32) На характеристику турбины влияют три параметра жидкости: плотность , динамическая вязкость и динамическое напряжение сдвига 0.
Как уже сказано, крутящий момент и перепад давления пропорциональны плотности жидкости, вследствие чего можно считать, что этот параметр на характеристику турбины не влияет, если вместо момента и перепада давления рассматривать отношения М/ и p/. Что касается влияния и 0, то опыты показали, что при плотности до 1,2 (по воде), < 14 мПа-с и 0 < 31 Па показатели работы турбобуров практически не изменяются [12]. Лишь с увеличением относительной плотности раствора до 1,5, чему обычно сопутствует значительное проявление его вязкопластических свойств, характеристика турбины существенно изменяется: значение M/ и частота вращения вала при экстремальном режиме заметно снижаются, а p/, наоборот, возрастает. Это связано с увеличением гидравлических потерь в турбине.
33) Характеристика системы «турбобур—долото—забой»
Часть крутящего момента турбины затрачивается на преодоление трения в пяте и в радиальных опорах, а при искривлении вала и корпуса также на трение ротора о статор. Момент сил трения зависит от качества сборки и регулировки турбобура.
Вследствие механических потерь характеристика турбобура (на долоте) отличается от характеристики турбины.
При использовании опор качения указанное различие сравнительно небольшое, поскольку главная часть механических потерь в пяте существенно снижена.
В турбобуре с резино-металлическими подшипниками при одной и той же характеристике турбины форма кривых характеристики турбобура может быть весьма различной в зависимости от условий взаимодействия долота и разбуриваемой породы, вследствие чего она называется также характеристикой системы турбобур—долото—забой (ТДЗ).
Опыт
бурения показывает, что левая часть
графика характеристики турбобура не
используется вследствие неустойчивости
вращения долота. Одна из причин этого
— пологость кривой момента турбобура,
обусловленная потерями на трение в
резино-металлической пяте. Изменение
момента сопротивления вращению долота
МД на забое при постоянной осевой
нагрузке с увеличением частоты вращения
представляется некоторой кривой,
называемой механической характеристикой
долота. В точке пересечения этой кривой
с линией момента турбобура определяется
частота равномерного вращения долота.
В зависимости от значения R
пересечение возможно с правой, левой
или с той и другой ветвями линии момента
МT.
34.Способы поддержания низких оборотов турбобура.
Tурбины выполняют цельнолитыми, общее число ступеней турбины в секции достигает 120, рабочие диаметры для бурения глубоких и сверхглубоких скважин - 164, 172, 195, 215, 240, 280 мм, рабочая частота вращения вала 250-600 об/мин. C 1950 для снижения числа оборотов, увеличения вращающего момента на валу и эффективности шарошечных долот применяют многосекционные T., в которых последовательно соединяются 3, a иногда до 6 турбин T.
Технология бурения шарошечными долотами требует, чтобы турбобур мог устойчиво работать при небольшой частоте вращения. Поэтому желательно, чтобы зависимость n–М у турбины была нелинейной с повышением крутизны линии моментов в области тормозного режима.
Для придания нагрузочной характеристике турбины такого качества существует несколько способов:
Один из них — регулирование расхода жидкости с уменьшением его при разгонных режимах и увеличением при тормозных. Наиболее приемлема для работы в системе с регулируемой подачей высокоциркуляционная турбина, замедление вращения которой сопровождается снижением перепада давления в ней и, следовательно, падением давления на выкиде насоса. Если характеристика насоса такова, что снижение давления вызывает увеличение подачи, то при торможении турбины увеличивается крутизна кривой n–М.
Наиболее приемлема для работы в системе с регулируемой подачей высокоциркуляционная турбина, замедление вращения которой сопровождается снижением перепада давления в ней и, следовательно, падением давления на выкиде насоса. Если характеристика насоса такова, что снижение давления вызывает увеличение подачи, то при торможении турбины увеличивается крутизна кривой n–М.
Для изменения нагрузочной характеристики в турбобурах типа А7ГТШ, А6ГТШ используют систему гидродинамического торможения. Сущность способа состоит в том, что на валу турбины устанавливается многоступенчатый гидравлический тормоз (ГТ).
35) Гидродинамический тормоз
Гидродинамические тормоза буровых лебедок, используемые для ограничения скорости спуска бурильных и обсадных труб в скважину, представляют собой лопаточное гидравлическое устройство, состоящее из вращающегося ротора и неподвижного статора, рабочая полость которых заполнена жидкостью Гидродинамический тормоз действует подобно гидромуфте в тормозном режиме, при котором турбинное колесо заклинивается и скольжение становится равным 100%. При вращении радиальные лопатки ротора отбрасывают жидкость от центра к периферии и направляют ее на лопатки статора. Пройдя по межлопаточным каналам статора, жидкость вновь попадает на лопатки ротора и, таким образом, устанавливается замкнутая циркуляция жидкости между ротором и статором.
