Шпиндель с лабиринтным дисковым уплотнением

Турбобур с редуктором-вставкой

Рис. 14.4. Турбобур с полым валом

Наличие полых валов турбинных секций и шпинделя позволяет осуществлять следующие операции:

- поддерживать в насадках долота перепад давления 6 - 9 МПа без дополнительного нагружения буровых насосов;

- проводить замеры пространственного положения ствола скважины в непосредственной близости от долота без подъема бурильной колонны на дневную поверхность;

- на основании проведенных замеров корректировать осевую нагрузку на долото для управления процессом набора, сброса или стабилизации угла искривления ствола скважины;

- прокачивать через полость валов, минуя турбину, разного рода наполнители;

- спускать в аварийных случаях в полость вала приборы для определения места прихвата;

- продавливать буровой раствор и выравнивать его свойства через полый вал с последующим сбросом гидромониторного узла (такая операция позволяет во много раз сократить время для проведения указанных работ).

Турбобуры с редуктором-вставкой типа РМ предназначены для эффективного использования шарошечных долот с маслонаполненными опорами при технологически необходимом расходе бурового раствора и уменьшенным по сравнению с другими гидравлическими двигателями перепадом давлений.

Таблица 14.2

Тип турбинной секции	Число турбинных секций	Расход жидкости, л/с	Крутящий момент, Н-м	Перепад давления, МПа
ЗТСША-195ТЛ ЗТСШ1-195 А7ТШ			предельный	при N max	2,7 3,6

Примечание: N _max – максимальная мощность турбобура; плотность жидкости 1000 кг/м³

Маслонаполненный редуктор-вставка применяется в сочетании с турбинными секциями и шпинделем серийно выпускаемых турбобуров. Редуктор-вставка устанавливается между шпинделем и турбинными секциями, снабжен планетарной передачей и системой маслозащиты передачи и опор.

Планетарная передача двухрядная, зубчатая, с косозубым зацеплением Новикова. Система маслозащиты имеет уплотнения торцового типа. Выходной вал с помощью шлицевой муфты соединен с валом шпинделя, а входной вал с помощью полумуфты - с турбинными секциями.

Редуктор-вставка представляет собой автономный узел, который может быть заменен непосредственно на буровой. Энергетические характеристики турбобура с редуктором-вставкой и разными типами турбин приведены в табл. 14.2.

При испытаниях турбобуров средняя наработка на отказ маслонаполненного редуктора составила 100-115 ч, а при бурении скважин с высокими забойными температурами (свыше 50 °С) - около 40 ч.

В настоящее время нашли промышленное применение и подготовлены для серийного производства шпиндели типа ШФД с лабиринтным дисковым уплотнением (см. рис. 14.3). Они предназначены для использования с турбинными секциями серийных турбобуров при частоте вращения вала до 25 с^-1 и обеспечивают увеличение наработки на отказ и межремонтного периода турбобура в 1,5 - 2,5 раза по сравнению с тем, когда используются шпиндели серийно выпускаемых конструкций. Увеличение наработки на отказ достигается за счет частичной изоляции картера осевой опоры от поступления бурового раствора, содержащего твердую абразивную фазу. Такая изоляция обеспечивается оборудованием верхней части вала шпинделя "расходным" лабиринтным уплотнением и установкой между лабиринтным уплотнением и уплотнениями картера осевой опоры дренажной втулки, отверстия которой сообщаются с пространством скважины.

Уплотнители картера осевой опоры выполнены из эластичного материала, укреплены на валу и контактируют с цементированным металлическим диском, закрепленным в корпусе, при этом число пар уплотнитель - диск равно восьми.

Для соединения с верхнерасположенными турбинными секциями вал шпинделя оборудован в верхней части конусно-шлицевой полумуфтой, которая одновременно служит для сжатия пакета деталей, набранных на валу. Для центрации вала используются резинометаллические радиальные опоры, одна из которых установлена между полумуфтой и лабиринтным уплотнением, а две другие — в нижней части вала. Лабиринтное уплотнение состоит из набора парных дисков ротора и статора и рассчитано на работу с перепадом давлений в насадках долота до 7 МПа. В картере осевой опоры между двумя блоками уплотнителей установлен упорно-радиальный шариковый подшипник.

По результатам сравнительных испытаний шпиндель ШФД-195 имеет наибольшую наработку на отказ - 183 ч. из всех не герметизированных конструкций новых шпинделей турбобуров, разработанных ВНИИБТ.