Предназначены также для бурения скважин с отбором керна при сниженной частоте вращения и увеличенном моменте на выходном валу турбобура с использованием буровых растворов различной плотности - от облегченных (аэрированных) до утяжеленных при высоких температурах (до 570 К) и дарении (до 250 МПа).
Разработан ряд редукторных турбобуров с наружными диаметрами 142; 145; 178; 195 и 240 мм, которые, благодаря возможности изменения в широких пределах частоты вращения и момента силы на валу, применяются при бурении как шарошечными, так и безопорными долотами различных типоразмеров и серий в соответствии с рекомендуемыми технологически требуемыми зазорами между стенками скважин и корпусом двигателя в конкретных геолого-технических условиях месторождений.
В основу конструкции редукторного турбобура положен агрегатный метод соединения машин, поэтому он состоит из трех основных элементов: секций турбины, редуктора и шпинделя.
Необходимые варианты исполнения редукторных турбобуров собирают непосредственно на бурящейся скважине в зависимости от технологических требований проводки скважин.
Высокая прочность планетарного редуктора позволяет в зависимости от геолого-технических условий бурения компоновать редукторный турбобур одной пли несколькими турбинными секциями различных типов, одним или несколькими редукторами с различными передаточными числами, шпинделем или шпиндель-редуктором, а также присоединять к турбобуру снаряд для отбора керна или отклонитель для зарезки наклонной скважины пли корректировки ее направления.
Если по условиям бурения применение редуктора не требуется, например, при использовании алмазных долот, то турбобур собирается в обычном исполнении из турбинных секций и шпинделя.
Редуктор турбобура (см. рис.), предназначенный для снижения частоты вращения и повышения момента силы на выходном валу, представляет собой сменный оригинальный узел, выполненный в отдельном корпусе.
Он содержит:
- двухрядную зубчатую планетарную передачу с косозубым зацеплением Новикова, способную передавать момент силы более 10 кНЧм, отличающуюся высокой износостойкостью и прочностью при ограниченных радиальных размерах редуктора;
- входной и выходной валы с несущими опорами (в качестве которых используются мощные роликовые подшипники, установленные с возможностью компенсации перекосов), соединяющие передачу с валами турбинной секции и шпинделя посредством соединительных муфт. Предусмотрено предохранение передачи от перегрузок и влияния интенсивных колебаний момента силы на долоте;
- систему маслозащиты, включающую уплотнения торцевого типа и лубрикатор, предназначенный для компенсации возможных утечек смазочного материала в процессе эксплуатации и стабилизации давления в маслонаполненной полости редуктора.
Конструкция, материалы и технология изготовления уплотнений обеспечивают их надежную работу в абразивной и химически активной средах, при осевых и радиальных вибрациях и в условиях пульсаций давления бурового раствора.
В настоящее время разработаны следующие редукторные турбобуры:
- ТРВ-142 - вставной редукторный турбобур, предназначенный для использования в составе комплекса вставного инструмента для бурения без подъема бурильной колонны. При бурении вставным инструментом существенно ускоряется процесс смены долота: турбобур с долотом транспортируется на поверхность восходящим потоком бурового раствора при обратной циркуляции. После смены долота турбобур под собственным весом опускается на забой и при создании циркуляции автоматически приводится в рабочее состояние;
- ТР-145Т - термостойкий редукторный турбобур, предназначенный для бурения глубоких и сверхглубоких скважин при высоких температурах (до 573 К) и давлении (до 250 МПа) долотами диаметрами 158...165 мм;
- ТР-178 - редукторный турбобур с уменьшенным наружным диаметром с целью снижения гидродинамических давлений в скважине при спуске и подъеме бурильной колонны и циркуляции бурового раствора. Турбобур выполнен с двухскоростным редуктором и охватывает два диапазона рабочих частот вращения: 5...6,7; 2,0...2,5 с-1 что позволяет эффективно использовать его для бурения верхних и нижних интервалов скважин в Западной Сибири;
- ТРМ-195 - наиболее широко применяемая конструкция редукторного турбобура, в которой осевые опоры вынесены в виде промежуточного и нижнего шпинделя в отдельные узлы; компонуется в основном с турбобурами ЗТСШ1-195 с турбиной 26/16,5-195, А7Ш (секция), 2ТСШ-195, 1ТСША-195ТЛ и другими;
- ТР1-195Ш - турбобур с редуктором-шпинделем с усиленными опорными узлами качения повышенной грузоподъемности, размещенными в маслонаполненной камере редуктора, воспринимающими осевые нагрузки от турбины и реакцию забоя. Редукторный шпиндель РМ1-195Ш длиной 6,21 м имеет два передаточных числа i=3,69 и i=13,62 и обеспечивает два режима работы долот серий ГНУ и ГАУ;
- ТРМЗ-195 - турбобур с уменьшенной длиной редуктора-шпинделя и короткой турбиной, предназначенный для бурения горизонтальных скважин и искривленных участков, наклонно направленных скважин с малым радиусом. В этой схеме гидравлическая нагрузка от турбины передается через водила планетарных передач на выходной вал и уравновешивает нагрузку от долота. Канал для потока бурового раствора в редукторной вставке выполнен периферийным. Редукторный шпиндель РМЗ-195 имеет две ступени планетарной передачи с общим передаточным числом i=13,62. Турбинная секция содержит 40 ступеней высокооборотной турбины 17/18-195 или 15/18-195ТЛ, разработанных ВНИИБТ. В качестве осевых опор применены новые упорные роликовые подшипники (с цилиндрическими роликами увеличенного диаметра), разработанные Пф ВНИИБТ;
- ТР-195СТ - турбобур в термостойком исполнении с механизмом стопорения вала для бурения сверхглубоких скважин при температуре до 573 К и давлении до 250 МПа. Механизм стопорения предназначен для освобождения долота при его заклинивании и срабатывает при вращении бурильной колонны "вправо". Максимальный момент, передаваемый стопорным устройством заклиненному долоту ротором, составляет 20 кНЧм;
- РТ-240 - редукторный турбобур предназначен для бурения глубоких скважин диаметрами 269,9...490,0 мм при температуре бурового раствора в скважине до 420 К. Редукторный шпиндель РШ-240 выполнен с центральным протоком бурового раствора и компонуется с турбобуром ЗТСШ1-240.
Применение редукторного турбобура позволяет изменять мощность, момент силы и частоту вращения выходного вала забойного двигателя непосредственно на бурящейся скважине путем из-менения числа секций турбин, смены или последовательного соединения нескольких редукторов с различными передаточными числами. Этим обеспечиваются оптимальные режимы работы долот всех типов и серий при сниженных расходах бурового раствора.
Использованные в редукторе турбобура технические решения запатентованы в США, Велико-британии, Франции, Германии, Японии.
Основные конструктивные параметры редукторных турбобуров и их энергетические характеристики при различных расходах бурового раствора плотностью 1000 кг/м3 (на воде) приведены в табл. 102.
Изготовитель:
