Особенности турбинного способа бурения скважин
Турбинное бурение скважин представляет собой вид вращательного бурения, где породоразрушающий инструмент вращается трубобуром – гидравлическим забойным двигателем. Применяется для композиционных материалов твердого и сверхтвердого характера. Турбобур подбирается в зависимости от типа бурения скважины:
- с повышенным расходом жидкости;
- с подавлением вибрации долота;
- с большим запасом вращающего момента.
Данный метод применяется для осуществления бурения нефтяных, разведывательных и газовых скважин, так как имеет свои преимущества:
- большая механическая скорость;
- скорость бурения наклонных скважин аналогична вертикальным;
- постоянные усовершенствования.
К недостаткам можно отнести тот факт, что при высокой скорости уменьшается проходка долота. Для того, чтобы увеличить длину рейса, приходится снижать обороты. Тем не менее, характеристики турбин регулярно подвергаются изменениям, что повышает эффективность всей установки. В частности:
- значительно улучшились показатели КПД;
- понизились частоты вращения на разгоне;
- понизился перепад давления в трубобурах;
- улучшились показатели стойкости.
В целом, турбинное бурение активно применяется в добыче нефтяных, газовых залежей, а также в ряду других разведывательных и эксплуатационных скважин. Чаще всего этот способ применяется для бурения наклонных скважин.
Особенности турбинного режима
Равно как и любой другой способ, особенности турбинного режима бурения также существуют.
Основной задачей при проведении проектирования режима трубинного бурения является:
- настройка работы насосов;
- подбор буров.
Кроме этого, исходя из типа грунта подбираются подходящие долота.
Их корректный выбор очень важен, так как от его правильности зависят показатели бурения качественного характера, а также количественный результат турбинного режима.Это важно, особенно когда речь идет о нефтяных и газовых скважинах. Для получения максимального КПД нужно четко регулировать частоту вращения. Именно от неё зависит эффективность турбобура. Слишком высокие или низкие показатели приведут к тому, что КПД не будет максимальным. В целом, частота вращения бура в наиболее эффективном режиме должна составлять ½ от скорости вращения вала турбины.
Турбинный способ бурения скважин, по сравнению с роторным, гораздо более эффективен, так как коэффициент передачи мощности от источника энергии к долоту в нем на порядок выше. Это позволяет ощутимо повысить производительность и, соответственно, ускорить некоторые этапы работы.
Допускает использование любых промывочных жидкостей, что также снимает определенные ограничения. С точки зрения безопасности, турбинное бурение несет меньшую опасность и менее вредит здоровью персонала.
Правильный подбор долот и режимов работ – это залог эффективного бурения. Крайне важно найти наиболее оптимальные характеристики, которые позволят максимально рационально задействовать как временные, так и топливные и энергетические ресурсы.
При турбинном режиме бурения грамотный подход играет решающую роль. В противном случае, данный способ может оказаться менее эффективным, чем роторный.
Технология турбинного бурения нефтяных скважин
Турбинное бурение нефтяной скважины – один из наиболее эффективных способов провести забойные работы. В целом, сам принцип бурения ничем не отличается от других – точно также различные слои грунта бурятся с помощью соответствующих долот, а сам забой продувается или промывается.
Важно отметить, что осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент подбирается в зависимости от твердости пород, однако частота вращения также должна корректироваться: чем тверже порода, тем меньше оборотов.Тем не менее, сам принцип работы турбинной установки имеет свои особенности.
Так, турбинный способ бурения характерен тем, что его колона сама не вращается. Вместо этого она перенимает реактивный крутящий момент, производимый двигателем. По сути, такая колона служит средой передачи гидравлической энергии, которая и приводит в действие бур.
Различается и расположение забойного двигателя. Турбинный метод бурения подразумевает, что турбобур находится прямо над долотом и выполняет функции преобразователя гидравлической энергии в механическую. Первая появляется за счет потока бурового раствора, который проходит через все ступени гидравлической турбины.
Рабочие характеристики турбобура определяются:
- КПД;
- крутящего момента;
- перепада давления.
В зависимости от режима бурения, различают следующие турбобуры:
- односекционные, бесшпендельные;
- односекционные, шпендельные;
- духсекционные;
- трехсекционные.
Внутри секций могут находиться металлические составные или же цельнолитые турбины. Роме этого, присутсвуют резинометаллические опопры. Иногда они заменяются шаровыми.
Контроль за работой во время забоя производится с помощью манометра и индикатора веса. Важно следить, чтобы при постоянной подаче насосов в турбобуре перепад давления не менялся, или же менялся незначительно. Любые изменения, выходящие за пределы нормы, сигнализируют о возникновении неполадок в процессе работы. К примеру, повышение давления может провоцироваться засоренностью каналов турбины.
Гидравлическая турбина турбобура
Гидравлическая трубина является движущим узлом установки.Любая из её ступеней узла состоит из:
- ротора – вращающаяся часть, соединена с валом;
- статора – неподвижная часть, соединена с корпусом.
Для того, чтобы их лопатки меньше подвергались износу, их делают одинаковыми по профилю, но располагают их так, чтобы они были направлены в различные стороны.
Важно помнить, что необходимо постепенно понижать подачу буровых насосов для сохранения перепада давления в турбине.Это необходимо, потому как в процессе бурения нефтяных и других скважин гидравлическое сопротивление в трубах и кольцевых пространствах возрастает вместе с глубиной.