A turbófúró egyfajta fúrószerszám , egy hidraulikus fúrómotor, amelyben a fúrófolyadék ( fúróiszap ) áramlásának hidraulikus energiája egy kőzetvágó szerszámhoz (fúrószárhoz) csatlakoztatott tengely forgási mechanikai energiájává alakul. A munkatest, amelyben az energia átalakul, egy többfokozatú axiális turbina .
A turbófúró első ipari modelljét 1922-1923-ban találták fel és gyártották. a Szovjetunióban M. A. Kapeljusnyikov , S. M. Volok és N. A. Kornyejev. Ez egy hajtóműves turbófúró volt, egyfokozatú turbinával, amely lehetővé tette olajkutak fúrását a fúrócsövek elforgatása nélkül. Az egyfokozatú turbina és a fogaskerekes reduktor alacsony tartóssága miatt azonban a Kapelyushnikov turbófúró műszaki és gazdasági mutatóiban rosszabb volt, mint az akkoriban gyorsan fejlődő forgófúrási módszer. 1933-ra a Szovjetunióban a turbinás fúrást szinte teljesen felváltotta a rotációs fúrás. Ugyanakkor az első turbinás fúrás értékes tapasztalatai, amelyek bebizonyították a fúrófejet forgató motornak a kút aljára történő áthelyezésének megvalósíthatóságát és hasznosságát, számos fontos előnyt mutattak be a rotációs módszerrel szemben: jelentős növekedés. a fúrási sebességben, az irányított kutak fúrásának lehetősége, a fúrócsövekkel kapcsolatos balesetek meredek csökkenése és egyebek Ezért 1934-ben egy speciális tervező szervezetet hoztak létre az országban - a Turbina Fúrási Kísérleti Iroda (EKTB), a vezető szakemberek ezek közül P. P. Shumilov, R. A. Ioannesyan , M. T. Gusman és E. I. Tagiyev, akik aktívan részt vesznek a turbófúrók kialakításának fejlesztésében. A turbinás fúrási technológia továbbfejlesztése a többfokozatú axiális típusú turbinákkal felszerelt hajtómű nélküli turbófúrók létrehozásának útját követte. Ezeknek a turbófúróknak a használata lehetővé tette függőleges és irányított kutak nagyszabású építését az Ural-Volga, a Nyugat-Szibéria és az ország más olaj- és gázterületein. Az olaj- és gázkutak fúrásához használt modern turbófúrókat a 60-as és 90-es években fejlesztették ki az All-Union Scientific Research Institute of Drilling Technology (VNIIBT). A munka két részlegben folyt. Nagy nyomatékú turbófúrók laboratóriuma R. A. Ioanesyan professzor irányítása alatt - Yu. R. Ioanesyan, V. S. Lapovok, B. V. Kuzin, D. G. Malysev és mások M. Nikitin, G. A. Lyubimov, V. P. I. Shumilov, A., B. stb.
A turbófúró tartalmaz egy házat, egy turbina tengelyt, egy axiális csapágytengelyt belső hengeres üreggel, a turbina tengelyére sorba szerelt turbina rotorokat és a házban lévő turbina állórészeket , radiális csapágyakat, egy turbina tengely anyát, egy axiális csapágyat, egy mellbimbó, legalább egy csatorna, amely hidraulikus kapcsolatot biztosít az utolsó turbina rotor ürege és az axiális tartótengely belső hengeres ürege között. A turbina tengelye és az axiális tartó tengelye egy menettel csatlakozik egymáshoz, és az ezt a kapcsolatot elfordító torziós erő nagyobb, mint a turbina tengely anyáját forgató torziós erő. [egy]
Mivel a turbófúró közvetlenül a kőzetvágó szerszám fölé van felszerelve, az energia és a nyomaték forrása a felületi szivattyú nyomása alatt mozgó folyadékáramlás nyomása.
A fúrófolyadék áramlása a fúrószálon keresztül a turbófúró első fokozatába kerül. Az első fokozat állórészében kialakul a folyadékáramlás iránya, vagyis a folyadék, miután áthaladt az állórész csatornáin, irányt kap. Így az állórész a turbina vezetőszerkezete.
Az állórész csatornáiból a folyadékáramok adott szögben jutnak be a forgórész lapátjaiba és erőt fejtenek ki a forgórészen, aminek következtében a mozgó folyadék energiája olyan erőket hoz létre, amelyek hajlamosak a turbina tengelyéhez mereven kapcsolódó forgórészt elfordítani. Az első fokozat forgórész csatornáiból a folyadékáram belép a második fokozat vezetőlapátjaiba, ahol újra kialakul a folyadék áramlási iránya, és a második fokozat rotorlapátjaira táplálják. A második fokozat forgórészén is nyomaték keletkezik.
Ennek eredményeként a folyadék a nyomási energia hatására áthalad a turbófúró turbina minden fokozatán, és egy speciális csatornán keresztül jut a kőzetvágó szerszámhoz. A többfokozatú turbófúróknál az összes fokozat forgatónyomatékát a tengelyen összegzik. A turbina működése során a turbófúró testben mozdulatlanul rögzített állórészeken reaktív nyomaték jön létre, amely azonos értékű, de ellentétes irányú. A turbófúró testén áthaladó reakciónyomaték a fúrócsövekre kerül, és a fúrószál merevségétől és hosszától függően egy bizonyos szögben elcsavarja azokat.