A fúrólyuk motor ( angolul pozitív elmozdulású motor; mud motor; fúrómotor ) egy pozitív elmozdulású (hidrosztatikus) gép. A fő szerkezeti elemek a következők: motor szakasz, orsó szakasz, szögbeállító. A csavaros fúrómotort (SDM) különböző mélységű kutak fúrására használják, széles körben használják irányított és vízszintes fúráshoz.
A Szovjetunió a turbinás fúrás szülőhelye. Az első ipari formatervezési minta 1922-1923-ban készült. Fogaskerekes turbófúró volt, egyfokozatú turbinával, az 1940-es évektől a kutak fúrásának fő technikai eszköze a többfokozatú turbófúró volt. A turbinás fúrás széles körben elterjedt alkalmazása lehetővé tette az olaj- és gáztermelés magas ütemű növekedését . [egy]
A kutak átlagos mélységének növekedésével, a fúrófejek és a forgófúrás technológiájának fejlődésével azonban a hazai olajipar kezdett lemaradni a világszinttől a lefutásonkénti penetráció tekintetében. Tehát 1981-1982-ben az USA -ban 350 m volt az utazásonkénti átlagos penetráció , míg a Szovjetunióban a szivattyúk szükséges nyomaték- és nyomásszintje mellett nem haladta meg a 90 m.percet, és ennek következtében nem volt használható. modern kis sebességű kúpos bitek. És a Szovjetunió olajipara szembesült a kis sebességű fúrási technológiára való átállás kérdésével. [egy]
A rotációs fúrást ugyan alkalmazták, de technológiailag messze elmaradt a világszinttől: nem voltak magas műszaki színvonalú fúrócsövek és fúróberendezések. Ezért úgy döntöttek, hogy a turbófúrók pótlására egy alacsony fordulatszámú fúrómotort hoznak létre. A 60-as évek közepén az Egyesült Államokban és a Szovjetunióban megkezdődött a csavaros fúrómotorok (SDM) prototípusainak létrehozása. Az USA-ban az első PDM-ek a turbófúrók alternatíváját jelentették az irányított fúráshoz, a Szovjetunióban pedig a kis sebességű fúrók meghajtására szolgáltak [1] .
Az elmúlt években jelentős változások mentek végbe a fúrókutak technikájában és technológiájában: új technológiák jelentek meg az irányított fúrásban (vízszintes szakaszok fúrása, további aknák fúrása korábban fúrt kutakból), elterjedtek a PDC bitek, a legújabb telemetriai rendszerek fúrás közbeni paraméterek monitorozása és egyebek És ha korábban a PDM-eket csak a turbófúrók alternatívájaként tekintették, és kilátásaik nem voltak egyértelműek, mára egyedi tulajdonságaik miatt a PDM-ek a modern technológiák fő részévé váltak. 2010-ben a teljes PDM segítségével végzett kutak fúrásának és megmunkálásának ¾-e Oroszországban fejeződött be, ezeket szinte az összes orosz és külföldi olaj- és gázipari és szolgáltató cég átvette [2] .
A csavaros fúrólyuk motorok lökettérfogatú forgó hidraulikus gépek, és az ilyen gépek általános elmélete szerint a munkatestek (RO) elemei a következők:
A viszonylag alacsony fémfelhasználás és a tervezés egyszerűsége fontos tényező, amely hozzájárul a rotációs hidraulikus gépek széles körű elterjedéséhez a modern technológiában.
Az RO PDM egy spirális gerotor mechanizmus - belső térbeli áttétellel rendelkező fogaskerékpár, amely egy forgórészből és egy cikloid fogprofilú állórészből áll.
A forgórész bolygómozgást végez a rögzített állórészen belül, keresztmetszeti középpontjaik a kapcsolódási excentricitás távolságával eltolódnak.
A VZD megkülönböztető jellemzői a következők:
Mivel a PDM közvetlenül érintkezik az őt meghajtó folyadékkal (fúróiszappal), e tulajdonságok miatt gyakorlatilag ez az egyetlen olyan volumetrikus hidraulikus motortípus, amely viszonylag tartós mechanikai szennyeződéseket tartalmazó munkafolyadékok alkalmazásakor [4] .
Szinte minden PDM több fő egységre osztható: propulziós részre, orsószakaszra, ferdeszög-szabályozóra. [5]
A motor (teljesítmény) rész úgy van kialakítva, hogy a folyadékáram energiáját a forgórész forgó mozgásává alakítsa . Ez egy csavarfogakkal ellátott acél rotorból és egy állórészből áll, amelynek rugalmas bélése van, belső spirális felülettel, általában gumiból. A motorrész állórészének és forgórészének meg kell felelnie bizonyos feltételeknek: [5]
Az állórész és a forgórész fogai folyamatos érintkezésben vannak, egyetlen kamrát alkotva, amelyek az állórész hosszában záródnak. A fúrófolyadék ezeken a kamrákon áthaladva megfordítja a forgórészt az állórész belsejében. A motorrész kialakítása szerint megkülönböztetünk monolit és szekcionált motorokat. [5]
Orsó szakasz . Az "orsó" kifejezés egy önálló motoregységet jelent, amelynek kimenő tengellye axiális és radiális csapágyakkal rendelkezik. Az orsó a motor egyik fő alkatrésze. Nyomatékot és axiális terhelést ad át a bitre, érzékeli a fenéklyuk reakcióját és az RO-ban ható hidraulikus axiális terhelést, valamint a bit radiális terheléseit, valamint a bolygórotor és az orsótengely (csuklós vagy hajlékony tengely) találkozási pontjáról. [6]
Az orsó monolitikus üreges tengely formájában készül, amely az alsó rész közeli aljzatán keresztül kapcsolódik a fúróhoz, a felső részen pedig egy tengelykapcsoló segítségével - egy zsanérhoz vagy hajlékonyhoz. tengely [6] .Az orsók a kivitel szerint nyitottak és olajjal töltöttek. Nyitott (szinte minden soros háztartási motorban használatos) súrlódó egységek kenése és hűtése fúrófolyadékkal történik, az olajjal töltött súrlódó egységekben pedig olajfürdőben, a környezeti nyomást meghaladó 0,1-0,2 MPa túlnyomással. [7] .
A szögszabályozót úgy tervezték, hogy elferdítse a motorrészek tengelyeit vagy magát a motort a fúrósor aljához képest. A teljesítmény és az orsó szakaszok közé vagy maga a PDM fölé kell beszerelni. Általában két alegységből, egy magból és egy fogaskerekes tengelykapcsolóból áll. [5]
Túláramú szelepek vannak beépítve a legtöbb alsó furatba, amelyek tartalmaznak PDM-et. Úgy tervezték, hogy a fúrósor belső üregét a gyűrűvel összekapcsolják a kioldási műveletek során. A szelep használata kiküszöböli a motor alapjárati forgását, valamint csökkenti a hidrodinamikai hatást a kút aljára és falaira, megakadályozza a fúrófolyadék túlfolyását a kútfejnél. Ezeket a motor fölé szerelik fel, vagy közvetlenül a PDM konstrukciójába építik be [8] .