Статья:

Исследование и анализ различных типов гидравлических забойных двигателей для бурения интервала под кондуктор на скважинах Яунлорского месторождения

Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №27(48)

Рубрика: Технические науки

Выходные данные
Варлаков А.С., Оздоев И.К. Исследование и анализ различных типов гидравлических забойных двигателей для бурения интервала под кондуктор на скважинах Яунлорского месторождения // Студенческий форум: электрон. научн. журн. 2018. № 27(48). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/48/43589 (дата обращения: 29.03.2024).
Журнал опубликован
Мне нравится
на печатьскачать .pdfподелиться

Исследование и анализ различных типов гидравлических забойных двигателей для бурения интервала под кондуктор на скважинах Яунлорского месторождения

Варлаков Александр Сергеевич
магистрант Тюменского индустриального университета РФ, г. Тюмень
Оздоев Ислам Курейшевич
магистрант Тюменского индустриального университета РФ, г. Тюмень

 

Рост коммерческой скорости бурения скважин напрямую зависит от эффективности применения технологий, а повышение механической скорости проходки рассматривается, как базовый источник сокращения затрат на бурение. Для повышения механической скорости проходки необходимо выбирать тип гидравлического забойного двигателя (ГЗД)  и долота, подходящих под геологический разрез скважины и параметров бурения.

В процессе углубления скважины долото приводится во вращение либо ротором, либо забойными двигателями, включаемые в компоновку над долотом. Существуют две разновидности забойных двигателей: гидравлические и электрические.

На сегодняшний день наиболее часто используются двигатели двух типов: гидравлические многоступенчатые турбины (турбобуры) и винтовые забойные двигатели.

Первые идеи использования забойных двигателей появились еще в конце 19 века, но на практике впервые применен турбобур лишь в 1923 году советским инженером М.А.Капелюшниковым. Данный турбобур с одноступенчатой осевой турбиной развивал частоту вращения до 2500 об/мин., что при высокой механической скорости бурения приводило к быстрому износу долот.  Для снижения числа оборотов использовался планетарный, заполненный маслом редуктор, через который турбина передавала вращение долоту. Это позволило уменьшить частоту вращения до 200 об/мин., но из-за недостатка надежности работы были прекращены.

С 1938 года используется безредукторный турбобур, изобретенный инженерами П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым, М. Т. Гусманом и Р. А. Иоаннесяном. В 1940-е годы турбобур получил широкое применение в СССР.

В 1966 году инженерами М. Т. Гусманом, Ф. Д. Балденко и А. М. Колчиным был разработан забойный винтовой гидравлический двигатель, вращающего долото с частотой 50 - 200 об/мин. Первые двигатели в СССР были испытаны в 1967 - 1969 гг.

 

Рисунок 1. Упрощенная схема турбобура

 

Современный турбобур устроен следующим образом: буровой раствор, движется через отверстия в дисках подпятников; часть раствора проходит по смазочным канавкам резино­вой обкладки подпятников, для их охлаждения и смазки. Далее буровой раствор попадает в турбину, затем во внутреннюю полость вала и после прохода промывочных отверстий долота на забой скважины. Турбина многоступенчатая. Каж­дая ступень состоит из неподвижного и вращающегося дисков — статора и ротора. Статоры закреплены в корпусе, а роторы на валу турбобура.

Другой разновидностью ГЗД является винтовой забойный двигатель. Принцип работы следующий: промывочная жидкость через бурильные трубы поступает в винтовую пару и заполняет полости, образованные между поверхностями статора и ротора. В результате перепада давлений в этих полостях возникает гидравлическая сила, действующая на ротор и заставляющая его совершать сложное вращательное движение внутри статора.

 

Рисунок 2.Схема ВЗД

 

Двигательная секция представляет собой роторный гидравлический механизм, элементами рабочих органов которого являются статор и ротор. Статор имеет эластичную обкладку с внутренней винтовой поверхностью. Ротор – металлический винт с износостойкой поверхностью, через который крутящий момент передается валу шпиндельной секции двигателя.

Шпиндельная секция – второй основной узел ВЗД, передающий осевую нагрузку на долото, воспринимает гидравлическую нагрузку, действующую на ротор двигателя, и уплотняет выходной вал, способствуя созданию необходимого перепада давления на долоте. 

Регулятор угла перекоса осей двигателя предназначен для использования в составе забойного двигателя при бурении наклонно направленных, пологих и горизонтальных скважин.

Для сравнительного анализа ниже приведены технические характеристики ГЗД и практические данные механических скоростей бурения восьми скважин интервала под кондуктор на Яунлорском месторождении. Использовались два типа ГЗД: турбобур ТО3-240 и винтовой забойный двигатель ДРУ-240. Данные двигатели использовались в компоновке с БИТ 311,2 ВТ 616 СН – PDS долото, изготовленное из высококачественной стали и армируемого алмазными резцами. Средняя глубина интервала под кондуктор составила 915 м.

Таблица 1.

Технические характеристики ГЗД

 

Расход жидкости, л/с

Частота вращения,

об/мин

Момент на валу, кН∙м

Перепад давления, МПа

ТО3-240

55-65

500-590

2,1-2,9

3,0-4,5

ДРУ-240

35-75

50-205

12,7

5,2

 

Таблица 2.

Механические скорости бурения

 

скв. 2064

скв. 2060

скв. 2066

скв. 2062

скв. 2067

скв. 2061

скв. 2063

скв. 2058

Средняя скорость,

м/ч

ТО3-240

 

 

 

 

66,9

71,2

70,3

67,1

68,87

ДРУ-240

47,3

48,1

52,7

49,8

 

 

 

 

49,5

 

Исходя из данных приведенных выше таблиц можно сделать вывод о том, что при бурении мягких пород ключевую роль играет частота вращения, а не момент создаваемый двигателем. Таким образом,  целесообразнее использовать турбобур ТО3-240 в паре с долотом БИТ 311,2 ВТ 616 СН.

 

Список литературы:
1. Групповой рабочий проект на строительство эксплуатационных скважины на Яунлорском месторождении № 665 [Текст]: групп. рабочий проект. – Тюмень: ООО "ТюменНИИгипрогаз",2013
2. Повалихин, А.С. Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин [Текст]: /А.С. Повалихин [и др.]. Под общей редакцией доктора технических наук, профессора А.Г. Калинина.- М.:Изд. Центр - ЛитНефтеГаз, 2011.- 647 с.
3. Кулябин, Г.А. Технология углубления скважин с учетом динамики процессов [Текст]: Учебн. пособ. /Г.А. Кулябин, А.Г. Кулябин, А.Ф. Семененко – Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. – 200 с.
4. Винтовые забойные двигатели для бурения скважин [Текст] : /В.П. Овчинников [и др.]. – Тюмень: ООО «Печатник», 2009.- 204 с.: ил.