Технологический комплекс для бурения скважин, с модернизацией забойного двигателя ВЗД Д1-195 роторного типа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Технологический комплекс для бурения скважин, с модернизацией забойного двигателя ВЗД Д1-195 роторного типа-Героторный механизм-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
Изобретение относится к забойных двигателей героторного типа и может быть использовано для бурения нефтяных, газовых и разведочных скважин.
Известен забойный винтовой двигатель, содержащий кольцевой эластичный элемент уплотнителя, при этом узлы соединения корпусов секций выполнены в виде торцевых зубьев, ширина вершин которых по окружности корпуса больше ширины основания, и расположенные между корпусами опорной и двигательной секций и (или) между корпусами двигательных секций, причем эластичный двигательный элемент размещен в интервале зубчатого соединения корпусов. Известен винтовой забойный двигатель, содержащий маховик, установленный соосный статора и связан с ротором посредством кривошипного соединения, ось которого совпадает с осью ротора.
Известное устройство для бурения скважин, содержащее забойный двигатель, при этом к ротору подключена алмазное долото, а шарошечное долото, присоединенное к статору, размещено внутри и выше за торец алмазного долота.
Причинами, препятствующими достижению технического результата заявляемого в известных технических решениях, являются: низкий показатель механической скорости бурения горизонтальных (субгоризонтальних) скважин за счет снижения динамической нагрузки на долото (без вращения бурильной колонны ротором) в местах интенсивного искривления скважин, а также высокий риск возможных аварий и осложнений вследствие неконтролируемого комбинированного (двухдолотного) способа бурения.
Также есть опыт применения комбинированного способа бурения горизонтальных скважин, включающие углубление горизонтальных участков, путем вращения бурильной колонны ротором, в сочетании с винтовым забойным двигателем. Бурение горизонтальных участков с применением только винтового забойного двигателя без вращения колонны в большинстве случаев сопровождается частыми прихватами нижней части КНБК. Вследствие чего бурение (разрушение) горной породы кратковременно (от 3 до 7 мин) сопровождается частыми опрацьовуваннями интервалов, промивками скважины. Комбинированный способ с одной стороны дает возможность осуществления длительного (до 15 мин) процесса бурения без отрыва долота от забоя, при этом часть дополнительного динамической нагрузки Gд, создаваемого вращением бурильной колонны, теряется в месте интенсивного искривления скважины. Вторым негативным фактором является неконтролируемый реактивный момент на валу двигателя и в месте нулевой точки «0» («0» - точка, где напряжения растяжения и сжатия С бурильной колонны уровне). Создание дополнительной динамической нагрузки Gд с применением винтовых двигателей без вращения бурильной колонны позволит увеличить механическую скорость проходки.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, которое заявляется, является повышение эффективности бурения горизонтальных скважин, увеличение механической скорости проходки на долото путем изменения конструкции забойного двигателя героторного типа.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении динамический нагрузки на забой и момента на долоте (без вращения бурильной колонны) за счет вращения статора забойного двигателя героторного типа.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для бурения скважин, содержащий багатозахідний героторний механизм, включающий статор и ротор, на внутренней поверхности статора и наружной поверхности ротора выполнена багатозаходна винтовая нарезка левого направления с разницей в количестве выступов статора и ротора, равной единице, особенностью является то, что ротор жестко закреплен с колонной бурильных труб посредством торсионного вала и полой полуоси, имеющей проточные каналы, а герметизация против утечек бурового раствора и восприятия осевых усилий осуществлена за счет установки осевой герметизирующей опоры.
Причинно-следственная связь между заявленным техническим результатом и существующими признаками изобретения следующий. Повышение эффективности бурения горизонтальных скважин осуществляется за счет преобразования кинетической энергии потока бурового раствора (жидкости) во вращательное движение статора (корпуса) двигателя, вследствие конструктивных изменений забойного двигателя героторного типа, путем жесткого закрепления ротора (винта) с колонной бурильных труб.
Устройство для бурения скважин работает следующим образом.
Устройство для бурения скважин даст возможность использовать динамику корпуса двигателя для реализации дополнительной динамической нагрузки Gд и позволит избежать возникновения прихваток компоновки низа бурильной колонны в местах интенсивного искривления скважин.

