Техника бурения нефтяных и газовых скважин - Характеристика забойного винтового двигателя

 

1.5.3 Характеристика забойного винтового двигателя

 

Энергетические параметры винтового гидравлического двигателя определяются его передаточным числом, перепадом давления и расходом рабочей жидкости. При постоянном расходе Q двигатель характеризуется изменением вращающего момента М от перепада давления Dр, частоты вращения п вала шпинделя, мощности N и к.п.д. η.

На рис. 1.15 приведена рабочая характеристика винтового забойного двигателя Д2-172м.

Наибольшая частота вращения соответствует режиму холостого хода, а максимальный вращающий момент - режиму торможения при n = 0. Двигатель запускается при перепаде давления Dр= 1÷2 МПа. Это давление расходуется на механические и гидравлические потери. При увеличении момента торможения перепад давления возрастает, одновременно повышаются мощность и к. п. д.

 

Режим максимальной мощности называется эффективным, а наивысшего к. п. д. - оптимальным. Обычно в этих двигателях они не совпадают. Зона устойчивой работы двигателя находится между этими режимами. В рабочем режиме гидромеханический к. п. д. составляет 0,4 - 0,5, объемный - 0,8 - 0,9, а общий достигает 0,5 - 0,55. При достижении предельного момента торможения вал двигателя останавливается, а величина давления определяется герметичностью пары ротор - статор. При нарушении герметичности раствор протекает через двигатель.

В рабочей области от режима холостого хода до оптимального частота вращения п прямо пропорциональна расходу Q, поэтому при изменении расхода Q1 на Q2частота вращения

n2 = nIQ2/Ql.                                                                                                                       (1.21)

С увеличением расхода раствора диапазон устойчивой работы двигателя расширяется. В винтовых двигателях частота вращения существенно зависит от величины вращающего момента. В этих двигателях по мере их износа характеристики ухудшаются. Это объясняется повышением утечек жидкости через зазоры по мере их увеличения при износе. Износ ротора и статора по выступам и профилю зубьев приводит к нарушению герметичности рабочей пары, увеличению объемных потерь и снижению нагрузочной характеристики. Износ рабочей пары определяет межремонтный срок службы двигателя, составляющий 50 - 200 ч в зависимости от качества двигателя и свойств бурового раствора.

 

Техническая характеристика винтовых двигателей

 

Типоразмер

Д1-195

Д2-172М

Д-127

Д-85

Д1-54

Частота вращения, об/мин

100—130

115—220

200—250

225—290

180—480

Вращающий

момент, кН·м

5,0—6,1

2,9—4,1

1,0—1,2

0,27—0,34

0,06—1,08

Мощность, кВт

50—80

33—92

20—30

6—10

1,3—3,1

Расход жидкости, м3

30—40

23—36

12—15

5,7

1,0—2,5

Перепад давления, МПа

5—6

4,5—6

3,5—4,5

2,7—3,0

3,8-4,2

Наружный диаметр, мм

195

172

127

88

5,4

Длина, м

6,23

6,90

4,40

3,19

2,0

Масса, кг

1090

880

305

105

25