ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Д3 - 176-Курсовая работа

Винтовые забойные гидравлические двигатели подразделяются на следующие двига-тели:
1. общего назначения;
2. для наклонно направленного и горизонтального бурения;
3. для отбора керна;
4. для ремонта скважин;
5. с разделенным потоком;
6. турбовинтовые.
Классификация винтовых забойных двигателей предложена Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Бал-денко и А.Н. Гноевых по 17 признакам: по кратности действия рабочих органов; по ки-нематике рабочих органов; по конструктивной компоновке; по конструкции силовой секции; по характеру распределения потока рабочей жидкости; по конструкции ротора рабочих органов; по конструкции узла соединения ротора и вала шпинделя; по конструк-ции шпинделя; по конструкции вала шпинделя; по типу осевой опоры в шпинделе; по конструкции уплотнения вала шпинделя; по назначению; по наружному диаметру; по термостойкости; по частоте вращения выходного вала; по типу механизма искривления; по роду рабочего агента; по типу зацепления профилей рабочих органов.
По принципу действия ВЗД являются объемной (гидростатической) машиной, много-заходные рабочие органы которой представляют собой планетарно-роторный механизм с внутренним косозубым зацеплением.
ОАО НПО «Буровая техника» и Пермским филиалом ВНИИБТ разработана широкая гамма высокоэффективных винтовых забойных двигателей общего назначения типов Д и ДС с высокими энергетическими и эксплуатационными параметрами и повышенной надежности.
Выпускаемые в России ВЗД общего назначения выполняются по единой схеме, имею-щей неподвижный статор и вращающийся ротор, соединяемые со шпинделем, и охваты-вают диапазон диаметров корпуса от 127 до 240 мм и предназначены для привода долот шарошечных и безопорных, бурголовок, фрезеров и райберов диаметром от 139,7 до 295,3 мм с обеспечением минимального технологически требуемого зазора между корпусом двигателя и стенками скважины в конкретных горно-геологических условиях разрезов нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.
ВЗД эксплуатируются с использованием воды и буровых растворов плотностью (l000 кг/м3 и менее) до максимальной (2000 кг/м3), включая аэрированные растворы и пены (при бурении и капитальном ремонте скважин), с содержанием песка не более 1 % по ве-су, максимальным размером частиц не более 1 мм, при забойной температуре не выше +100 °С.
Двигатели общего назначения для бурения выпускаются под шифрами
типов Д, Д0, Д1, Д2, Д3, Д4 и Д5.
Односекционные ВЗД типа Д (рис. 1) включают двигательную и шпиндельную сек-ции и переливной клапан, корпусы которых соединяются между собой с помощью кони-ческой резьбы. Рабочими органами двигательной секции являются многозаходные винто-вые ротор и статор. Внутри стального статора привулканизирована резиновая обкладка с винтовыми зубьями левого направления. На наружной поверхности стального ротора нарезаны зубья того же направления. Число зубьев ротора на единицу меньше числа зубь-ев статора, а отношение шагов винтовых линий пропорционально числу зубьев. Узел со-единения ротора и выходного вала шпинделя, который может быть выполнен в виде двухшарнирного карданного соединения или гибкого вала, предназначен для пребразо-вания планетарного движения ротора во вращение вала шпинделя и передачи осевой гид-равлической силы с ротора на подшипник шпинделя.
Рис. 1. Винтовой забойный двигатель типа Д:
1, 6 — переводник соединительный; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — торсион; 5 — шпин-дель

С целью уменьшения угла перекоса шарниры разнесены по длине и соединены между собой по конусным поверхностям посредством промежуточной (соединительной) трубы. Присоединение карданного вала к ротору и валу шпинделя достигается с помощью ко-нусно-шлицевых соединений. Благодаря такой конструкции на выходной вал двигателя передается высокий момент силы при низкой частоте вращения, а также обеспечивается высокая долговечность и надежность работы двигателя, что позволяет эффективно ис-пользовать его в сочетании с современными конструкциями высокопроизводительных долот с герметизированными маслонаполненны-ми опорами при сравнительно высоких осевых нагрузках.
Шпиндельная секция ВЗД различных типоразмеров имеет отличительные особенности и в общем виде включает корпус, выходной вал, осевую опору — многорядный упорно-радиальный подшипник качения и радиальные резинометаллические опоры. На нижнем конце выходного вала установлен наддолотный переводник для соединения вала с долотом.
Для применения гидромониторных долот с целью снижения утечек бурового раствора в опорном узле двигателя монтируется уплотнение (сальниковое устройство торцевого типа с твердосплавными уплотняющими элементами), обеспечивающее бурение при пе-репадах давления на долоте до 8—10 МПа. Переливной клапан служит для сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством в процессе проведения спуско-подъемных операций в скважине с целью снижения гидродинамического воздействия на разбуриваемые породы при спуске и подъеме бурильной колонны, исключения холостого вращения вала двигателя и потерь бурового раствора при проведе-нии указанных операций.
ВЗД разработаны на уровне лучших мировых образцов. Большинство конструкторских и технологических решений выполнены на уровне изобретений, защищены авторскими свидетельствами и патентами. Кроме того, оформлены патенты во многих ведущих зарубежных

МОДЕРНИЗАЦИЯ ВИНТОВОГО ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ.
(Прототип ДЗ - 176)

1. Исходные данные:
Диаметр скважины Dскв = 200 мм
Расход бурового раствора Q = 25 л/с
Частота вращения долота 3 об/с
Перепад давления на двигателе Δр = 5 МПа
Крутящий момент на валу М = 8500 Нм

2. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих
разработке вопросов):
выполнить расчет основных размеров винтового двигателя,
вычислить осевую гидравлическую нагрузку, действующую на ротор,
определить число подпятников;.,
предложить варианты модернизации насоса.

3. Перечень графических материалов:
Общий вид установки
Листы патентного поиска
Сборочный чертеж винтового забойного двигателя