Рисунок 4.1. – Героторний механизм.

Технологический комплекс для бурения скважин с модернизацией убойного двигателя роторного типа

На (чертеже №1) изображен буровую установку 5000 ЭУ, она предназначена для бурения разведочных и эксплуатационных скважин как роторным, так и турбинным способом, условная глубина бурения 5000 м, максимальная грузоподъемность на крюке 2500 кН, привод установки – переменного тока.
На (чертеже №2) приведена схема циркуляции раствора, для подачи на забойный двигатель.
Принцип действия винтового забойного двигателя следующий. Двигатель содержит ротор и статор. Стальной статор внутри имеет привулканізовану резиновую обкладку с винтовыми зубьями левого направления. На стальном роторе нарезаны наружные винтовые зубья также левого направления. Число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев статора, в результате чего для осуществления зацепления ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине высоты зуба. Шаги винтовых линий ротора и статора прямо пропорциональны числу зубьев. Специальный профиль зубьев ротора и статора обеспечивает их непрерывный контакт между собой, образуя на длине шага статора единичные рабочие камеры.
Промывочная жидкость, поступающая в двигатель от насосов буровой установки, может пройти к долота только в том случае, если ротор поворачивается относительно статора, обкатуючись под действием неуравновешенных гидравлических сил.
Ротор, совершая планетарное движение, поворачивается по часовой стрелке (абсолютное движение), в то время как геометрическая ось ротора перемещается относительно оси статора против часовой стрелки (переносное движение).
За счет разности в числах зубьев ротора и статора переносное движение редуцируется в абсолютное с передаточным числом, равным числу зубьев ротора, что обеспечивает пониженную частоту вращения и высокий крутящий момент на выходе. Вид общий (№3) изображает «прототип» забойный винтовой двигатель.
На (чертеже №4) изображено деталировка винтового забойного двигателя.
Технологический процесс изготовления вала забойного двигателя (чертеж №5) включает перечень операций, и инструмент который необходим для изготовления детали.
Задачей модернизации является повышение эффективности бурения горизонтальных скважин, увеличение механической скорости проходки на долото путем изменения конструкции забойного двигателя героторного типа.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении динамический нагрузки на забой и момента на долоте (без вращения бурильной колонны) за счет вращения статора забойного двигателя героторного типа.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для бурения скважин, содержащий багатозахідний героторний механизм, включающий статор и ротор, на внутренней поверхности статора и наружной поверхности ротора выполнена багатозаходна винтовая нарезка левого направления с разницей в количестве выступов статора и ротора, равной единице, особенностью является то, что ротор жестко закреплен с колонной бурильных труб посредством торсионного вала и полой полуоси, имеющей проточные каналы, а герметизация против утечек бурового раствора и восприятия осевых усилий осуществлена за счет установки осевой герметизирующей опоры.
Причинно-следственная связь между заявленным техническим результатом и существующими признаками изобретения следующий. Повышение эффективности бурения горизонтальных скважин осуществляется за счет преобразования кинетической энергии потока бурового раствора (жидкости) во вращательное движение статора (корпуса) двигателя, вследствие конструктивных изменений забойного двигателя героторного типа (чертеже №6) , путем жесткого закрепления ротора (винта) с колонной бурильных труб.
Устройство для бурения скважин даст возможность использовать динамику корпуса двигателя для реализации дополнительной динамической нагрузки Gд и позволит избежать возникновения прихваток компоновки низа бурильной колонны в местах интенсивного искривления скважин.
На (чертеже №7) изображен деталировка модернизированного оборудования.
Дипломный проект включает разделы “Охрана труда”и “Охрана окружающей среды”, где отражены вопросы создания безопасных условий труда и предотвращения загрязнения окружающей среды.
Целесообразность внедрения предлагаемой модернизации подтверждено экономическими расчетами. Экономический эффект достигается за счет увеличения межремонтного цикла оборудования, и составляет 6776 грн., за год.