Влияние расхода жидкости

 

Расход жидкости Q — один из параметров режима бурения. Чаще все­го возможный диапазон изменения Q определяют исходя из технологии бурения скважины и задают конструктору ВЗД вместе с другими исходны­ми данными.

Стендовые испытания ВЗД различных типоразмеров показывают, что с увеличением расхода (рис. 4.17) повышаются как тормозной момент и пе­репад давления, так и мощность, крутящий момент, частота вращения и

р, МПа; М, кН-м

„г

-    0,5-

0,25

и, с

Рис. 4.17. Влияние расхода бурового раствора на характеристику ВЗД (рабо­чий режим)

О      10   20    30   40    50    Q,nlc

перепад давления в экстремальном режиме. КПД гидродвигателя при уве­личении Q в допустимом диапазоне изменяется незначительно.

Нижний предел расхода жидкости ограничивается нагрузочной спо­собностью или устойчивостью работы двигателя. Верхний предел допусти­мого расхода жидкости ограничивается тремя факторами:

высокими инерционными нагрузками при увеличении частоты вра­щения;

КПД двигателя: при заданном натяге с определенного расхода жидко­сти происходит снижение объемного т|. Это объясняется тем, что с увели­чением частоты вращения и перепада давления на длине линии контакта образуется односторонний зазор, приводящий к разгерметизации РО и росту утечек. Кроме того, с увеличением расхода растут и гидравлические потери в двигателе;

износом РО вследствие повышенных контактных напряжений и ско­ростей скольжения в рабочей паре, а также скорости жидкости в ка­налах РО.

В случае, если ограничения по расходу не удовлетворяют требованиям гидравлической программы бурения, используется способ разделения пото­ка жидкости через полый ротор двигателя с помощью регулятора расхода.

ЗАБОЙНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ

В основе турбинного бурения лежит применение забойного турбинно­го гидравлического двигателя. Гидравлическим двигателем принято назы­вать машину, которая преобразовывает энергию потока жидкости (бурово­го раствора) в механическую энергию ведомого звена — вала или штока.

По принципу действия различают гидравлические двигатели объемно­го (гидростатического) типа и гидродинамические двигатели.

Объемные двигатели работают под действием гидростатического напо­ра в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вы­теснителей. Под вытеснителем понимается рабочий орган, непосредственно совершающий работу под действием на него давления жидкости. Конст­руктивно вытеснитель может быть выполнен в виде поршня, пластины, зу­ба шестерен или ротора. В объемных гидравлических двигателях ведомое звено может совершать как циклическое возвратно-поступательное или возвратно-поворотное, так и непрерывное движение.

Объемные двигатели характеризуются тремя основными признаками:

а)  наличием рабочих камер,  которые периодически сообщаются со
входом или выходом машины, при этом жидкость наполняет каждую каме­
ру или выталкивается из нее;

 

б)  изменением давления в рабочей камере от начального до конечного
постепенно из-за изменения объема камеры или скачкообразно вследствие
сообщения камеры с выходом;

в)  несущественной зависимостью усилий на рабочих органах двигате­
ля от скорости движения жидкости в камерах.

Гидродинамические двигатели (турбины) функционируют при измене­нии момента количества движения жидкости в рабочих органах машины. В этом типе гидравлических двигателей ведомое звено совершает только вращательное движение.

 

Гидродинамические двигатели характеризуются также тремя особен­ностями:

а)  рабочие органы двигателя выполнены в виде лопаточного аппарата,
состоящего из статора и ротора, обтекаемого жидкостью;

б)  в каналах двигателя циркулирует непрерывный поток жидкости;

в)  взаимодействие между лопаточным аппаратом и жидкостью носит
гидродинамический характер.