1.2.4 Особливості буріння об’ємними гвинтовими двигунами
При бурінні гвинтовими двигунами у твердих породах проходка на долото збільшується більше ніж у два рази, а у м’яких на 20-50 % порівняно з турбінним способом, а механічна швидкість на 20-50 % нижча в обох випадках.
Гвинтовий двигун простіший за конструкцією, має меншу масу і довжину. Він дає можливість контролювати відробку долота за зміною крутного моменту, оскільки одночасно з ростом крутного моменту збільшується тиск на стояку. Зокрема, при постійній витраті зі збільшення осьового навантаження і моменту на долоті зростає перепад тиску на гвинтовому двигуні і знижується швидкість обертання. При постійному осьовому навантаженні зі збільшенням витрати підвищується швидкість обертання і потужність на валу двигуна.
При зношуванні опори шарошок і незмінному осьовому навантаженні момент і тиск підвищиться, а при зношенні зубів долота момент знижується і, відповідно, зменшується тиск на стояку.
Підвищений крутний момент та низька швидкість обертання дозволяє застосовувати гвинтові вибійні двигуни при бурінні як м’яких пластичних, так і твердих та абразивних порід з використанням різноманітних шарошкових, алмазних твердосплавних доліт та оснащених полікристалічними синтетичними алмазами (Stratapax), а також в інтервалах зміни траєкторії ствола свердловини та при бурінні похилоскерованих і горизонтальних свердловин.
Гвинтові вибійні двигуни експлуатують при температурі до 100 °С з використанням промивальних рідин густиною до 2000 кг/м3, вмістом піску до 1 % і нафтопродуктів до 5 % .
Перед початком роботи візуально оглядають гвинтовий вибійний двигун, при необхідності проводять регулювання і доставляють на бурову в зібраному вигляді з нагвинченими запобіжними втулками.
Перед спуском в свердловину гвинтовий вибійний двигун випробовують над устям контролюючи плавність та легкість запуску і герметичність різьбових з’єднань. Гвинтовий вибійний двигун повинен запускатись при тиску не більше 2,5 МПа. У зимовий період перед випробуванням двигун прогрівають парою або гарячою водою протягом 20-30 хвилин.
При спуску гвинтового вибійного двигуна за 10-15 м до вибою включають циркуляцію і подальший спуск здійснюють з промиванням свердловини. Не допускається запуск двигуна ударами об вибій свердловини. Під ведучу трубу встановлюють фільтр довжиною 1,5-2 м з отворами, діаметром 5-6 мм.
1.3 Турбогвинтові двигуни
У 1970 р. ВНДІБТ був запропонований турбогвинтовий вибійний двигун, який знайшов застосування на практиці і показав певні переваги.
Модульні турбогвинтові двигуни (рисунок 1.29) включають три основні вузли: шпиндель 1, турбінну секцію 2 і гвинтовий модуль 3. Конструкцією передбачені різні варіанти агрегатування вказаних вузлів. Залежно від поставлених технологічних задач можуть використовуватися такі варіанти компоновок: шпиндель і гвинтовий модуль, шпиндель і турбінна секція та гвинтовий модуль, турбінна секція і гвинтовий модуль.
1 – шпиндель; 2 – турбінна секція; 3 – гвинтовий модуль;
4, 5 – відповідно ротор і статор гвинтової пари; 6 – торсіон;
7 – з'єднання торсіона з валом турбінної секції; 8 – вал турбінної
секції; 9 – ступінь турбіни; 10 – осьова опора шпинделя; 11 – долото
Рисунок 1.29 – Загальний вигляд (а) та схема (б)