Энергетическая характеристика винтовые забойных двигателей

РИНАКО

8 (495) 987-30-31

8 (495) 988-62-85

[email protected]

[email protected]

Производство, сервис и поставка горного, бурового и нефтяного оборудования

СЕРВИС ВИНТОВЫХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Группа компаний «РИНАКО» входит в пятерку ведущих Российских компаний, оказывающих сервисные услуги при строительстве и ремонте скважин винтовыми забойными двигателями собственного производства.

Применяемые габаритные размеры:

73, 95, 105, 120 – предназначены для проведения ремонтно-восстановительных работ в эксплуатационных колоннах, бурения бокового ствола из эксплуатационной колонны, бурения горизонтальных, наклонно-направленных и вертикальных нефтяных и газовых скважин.

165, 178, 244 – предназначены для бурения наклонно-направленных, вертикальных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин.

Двигателя комплектуются всем необходимым оборудованием:

обратными и переливными клапанами

узлами регулировки угла перекоса в вариантах установки

Конструктивные особенности:

Диапазон габаритов двигателей 73…244 мм.

Возможность изготовления двигательных секций с длиной активной части до 6000 мм.

Наработка на двигательную секцию 700-800 часов без перезаливки резины.

Межремонтный период: 150 часов.

Изготовление статоров из холоднодеформированных трубных заготовок позволяет значительно повысить надежность двигателей при бурении в сложных геологических условиях.

Заливка статоров производится на высокотехнологичном оборудовании с применением передовых технологий, обеспечивающих работу в растворах с содержанием нефтепродуктов до 10% и при температуре до 100°С.

Использование резиновых смесей ведущих производителей с высокими физико-механическими свойствами.

Сервисные центры в городах Мегион и Ижевск. Представительства в городах Оренбург, Бузулук, Самара, Иркутск.

Использование высоконадежных твердо-сплавных радиальных опор и осевых подшипников.

Противоаварийный узел предотвращает падение ротора на забой скважины.

Двигатели комплектуются узлами регулировки угла перекоса в вариантах установки – 0. 2° и 0…3°, позволяющих вести проводку наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Комплектование двигателей фильтрами, пере-ливными и обратными клапанами.

Использование надежных клеевых составов для фиксации резьбовых соединений.

Изготовление роторов с хромированным и карбид вольфрамовым покрытиями.

Пробурено более 25 млн. метров горных пород.

Качество оборудования и услуг оценено ведущими компаниями по наклонно-направленному бурению

Планы на 2017 год: увеличить количество двигателей на 30% до 800 штук.

Базовыми моделями парка являются ВЗД, разработанные по рекомендациям конструкторского отдела Группы компаний «РИНАКО». Сборка осуществляется в собственных сервисных центрах в городах Мегион и Ижевск.

Качество забойных двигателей подтверждено сертификатом АНИ и соответствует стандарту API Spec.7, свидетельствами обеспечения качества ISO 9001 и 9002.

Энергетическая характеристика винтовые забойных двигателей

“ВЕСТНИК Ассоциации Буровых Подрядчиков” №2 за 2010 год.

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИДРОШТАМПОВАННЫХ ОБЛЕГЧЕННЫХ РОТОРОВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИНТОВЫХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Голдобин Дмитрий Анатольевич – ведущий инженер ООО «ВНИИБТ – Буровой инструмент», [email protected]
Коротаев Юрий Арсеньевич – главный научный сотрудник ООО «ВНИИБТ – Буровой инструмент», e-mail:[email protected]
Фуфачев Олег Игоревич – младший научный сотрудник ООО «ВНИИБТ – Буровой инструмент», [email protected]

УДК 622.24; 622.276:658.58
Ключевые слова: винтовой забойный двигатель, облегченный ротор, пресс-штамп, профиль зубьев, точность, энергетические характеристики.

Описана конструкция пресс-штампа для гидроштамповки стальных длинномерных тонкостенных винтовых оболочек для изготовления роторов винтовых забойных двигателей (ВЗД). Показано, что точность профиля зубьев роторов оказывает существенное влияние на показатели энергетических характеристик ВЗД. Установлены факторы, влияющие на точность профиля зубьев оболочек, усовершенствована технология их изготовления, проведены стендовые и промысловые испытания ВЗД с гидроштампованными облегченными роторами.

