Об’ємний двигун (PDM), широко відомий як буровий двигун абоОб'ємний двигун (PDM), це об'ємний свердловинний електроінструмент, який перетворює гідравлічну енергію бурового розчину в механічне обертання. Широко використовуваний у спрямованому бурінні, горизонтальних свердловинах і прямих-свердловинах, PDM дозволяє точно контролювати обертання долота без обертання всієї бурильної колони з поверхні.
Основний принцип
PDM працює від бурового розчину (бурового розчину), який закачується з поверхневих бурових насосів. Коли рідина проходить через перепускний клапан і надходить у секцію двигуна, на вході та виході двигуна виникає різниця тиску. Цей перепад тиску змушує ротор обертатися ексцентрично всередині статора. Швидкість обертання та крутний момент передаються через карданний шарнір (гнучкий вал) і приводний вал у зборі до свердла, що дозволяє виконувати операції свердління.
Основні компоненти
PDM складається з чотирьох основних вузлів:
- Перепускний клапан
- Гідравлічний двигун (статор і ротор)
- Універсальний шарнір (гнучкий вал)
- Привідний вал в зборі
1. Перепускний клапан
Перепускний клапан складається з корпусу клапана, гільзи клапана, сердечника клапана та пружини. Під дією тиску рідини сердечник клапана ковзає всередині втулки, змінюючи шлях потоку. Клапан має два стани:
- Стан обходу (відкритий):Під час спотикання всередину або назовні (коли потік грязі низький або зупинений), пружина штовхає сердечник вгору, відкриваючи обхідні отвори. Грязь у бурильній колоні обходить двигун і виходить у затрубний простір.
- Закритий стан:Коли швидкість потоку та тиск бурового розчину досягають заданого значення, сердечник зміщується вниз, закриваючи обвідні отвори. Весь бруд потім протікає через двигун, перетворюючи енергію тиску в механічне обертання.
2. Секція двигуна (статор і ротор)
Двигун є основним компонентом PDM.
Статор:Сталева труба з еластомерним (гумовим) покриттям, відформована в гвинтову форму з певними геометричними параметрами.
Ротор:Сталевий гвинт із твердим-покриттям (зазвичай хромований-або з твердим-накриттям), який з’єднується зі статором.
Ротор і статор утворюють серію герметичних порожнин. Оскільки тиск бурового розчину змушує ротор обертатися ексцентрично всередині статора, обертання передається на долото. Один спіральний крок (одна повна різьба) дорівнює одній стадії. Для ефективної роботи падіння тиску на ступінь не повинно перевищувати 0,8 МПа (приблизно 116 psi); поза цим збільшується внутрішній витік (ковзання), швидкість ротора різко падає, і може виникнути пошкодження двигуна.
Експлуатаційні характеристики:
- Теоретичний вихідний крутний момент пропорційний падінню тиску двигуна.
- Вихідна швидкість обертання (RPM) пропорційна швидкості потоку бурового розчину на вході.
- Зі збільшенням навантаження (момент біта) швидкість двигуна зменшується.
Відстежуючи тиск поверхневого насоса та швидкість потоку, бурильник може ефективно контролювати свердловинний крутний момент і оберти за хвилину.
Пелюстки ротора (різьби):Ротори можуть бути одно- або багато-.
- Менше часток (наприклад, 1:2)→ Вищі оберти, менший крутний момент.
- Більше часток (наприклад, 7:8)→ Нижчі оберти, вищий крутний момент (ідеально підходить для-застосувань із високим крутним моментом, таких як горизонтальне буріння).
3. Універсальний шарнір (гнучкий вал)
Універсальний шарнір перетворює планетарний (ексцентричний) рух ротора в концентричне (осьове) обертання приводного вала. Більшість сучасних PDM використовують гнучкий вал (flex-shaft) для надійності та компактності.
4. Привідний вал в зборі
Привідний вал передає обертання і крутний момент від кардана до свердла. Він також сприймає осьове (вага-на-долото) та радіальне навантаження, що виникають під час буріння. Тому карданні вали вимагають високої твердості, відмінної зносостійкості та тривалого терміну служби. Термічна обробка (загартування та відпуск) зазвичай застосовується для значного продовження терміну служби компонентів приводного вала.
Оперативні вказівки
- Швидкість потоку:Фактична швидкість потоку розчину повинна залишатися в межах рекомендованого виробником діапазону. Надмірний потік може прискорити знос; недостатній потік знижує ефективність двигуна.
- Падіння тиску:Слідкуйте за падінням тиску на двигуні. Раптове збільшення або нестабільна поведінка можуть свідчити про зупинку двигуна або внутрішні пошкодження.
- Початковий момент:Початковий крутний момент відриву може бути вищим за робочий крутний момент; оператори повинні повільно застосовувати навантаження.
Додатки
PDM необхідні для:
- Спрямоване і горизонтальне буріння (з гнутим корпусом).
- Буріння бокових стволів і-повторного входу.
- Буріння з спіральних труб.
- Пряме{0}}свердління отворів, де потрібна контрольована швидкість долота.
Об’ємний двигун — це зрілий надійний свердловинний інструмент, який перетворює гідравлічну потужність у механічне обертання, забезпечуючи ефективне буріння у вертикальних, нахилених і горизонтальних свердловинах. Розуміння його компонентів-перепускний клапан, двигун (статор/ротор), карданний шарнір і приводний вал-, а також взаємозв’язок між витратою, падінням тиску, крутним моментом і швидкістю є основоположним для оптимізації продуктивності буріння та запобігання виходу з ладу. Удосконалення технології еластомерів, покриття роторів і термічна обробка приводних валів продовжують розширювати робочий діапазон PDM за високих-температур, високого-крутного моменту та вимогливих умов свердління. Для отримання більш детальної інформації, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з командою Vigor для отримання більш детальної інформації про продукт.
