Забойный двигатель (или буровой двигатель) представляет собой винтовой объемный насос (PCPD), размещаемый в бурильной колонне для обеспечения дополнительной мощности долота во время бурения. В насосе PCPD используется буровой раствор (обычно называемый буровым раствором или просто буровым раствором) для создания эксцентричного движения в силовой части двигателя, которое передается в виде концентрической мощности на буровое долото. В забойном двигателе используются различные конфигурации ротора и статора, чтобы обеспечить оптимальную производительность для требуемой операции бурения, обычно увеличивая количество кулачков и длину силового агрегата для большей мощности. В некоторых случаях в качестве входной мощности забойного двигателя может использоваться сжатый воздух или другой газ. Нормальное вращение долота при использовании забойного двигателя может составлять от 60 об/мин до более 100 об/мин.
Забойные двигатели могут успешно использоваться в обычных или прямых скважинах и больше не ограничиваются наклонно-направленным бурением. Недавние опытно-конструкторские работы и полевые испытания, связанные с гидравликой, конструкцией долота и стабилизацией, определили условия, при которых стоимость и производительность забойного двигателя могут быть оптимизированы при прямолинейном бурении.
Введение
Возможность использования забойного двигателя для приведения в действие бурового долота была впервые признана в 1873 году, когда был выдан патент США на забойный роторный патент, относящийся к забойному роторному гидравлическому двигателю. Традиционное вращательное бурение было позже запатентовано в 1884 году, и с тех пор все большее количество патентов было запатентовано в 1884 году, и с тех пор все больше усилий было направлено на поиск улучшенных буровых инструментов или систем для снижения затрат на бурение.
Один из подходов к улучшению методов бурения заключался в разработке и испытании различных забойных двигателей. К ним относятся турбины с грязевым приводом. забойные двигатели объемного типа, электрические забойные двигатели объемного типа и двигатели с электрическим приводом. Из этих типов наиболее привлекательные моторы. Из этих типов наиболее привлекательными были турбины и забойные двигатели объемного типа, поскольку буровой раствор уже используется для удаления шлама из ствола скважины в большинстве операций бурения, его присутствие делает его вероятным кандидатом на обеспечение присутствия, что делает его вероятным кандидатом для подача питания на буровой двигатель. мощность бурового двигателя. Грязевые турбины непрерывно разрабатывались в России с конца 1920-х или начала 1930-х годов. и в начале 1950-х годов было объявлено об использовании ими турбины в качестве практического метода бурения. В 1955 году в США начались опытно-конструкторские работы по объемному забойному двигателю. Первые усилия были направлены на прямолинейное бурение; но инструмент не считался экономичным из-за проблем с подшипниками и из-за отсутствия долот, способных работать на высоких скоростях вращения.
Тем не менее, двигатель оказался успешным с экономической и технической точек зрения как инструмент направленного действия. С начала 1960-х годов забойные двигатели успешно выполнили тысячи работ. Они были эффективны при бурении крысиных и мышиных нор, управляемом наклонно-направленном бурении, зарезке боковых стволов и выпрямлении ствола в различных пластах как на суше, так и на море.
По мере того, как скважины бурятся все глубже и затраты продолжают расти, становится еще более желательным размещать мощность для вращения долота рядом с самим долотом, а не мощность для вращения долота возле самого долота, а не на поверхности. Требования к крутящему моменту бурильных труб и прочности на растяжение, качество и стоимость бурильных труб, а также повреждение ствола скважины и защитного кожуха могут быть сведены к минимуму за счет наличия вращающей силы на долоте.
Принимая во внимание эти преимущества, последние разработки забойных двигателей снова были направлены на прямолинейное бурение. Ключевые усовершенствования в этом направлении были связаны с выходной мощностью и конструкцией подшипников. Эти усовершенствования позволили увеличить как скорость проходки, так и продолжительность спуска, чтобы приблизиться к производительности алмазного долота. Опытно-конструкторские работы – это производительность алмазного долота. Разработка все еще продолжается, но теперь можно представить значительный объем данных, чтобы проиллюстрировать современное состояние техники.
Результаты полевых испытаний с удлинением показаны в таблице 1 и служат основой для точного сравнения обычного бурения с бурением с использованием забойных двигателей.
2022-05-11