IMPROVING THE ACCURACY OF HYDRAULIC FORGING OF LIGHT WEIGHT ROTORS AND OUTPUT PERFORMANCE OF DOWNHOLE SCREW MOTORS

Dmitry A. Goldobin – lead engineer, LLC “VNIIBT-Burovoy Instrument”, [email protected]
Yury A. Korotaev – chief research officer, LLC “VNIIBT-Burovoy Instrument”, [email protected]
Oleg I. Fufachev – junior research officer, LLC “VNIIBT-Burovoy Instrument”, [email protected]

Key words: downhole screw motor, light weight rotor, forging press, tooth profile, accuracy, output performance.

The article provides design details of a forging press for manufacturing of long-length thin-walled screw-type steel lining of rotors of screw downhole motors. It is shown that the accuracy of rotor tooth profile has a significant effect on output performance of screw downhole motors. Factors are described that influence the accuracy of tooth profile, the details of improved manufacturing technology and results of field tests of screw downhole motors with light weight rotors are provided.

научная статья по теме ВИНТОВЫЕ ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ФИРМЫ «РАДИУС-СЕРВИС» Геофизика

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «ВИНТОВЫЕ ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ФИРМЫ «РАДИУС-СЕРВИС»»

Винтовые забойные двигатели фирмы «Радиус-Сервис»

заместитель начальника службы скважинных сервисов — начальник отдела операционной поддержки

ведущий конструктор службы главного конструктора

начальник отдела перспективных технологий

начальник участка нанесения газотермических покрытий

ООО «Фирма «Радиус-Сервис»

В статье описываются преимущества двигательных секций R-Wall c профилированным остовом статора и технология их изготовления, а также технология нанесения твердосплавного покрытия роторов ВЗД.

RADIUS-SERVICE DOWNHOLE DRILLING MOTORS

V. ANDOSKIN, А. VYGUZOV, А. KUZNETSOV, D. KHAIRULLIN, R. NOVIKOV, Radius-Service LLC

This article describes the benefits of R-Wall series motor sections with a shaped stator frame and the process of its manufacturing, as well as the process of hardfacing of downhole motor rotors.

Keywords: Radius-Service, even wall power section, R-Wall, even rubber thickness, ERT, even wall stator, downhole motor, PDM, mud motor rotor WC, rotor coated with tungsten carbide WC, hardfacing for oil, tungsten carbide coating, HVAF WC, WC coating, high velocity air fuel, ECM, electrochemical machining

«Фирма «Радиус-Сервис» ^^^^^^ было создано в 1992 г и сегодня является ведущим предприятием России по производству буровой техники. У компании своя крупная производственная база с современным высокотехнологичным оборудованием. Самой известной продукцией являются винтовые забойные двигатели. Здесь же производятся ясы, керноотборные снаряды, турбобуры, оборудование для зарезки боковых стволов, наддолотные амортизаторы, центраторы и калибраторы, немагнитные утяжеленные бурильные трубы, клапаны, фильтры колонные, переводники, оборудование для сервисных центров.

Постоянный рост требований к технико-экономическим показателям бурения заставляет «Радиус-Сервис» искать новые пути увеличения энергетических характеристик, надежности и КПД винтовых забойных двигателей. Качественный прорыв в данном направлении невозможен без внедрения новых технологий.

Рис. 1. Поперечное сечение стандартной двигательной секции и секции

ДВИГАТЕЛЬНЫЕ СЕКЦИИ R-WALL С ПРОФИЛИРОВАННЫМ ОСТОВОМ СТАТОРА

В результате проведенных опытно-конструкторских работ была разработана и освоена технология изготовления монолитной конструкции профилированного остова статора с равномерной толщиной эласто-мерной обкладки, получившая название R-Wall. Остов статора представляет собой стальную трубу с профилированной внутренней поверхностью. Внутренний профиль остова выполнен таким образом, чтобы обеспечить равномерную толщину эластомерной обкладки в пределах 5 — 12 мм, в зависимости от габарита забойного двигателя.

Конструктивные особенности двигательных секций R-Wall показаны на рис. 1.

В двигательных секциях R-Wall за счет снижения деформации зуба статора резко снижаются гистерезисные и объемные потери, что приводит к существенному увеличению КПД зацепления и позволяет уменьшить длину двигательной секции при сохранении аналогичных энергетических характеристик. Так, энергетическая характеристика двигательной секции R-Wall габарита 172 мм с длиной активной части 3000 мм соответствует характеристике стандартной двигательной секции с длиной активной части 5000 мм, а энергетическая характеристика двигательной секции R-Wall с длиной активной части 4000 мм ее превосходит (рис. 2).

ВЗД с профилированным статором может эксплуатироваться при больших дифференциальных перепадах давления, чем обычный ВЗД.

