Техника бурения нефтяных и газовых скважин - Забойные двигатели

 

 

1.4 Забойные двигатели

 

1.4.1 История развития

 

В процессе бурения скважины долото приводится во вращение либо ротором, либо забойными двигателями, расположенными непосредственно в нижней части бурильной колонны над долотом. Для этих целей применяют гидравлические и электрические двигатели.

 

Существуют гидравлические двигатели двух типов: гидравлические многоступенчатые турбины, называемые турбобурами, и гидравлические двигатели объемного действия. Электрические забойные двигатели - электробуры - состоят из маслонаполненного электрического двигателя трехфазного переменного тока, соединенного со шпинделем, на котором укреплено долото.

 

Идея использования забойного двигателя для бурения скважин родилась еще в конце прошлого века, однако впервые турбобур был применен для бурения скважин советским инженером М. А. Капелюшниковым в 1923 г. Этот турбобур был с одноступенчатой осевой турбиной, развивающий частоту вращения 2000 - 2500 об/мин. Для снижения ее до 50 - 200 об/мин турбина была соединена с планетарным редуктором, но в то время не удалось решить проблему надежности и достаточной долговечности этой конструкции и работы были прекращены.

 

Несколько позднее в США (штат Калифорния) инженером Шарпенбергом были проведены испытания высокооборотного многоступенчатого турбобура с редуктором, однако эта конструкция также успеха не имела.

 

Спустя 10 лет инженерами П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым, М. Т. Гусманом и Р. А. Иоаннесяном был создан многоступенчатый турбобур сначала с шарикоподшипниковой опорой, а потом с резинометаллической. Широкое внедрение этого турбобура началось в 1946 г. Турбинное бурение получило широкое распространение в СССР. Однако высокая частота вращения вала турбобура приводит к быстрому износу шарошечных долот и небольшим проходкам на долото при сравнительно высокой скорости механического бурения.

 

В 60-х годах по ВНИИБТ инженерами М. Т. Гусманом, Ф. Д. Балденко и А. М. Колчиным были начаты работы по созданию забойного винтового объемного гидравлического двигателя, вращающего долото с частотой 50 - 200 об/мин. Первые двигатели были испытаны в 1967 - 1969 гг. В настоящее время создано несколько их конструкций, работающих достаточно надежно.

 

Первый электробур был создан в Советском Союзе в 1938 - 1940 г. инженерами Н. Г. Григоряном, А. Л. Ильским, А. А. Богдановым, Н. В. Александровым и А. П. Островским. Этим электробуром была пробурена на промысле «Азизбеков-нефть» (Баку) скважина глубиной 1468 м. В настоящее время электробуры успешно применяют для бурения наклонно направленных скважин в сложных геологических условиях.