Конструкции турбобуров

По конструкции турбо­буры делятся на односекционные, многосекцион­ные, высокомоментные, редукторные, шпиндель­ные и укороченные.

Односекционные турбобуры Т12МЗ (рис. XIII.5) изготовляют диа­метрами 240, 212, 195 и 172 мм с числом ступеней 100—120, собранных в одном корпусе. Они снаб­жены резинометаллической пятой, расположен­ной в верхней части. Ре­зиновые подпятники вы­полняются либо прива­ренными к металличе­ским дискам, либо в виде сменных резиновых вкла­дышей.

Для ориентирован­ного искривления при бурении наклонных скважин применяют бо­лее короткие односекци­онные турбобуры с чис­лом ступеней 30—60.

Шпиндельный турбобур (рис.7) был разработан с целью уменьшения потерь бурового раствора через нижний подшипник – ниппель- при бурении с гидромониторными долотами, для которых необходимо большое давление раствора при выходе его из вала турбобура, для этого к нижней части турбобура присоединяется на резьбе отдельная секция- шпиндель, имеющая осевую пяту и ра­диальные подшипники, сконструированные так, чтобы снизить утечку раствора через зазоры между валом и подшипником корпуса.

Рис. 7. Шпиндельный турбобур.

1-вал; 2-корпус; 3, 4-радиальные опоры; 5-подпятник; 6-диск пяты; 7, 8-гайка и контргайка; 9-нижняя полумуфта; 10-переводник.

Шпиндельные турбобуры изготовляют диаметрами 240, 195, 185, 172 и 164 мм. Шпиндель состоит из вала, укрепленного в корпусе на двух радиальных подшипниках. Для восприятия осевых нагрузок служит резинометаллическая пята, которая со­стоит из набора стальных дисков и резинометаллических под­шипников, чередующихся между собой. Корпус шпинделя при­соединяется к нижней турбинной секции через переводник, а вал через муфту так же, как секции соединяются между собой.

Турбобуры с предельными турбинами типа Л (рис.8) отличаются от ранее описанных тем, что их турбины имеют из­меняющуюся характеристику при постоянном расходе жидкости. Эти турбины сконструированы так, что перепад давления на турбине уменьшается в зависимости от нагрузки на долото и изменяющегося при этом тормозного момента. В них исполь­зованы так называемые высокоциркулятивные турбины, посто­янный перепад на которых поддерживается с помощью пере­пускного клапана, через который часть жидкости сбрасывается в затрубное пространство, минуя турбобур. Этим достигается стабильный режим работы турбины при переменном расходе жидкости.

Эти турбобуры отличаются от ранее описанных еще и тем, что в них вместо резинометаллических опор и подшипников применены шарикоподшипники. Пята этого турбобура располо­жена в нижней части и выполнена в виде десятирядного ша­рикоподшипника. Эти подшипники работают в среде бурового раствора, поэтому для предохранения подшипника от попада­ния в него крупных абразивных частиц установлены защитные сальники. Турбины расположены в верхней части с промежу­точными шариковыми радиальными подшипниками, через ко­торые протекает буровой раствор. Подшипники применяют без сепараторной конструкции.

Крепление турбин, корпусов и соединение валов аналогично описанным выше. Конечно, работоспособность шарикоподшип­ников в среде бурового раствора небольшая, так как происхо­дит их сильный абразивный износ.

Турбобуры типа А изготовляют диаметрами 240, 195 и 164 мм следующих шифров; А9К5Са, А7Н4С и А6КЗС с числом ступеней до 240. В нижней секции устанавливают ПОступеней, а остальные — в верхней.

Для улучшения условий работы долота и обеспечения повы­шенного крутящего момента при увеличении нагрузки на до­лото при бурении турбобуры типа А7Н могут использоваться с редукционным клапаном, устанавливаемым непосредственно над турбобуром или на некотором расстоянии от него.

Рис.8. Турбобуры с предельными турбинами типа Л.

I, II- нижняя и верхняя секции; 1-вал; 2-упор; 3-ниппель;4-упорно-радиальный шарикоподшипник; 5-торцовый сальник; 6, 7-втулки; 8-ротор; 9-статор; 10-шаоиковые опоры; 11-гайки; 12-колпак; 13-контргайки; 14-полумуфты; 15-корпус; 16, 17-переводники.

Клапанная перепускная приставка (рис.9) имеет обрат­ный клапан, к которому пружиной прижата втулка. При умень­шении разности давления под клапаном и над клапаном втулка перемещается вниз и открывает боковое отверстие Л, сообщая внутреннюю полость труб с затрубным пространством. Если разности давлений нет, то втулка под действием нижней пру­жины поднимается вверх, перекрывает боковое отверстие, и весь буровой раствор поступает в турбобур.

Эти приставки могут работать при применении двигателей привода буровых насосов с регулируемой частотой вращения. В этом случае по мере торможения долота снижается перепад на турбине, а следовательно, и мощность. Двигатели насосав автоматически увеличивают частоту вращения и подачу насо­сов, что ведет к повышению крутящего момента, развиваемого турбобуром.

Рис.9.Клапанная перепускная приставка.

1-корпус;

2-седла;

3-поршень;

4-пружины;

5-переводник;

6-хвостовик;

7-втулка.

В результате широкого внедрения турбинного бурения потребовалось создать турбобуры, способные удовлетворить всему многообразию условий строительства скважин и обеспечить дальнейший рост технико-экономических показателей бурения. Накопленный значительный опыт применения турбо­буров, изучение условий их эксплуатации и ремонта, а также конструктор­ские и исследовательские работы наряду с теоретической разработкой во­просов улучшения характеристики турбин, изучение влияния осевых зазоров на к. п. д. турбин и т. п. позволили создать нормальный ряд турбобуров, наиболее отвечающих повысившимся требованиям практики бурения.