В настоящее время эксплуатируются двигательные секции, изготовленные по технологии R-Wall, типоразмеров 172 мм (длина активной части до 5000 мм), 95 и 106 мм с длиной активной части 4000 мм.

инструмент и оборудование 1

На рис. 3 дано сравнение механической скорости при бурении под эксплуатационную колонну двигателями ДРУ2-172РС с различными двигательными секциями, в том числе секциями R-Wall. Скважины пробурены на Приразломном месторождении в Западной Сибири. Интервал, в котором использовались двигатели 750 -2850 м, пройден одним долблением из-под кондуктора до проектного забоя.

Механическая скорость, полученная при бурении двигателями с двигательной секцией R-Wall с длиной активной части 4000 мм, на 23 — 25% превышает аналогичный показатель для двигателей с двигательными секциями, выполненными по стандартной технологии.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ДВИГАТЕЛЬНЫХ СЕКЦИЙ R-WALL

1. Резиновая обкладка статора постоянной толщины существенно повышает энергетическую характеристику двигателя. Максимальная развиваемая мощность по сравнению с «обычной» двигательной секцией при одной и той же длине увеличивается на 50%. Значительно повышается тормозной момент двигательной секции, что практически исключает вероятность торможения при увеличении нагрузки.

2. За счет уменьшения максимальной толщины резиновой обкладки статора снижается количество вырабатываемого и сохраняемого тепла, что минимизирует усталость эластомера, обусловленную эффектом гистерезиса. Это обеспечивает работоспособность статора при повышенных нагрузках. Как известно, под действием циклической нагрузки при вращении ротора в резиновой обкладке статора возникает явление гистерезиса, в результате которого при каждом цикле происходит выделение тепла. Теплопроводность резины в 10 раз меньше теплопроводности стали и фактически равна теплопроводности дерева. По этой причине в двигательных секциях, выполненных по традиционной технологии, при повышении развиваемой мощности и/или температуры в скважине выше определенной величины происходит саморазогрев резиновой обкладки до температуры, при которой резина начинает терять свои упругие свойства вплоть до перехода в хрупкое состояние. Увеличение температуры приводит к расширению резины и увеличению натяга, что в свою очередь повышает тепловыделение, то есть имеется положительная обратная связь. Сильнее всего разогревается центральная часть каждого зуба статора, что приводит к быстрому развитию трещин и разрушению резиновой обкладки. Вот как выглядят последствия такого саморазогрева на поперечном разрезе статора (рис. 4, 5).

Энергетическая характеристика винтовые забойных двигателей

Всероссийского научно-исследовательского института буровой техники
(ПФ ВНИИБТ)

(свидетельство о государственной аккредитации №1054 от 2 марта 1999 г.)

Директор
Чудаков Георгий Флавьевич, кандидат технических наук.

Пермский филиал Всероссийского научно-исследовательского института буровой техники был основан в 1963 году.

Сегодня ПФ ВНИИБТ – это ведущее предприятие России по разработке и изготовлению винтовых забойных двигателей.

Пермскому филиалу ВНИИБТ принадлежит мировой приоритет в создании винтового забойного двигателя с многозаходными рабочими органами. Предприятие является обладателем более 100 патентов и авторских свидетельств, получено более 10 золотых и серебряных медалей ВДНХ, медалей международных ярмарок в Лейпциге, Брюсселе и др.

Пермский филиал ВНИИБТ входит в состав Корпорации “Объединенные машиностроительные заводы” – российского лидера в разработке, производстве оборудования и оказании услуг в области разведочного и эксплуатационного бурения нефтяных и газовых скважин.

Оборудование ПФ ВНИИБТ успешно эксплуатируются в ОАО “Сургутнефтегаз”, АО “Татнефть”, АО “Башнефть”, АО “Удмуртнефть”, ОАО НК “ЛУКойл”, ДООО “Бургаз”, АО “Славнефть”, а также РУП “ПО “Белоруснефть”.

Осуществляется гарантийное и сервисное обслуживание поставляемого оборудования, оказываются инжиниринговые услуги.

Пермский филиал ВНИИБТ – это целый научно-производственный комплекс, включающий научно-исследовательские, конструкторские, технологические подразделения, производственные цехи, стенды для испытания забойных двигателей и винтовых насосов, сервисный центр для их обслуживания.

В институте 285 научных сотрудников, специалистов и руководителей, в том числе 7 кандидатов наук.

