УДК 622.241.

Ратов Б.Т.

Каспийский общественный университет г.Алматы, Казахстан

Федоров Б.В.

Каспийский общественный университет г.Алматы, Казахстан

Аралбаев Н.К.

Каспийский общественный университет г.Алматы, Казахстан

Исраилов К.С.

КазНТУ им. К.И.Сатпаева, г. Алматы, Казахстан

Способ повышения энергетических показателей турбобуров и турбодолот

Вращающий момент и мощность турбобура во многом зависит от расхода прокачиваемой через его турбины жидкости. В свою очередь, расход промывочной жидкости для получения оптимального вращающего момента турбобура всегда больше, чем его величина необходимая для удовлетворительной транспортировки частиц разбуренных пород в кольцевом пространстве. Это, как правило, приводит к росту дифференциального давления на забое скважины и снижению показателей работы долота. В месте с тем, снижение расхода промывочной жидкости до минимально возможного значения для очистки забоя скважины приводит к падению энергетических показателей турбобура и уменьшению глубины его использования.[1]

Ниже рассматривается возможность повышения мощности и крутящего момента забойного двигателя на забое без подачи дополнительной жидкости наземными насосами. Для этой цели предлагается эжекторная приставка, которая укрепляется в верхние части турбобура.

На рисунке 1 показана схема конструкции турбобура типа А с эжекторной приставкой. Указанная забойная машина состоит из двух частей: турбобура и эжекторного насоса.

Эжекторный насос состоит из зажимной втулки 1, которая плотно прижимает минералокерамическое сопло 3 к основанию кассеты 2. Пространство между соплом и зажимной втулкой герметизируется специальным резиновым уплотнителем. Упорная втулка 5 с отверстиями верхним концом контактирует с кассетой 2, а нижним - с кромкой ободка конфузора 6 и определяет расчетное расстояние между соплом 3 и входной частью камеры смешения (конфузора). Последняя и диффузор 7 размешаются внутри переводника и подвешиваются к выступу переводника 8. Для предотвращения попадания крупных частиц шлама в турбобур боковые отверстия приемной камеры эжекторного насоса снабжены фильтром 4. Отверстия, предусмотренные на упорной втулке 5, обеспечивают свободный доступ жидкости из боковых отверстий переводника в камеру смешения. Переводник с собранными элементами эжекторного насоса соединяется с опорной втулкой 11 к верхней части турбобура 11.

Турбобур состоит из шлицевой муфты 9, предназначенной, при необходимости, для соединения с верхней секцией турбобура, крепежных элементов 10, состоящих из роторной гайки, контргайки и колпака, опорной втулки 11, статора 12, ротора 13, однорядного радиального шарикового подшипника 14, корпуса 15, втулки вала 16 с отверстиями для прохода жидкости, втулки корпуса 17, торцевого сальника 18, многорядного упорно-радиального шарикового подшипника 19, ниппеля 20 и вала турбобура 21. Втулка корпуса 17 предназначена для прижатия ободков статоров к упорной втулке 11 с помощью ниппеля 20.

Турбобур с эжекторным насосом работает следующим образом. Жидкость, подаваемая наземными насосами по бурильной колонне поступает в сопло 3 и вытекая из него с большой скоростью создает разряжение в камере смешения. Вызванный при этом перепад давления создает условие для всасывания промывочной жидкости из кольцевого пространства в камеру смешения через боковые отверстия, предусмотренных на стенке переводника 8.

Эжектируемый поток, поступающий в камеру смешения, увлекается рабочим потоком, и далее смешанный поток поступает в диффузор 7 и турбобур.

Таким образом, в турбобур поступает увеличенный на величину объема эжектируемого потока расход жидкости, что способствует росту его мощности и вращающего момента при постоянной подаче наземных насосов в процессе бурения скважины.

Предлагаемое сочетание забойного двигателя и эжекторной приставки наиболее эффективно при бурении скважин турбобурами с полым валом и турбодолотами для отбора керна, когда всасывание жидкости в приемную камеру эжектора происходит через полый вал или через зазор между керном и керноприемником. Во втором случае, кроме повышения энергетических показателей турбодолота, создается также благоприятное условие для поступления керна в керноприемник и повышения его выхода.

Сборка эжекторного насоса производится следующим образом. На верхнюю часть корпуса турбобура соединяют переводник 8 и в него устанавливают диффузор 7 с камерой смешения 6, который подвешивается на выступ переводника. Затем упорная втулка с отверстиями устанавливается в гнездо, находящегося во входной части ободка камеры смешения. После этого кассета с соплом 3, уплотнительной прокладкой и зажимной втулкой 1 в собранном виде сажается на упорную втулку с отверстиями 5. При этом сопло 3 с прокладкой должно быть крепко зажато зажимной втулкой на нижнее основание кассеты.

Далее турбобур с эжекторным насосом спускают в скважину и подвешивают на роторе с помощью элеватора или клиньев. После соединения с бурильной колонной нижний торец ниппеля УБТ плотно прижимает кассету 2 с соплом 3 к упорной втулке 5 и образуется жесткое, герметичное соединение. Эжекторный насос разбирается в обратной последовательности.

Вывод

Использования предлагаемого турбобура позволяет рационально использовать расход бурового раствора для привода забойного двигателя в оптимальном режиме с одновременным выполняемым условия нормальной отчистки скважины от бурового шлама.

Литература:

1. А.И. Булатов, С.В. Долгов Спутник буровика книга 1, Москва: Недра, 2006.