сердечник;

9 – метки на зубчатом венце; 10 – метки на гайке; 11 – метки на сердечнике

 

 

Для изменения угла перекоса осей РУ необходимо:

1) отвернуть стопорную пробку 7 специальным ключом, входящим в

комплект РУ;

2) с помощью механических ключей раскрепить гайку 6 (резьба правая,

закреплена моментом силы 10000Н*м), при этом механический ключ с приво-

дом от пневмораскрепителя следует устанавливать на сердечник 8 или корпус

шпинделя, а гайку захватывать вторым ключом;

 

21

 

3) ввернув резьбовой конец ключа для стопорной пробки в отверстие на

гайке, отвернуть гайку на 25-30 мм, при этом зубчатый венец 5 опускается вниз

и выходит из зацепления с зубьями переводника 4;

4) при помощи цепных или механических ключей провернуть шпиндель-

ную секцию до совмещения одноимённых меток (на переводнике 4 и зубчатом

венце 5) с требуемым значением угла, положение этих меток определяет и но-

вое положение плоскости искривления отклонителя;

5) приподняв венец 5, проверить совпадение положения зубьев венца и

впадин на переводнике 4, при необходимости немного повернуть шпиндель;

6) придерживая руками венец в зацеплении, завернуть и подтянуть гайку

руками (использовать ключ, ввёрнутый в резьбовое отверстие), проконтролиро-

вать угол между длинной меткой 9 на зубчатом венце и метками 10 на гайке, он

должен находиться в пределах 40-90°;

7) закрепить гайку механическими ключами (ключ с приводом на пнев-

мораскрепитель следует устанавливать на гайку, а второй на переводник соеди-

нительный) до совмещения длинной метки 9 на зубчатом венце и верхней мет-

ки 10 на гайке (или нижней метки 10 и метки 11 на сердечнике, как удобнее

контролировать), при этом отверстие под пробку на гайке должно совпасть с

отверстием в сердечнике 8, а также обеспечивается требуемый момент крепле-

ния гайки (10000Н*м);

8) ввернуть и закрепить фиксирующую пробку 7.