Перечень приоритетных научных разработок

Винтовые забойные двигатели для бурения, бурения вторых стволов и капремонта скважин

Винтовые забойные двигатели (ВЗД), разработанные Пермским филиалом ВНИИБТ ОАО НПО “Буровая техника”, широко используются при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин, капитальном ремонте скважин, бурении дополнительных стволов из эксплуатационных колонн и других видах работ. В настоящее время одним из основных направлений при разработке новых конструкций ВЗД и совершенствовании существующих является повышение энергетических характеристик для осуществления бурения скважин с применением моментоемких долот различных типов на частотах вращения от 1 до 4 об/с.

В настоящее время Пермским филиалом ВНИИБТ выпускается более пятидесяти модификаций винтовых забойных двигателей диаметром 42 – 240 мм.

Повышение технико-экономических показателей бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин в результате разработки современных конструкций ВЗД обеспечено за счет улучшения энергетических характеристик ВЗД, активного управления траекторией ствола скважины и повышения показателей надежности по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами.

При разработке усовершенствованных ВЗД будут использоваться технические решения, направленные на повышение стойкости осевых и радиальных опор шпиндельных секций, выбор оптимальных параметров зубчатого зацепления и длины винтовой части рабочей пары, повышение износостойкости зубьев ротора, а также качества изготовления статоров, роторов, маслонаполненных шарниров, регуляторов угла искривления, переливных клапанов, центраторов и калибраторов.

Винтовые насосные секции и насосные установки

Пермский филиал ВНИИБТ является создателем и патентодержателем винтовых многозаходных (в отличие от общеизвестного насоса Муано, имеющего однозаходный ротор) насосных секций.

Одновинтовой насос (насос Муано) состоит из двух винтовых деталей, составляющих винтовую зубчатую передачу: металлического ротора в виде однозаходного винта с круговым поперечным профилем и статора в виде стальной трубы, имеющей внутри резиновую обкладку, с двухзаходной винтовой поверхностью овальной формы в поперечном сечении. Отсутствие клапанов, объемный характер машины сделали ее незаменимой для перекачки любых жидкостей с большим содержанием газовой фазы и абразивных частиц. Винтовые насосные секции ПФ ВНИИБТ имеют заходность ротора от 1 до 5, что позволяет увеличить их производительность без изменения габаритов.

Разработаны и разрабатываются насосные секции, развивающие давление до 120 атм, для добычи нефти и поддержания пластового давления.

Винтовые насосы обладают следующими преимуществами при добыче нефти по сравнению с ЭЦН и штанговыми насосами-качалками:

• низкая энергоемкость;
• увеличенный срок службы;
• работа с высоковязкой нефтью;
• работа с газонасыщенными растворами (до 90%);
• уменьшенные габаритные размеры устьевого привода;
• хорошая электрозащищенность привода по сравнению с ЭЦН;
• простота монтажа и эксплуатации.

На базе разработанных ранее винтовых насосных секций проектируются опытные образцы насосных установок для перекачки высоковязких и многофазных растворов производительностью до 10 и до 25 м3/ч. Перекачиваемые растворы могут содержать газ, жидкость, волокнистые и абразивные включения размером до 1 мм. Уникальные возможности мультифазных насосных секций позволяют применять их при перекачке продуктов пищевой и легкой промышленности, сточных и канализационных вод, нефтепродуктов (от сырой нефти до мазута), химических растворов, пенобетона и песчано-цементных растворов, использовать их в качестве насосов-дозаторов для поточных линий и многого другого.

Специальные винтовые гидромашины

Винтовой вибробур – обеспечивает создание на долоте, помимо крутящего момента, еще и пульсирующей осевой нагрузки, за счет чего повышается механическая скорость бурения долотами режущего типа, а также снижаются силы трения бурильной колонны о стенки скважины при горизонтальном и наклонно-направленном бурении.

Винтовой скрепер – предназначен для очистки стенок обсадной колонны от цементной корки, отложений гипса и парафина, а также для разбуривания цемента в обсадных колоннах. Скрепер представляет собой упрощенный винтовой двигатель бесшпиндельной конструкции, рабочий орган которого (ротор или статор) совершает планетарное движение, обеспечивая обработку всей площади забоя долотом при разбуривании цемента и обкатку рабочих лезвий по всему периметру внутренней поверхности обсадных труб при их очистке.

Винтовой гидропульсатор– предназначен для гидроимпульсного воздействия на призабойную зону пласта с целью повышения нефтеотдачи продуктивных скважин и увеличения приемистости нагнетательных скважин. Гидропульсатор на базе рабочих органов винтового двигателя отличается низкой частотой пульсаций давления (15 – 40 Гц), за счет чего обеспечивается увеличение радиуса зоны воздействия на пласт, а также возможность работы как при прямой, так и при обратной промывке скважин.

Винтовые двигатели с тонкостенным штампованным ротором.

Технология гидроштамповки роторов

В Пермском филиале ВНИИБТ предложен и реализован не имеющий аналогов метод изготовления многозаходного тонкостенного ротора ВЗД с применением гидроштамповки жидкостью высокого давления (до 300 МПа). Технология гидроштамповки роторов обеспечивает следующие преимущества по сравнению с обычным методом изготовления (зубофрезерованием):

• уменьшенная в 3 – 4 раза масса и металлоемкость ротора, за счет чего снижается уровень поперечных вибраций и динамические нагрузки на узлы и детали ВЗД;
• высокое качество поверхности винтовых зубьев ротора, получаемое за счет выполнения полировки трубчатой заготовки ротора, имеющей простую геометрическую форму;
• сниженная в 20 – 25 раз трудоемкость процесса формообразования зубьев;
• высокие энергетические характеристики и повышенные показатели надежности и долговечности ВЗД с тонкостенным ротором.

Разработки в области специальных винтовых гидромашин защищены двенадцатью патентами РФ и зарубежными патентами.

Оборудование для ремонта забойных двигателей

Гидравлические забойные двигатели (ГЗД), находящиеся в эксплуатации на буровых предприятиях, требуют постоянного контроля и поддержания их энергетических характеристик в рабочем состоянии. Для восстановления энергетических параметров ГЗД необходима их периодическая полная разборка (с дефектацией изношенных деталей и заменой их новыми из комплекта запчастей ), регулировка и сборка.

Пермский филиал ВНИИБТ разработал и освоил выпуск оборудования для сборки, разборки, обкатки и испытаний ГЗД диаметром от 54 до 240 мм, а именно: ключи К-2, К-10; распрессовочные стенды СР-35, СР-70; обкаточно-испытательные стенды СОИ-250(К), СОИ-500(К), СОИ-1500(К).

Ключи К-2 и К-10 предназначены для свинчивания-развинчивания резьб забойных двигателей при их ремонте. Шпиндель привода вращения и задерживающее устройство ключей имеют центральное проходное отверстие, что делает возможным сборку-разборку любых компоновок ГЗД. Активная система измерения крутящего момента позволяет осуществлять контроль во время работы и автоматическое отключение привода вращения при достижении заданных параметров. Высокую производительность выполнения операций по свинчиванию-развинчиванию резьбовых соединений обеспечивает круговое вращение приводного эксцентрикового патрона с регулируемым числом оборотов.

Стенды распрессовочные СР-35 и СР-70 предназначены для выполнения следующих операций:

• извлечение роторов из статоров ВЗД;
• извлечение валов с набранными и закрепленными на них деталями из корпусов шпинделей ГЗД, а также сборки их в корпус;
• распрессовка турбинных и шпиндельных секций турбобуров.

Высокая безопасность и производительность ремонтных работ обеспечиваются размещением гидроцилиндров внутри рамы стенда и увеличенным ( 3,5 и 7,0 м) рабочим ходом.

Стенды обкаточно-испытательные СОИ-250(К), СОИ-500(К), СОИ-1500(К) предназначены для контроля энергетических характеристик гидравлических забойных двигателей.

В настоящее время оборудование для ремонта ГЗД нашло широкое применение в крупнейших нефтянных компаниях России: ОАО “Сургутнефтегаз”, ОАО “Сибнефть”, ОАО НК “Лукойл”, ОАО “Удмуртнефть”, АО “ Башнефть”.

Помимо поставки продукции, ПФ ВНИИБТ оказывает помощь в пусконаладочных работах и обучении персонала, занятого эксплуатацией ремонтного оборудования.

Комплект технических средств для восстановления скважин

Восстановление скважин методом зарезки и бурения второго ствола за последние годы приобрело большое значение для доразработки залежей нефти и использования фонда бездействующих скважин. Комплект технических средств, предлагаемый Пермским филиалом ВНИИБТ, предназначен для вырезки “окон” в эксплуатационной колонне при бурении дополнительных стволов при восстановлении аварийных, малодебетных и бездействующих нефтяных и газовых скважин.

Комплект состоит из клинаотклонителя и набора фрезеров: “стартового”, “оконного”, “арбузообразного”.

Выпускаемая продукция сертифицирована в “Системе сертификации нефтегазопромыслового оборудования”. Получен сертификат соответствия системы качества производства винтовых забойных двигателей требованиям ISO 9001 и API Q1. В настоящее время ведется работа по получению международного сертификата качества TUV SERT.