§ 6. Нагрузка на пяту турбобура и регулирование люфта

Нагрузка на осевую опору турбобура

Осевая нагрузка на пяту турбобура определяется гидравличе­ской силой Т, действующей на ротор, весом ротора турбобура и долота G и реакцией забоя R:

Р = Т+G—jR. ^V (XI11.38)

Обозначим перепады давления Ар_н в верхнем узле (пяте); Ар_т — в k ступенях турбины; Д/?_р — только в роторе одной сту­пени; Др_д —в нижнем узле (долото, ниппель и др.); F\, F₂,..., F₅ — площади кругов с диаметрами d\, d₂,..., <i₅. Гидравлическая сила

T = F_iAp„ + (F₅-F_i)-^- + F₁&p_r+(Fs-F₁)Ap_pk + + F_s&Pr (XIII.39)

Вес ротора турбобура и долота определяется по справочным данным. Величина нагрузки на забой R выбирается бурильщи­ком в зависимости от условий бурения. Наибольшее гидравли­

ческое усилие действует на пяту в моменты запуска турбобура и при проработке ствола скважины, когда нагрузки на долото малы. Когда нагрузки на долото очень высокие, усилие на пяту действует снизу вверх и имеет условно отрицательное значе­ние. Из выражения (XIII.38) видно, что если сумма гидравли­ческой силы Т и веса ротора турбобура и долота G равна на­грузке на долото R, то пята практически разоружена и в этом случае ее износ минимален.

Сборка и регулирование резинометаллической пяты

Основным условием сборки многоступенчатой резинометалли­ческой пяты является обеспечение равномерности распределе­ния нагрузки между отдельными дисками и сохранение люфта турбобура для обеспечения нормальной работы многоступенча­той турбины.

Люфт турбобура — расстояние, на которое может переме­щаться вдоль оси вал в собранном турбобуре. При затянутых деталях ротора и статора люфт турбобура равен люфту пяты— зазору между подпятником и диском пяты (наименьшему среди всех ее ступеней). Величина люфта турбобура обычно превы­шает 2 мм.

Люфт турбины — наибольшее расстояние, на которое может перемещаться без пяты вдоль оси ротор турбины относительно статора. По мере износа пяты ее люфт увеличивается, и воз­никает опасность соприкосновения дисков ротора и статора. При сборке необходимо обеспечить запас на осевое перемеще­ние ротора, зависящий от величины люфта турбины и его рас­пределения.

Распределение осевого люфта турбины С_т достигается ре­гулировочным кольцом турбины. Люфт равен сумме зазоров верхнего а и нижнего b (рис. XIII. 14):

С

(XI И.40)

_т = a -f- Ъ.

Высоту регулировочного кольца турбины определяют рас­четным путем по конструктивным размерам деталей или заме­ром при сборке.

На рис. XIII. 14 показан пример установки регулировочного кольца в корпусе. При нагрузке сверху в-низ (рис. XIII. 14, а)

J

(XIII.41)

L ₊ H + L~b-L-D-c_u—f = 0,

где D, р, s — осевые размеры соответственно диска опоры, кор­пусы подпятника и резинового слоя; с_п — люфт пяты.

Высота регулировочного кольца

(XII 1.42)

При нагрузке снизу вверх (рис. XIII. 14, б) размер с_п в цепи не участвует, поэтому

¥ )^+ь-

(XIII.43)

Рис. XIII. 14, в иллюстри­рует способ определения вы­соты кольца замерами. После сборки секции на вал надева­ется ступень пяты (детали 1, 2, 3, 4) и при определении по­ложения подпятника 2 замеря­ется размер В. Высота Я ре­гулировочного кольца прини­мается меньше размера В на величину принятого верхнего" зазора а.

В секциях с нижней пятой подобным же образом опреде­ляется высота регулировочной втулки.

В секционных турбобурах -зазоры необходимо регулиро­вать в каждой секции. Напри­мер, регулировочное кольцо второй секции подбирается следующим образом. В со­бранной нижней секции вал подается в нижнее положение. Вал верхней секции заводится в корпус нижней до соединения с валом нижней секции по ко­нусам полумуфт. Замеряется расстояние между упорными тор­цами соединительного переводника и вала второй секции. Вы­сота Н регулировочного кольца определяется из размерной цепи в соответствии с необходимой величиной нижнего зазора Ь.

На рис. XIII. 15 показаны возможные варианты размерной цепи:

торец вала утоплен относительно торца соединительного пе­реводника (рис. XIII.15, а), Ь + а—Н = 0, тогда р + Т=Б-\-М-\-Ь\ торец вала выступает над переводником на величину, не превышающую нижний зазор (рис. XIII. 15, б), b—k—Н = О, тогда Б + р + Т=М + Ь;

торец вала выступает над переводником на величину пре­вышающую нижниий зазор (рис, XIII.15, в), b + Н—6 = 0, тогда Б+р^М+Ь + Т]

Н

1 Г [	Ff	//Z		mm Ын,
1 3 4		{

Рис. XIII.14. Схема определения вы­соты регулировочного кольца в кор­пусе турбобура

= D-

м

6 Mb

			J л
3		/////„	й
		V-_J

Рис XIII. 15. Схемы проверки зазора в секциях турбобуров:

1 — переводник, 2 — вал второй секции; 3 — корпус нижней секции; 4 — вал нижней сек­ции, 5 — промежуточный корпус; 6,7 — верхняя и нижняя полумуфты

м	ь
6
Б [7“"~	р •с -Г1
м	ь т
г
Б	р
* t *

$

Б р Т

И Ь т

в корпусе секции между соединительным переводником и турбиной устанавливается упорная втулка (рис. XIII. 15, г), Ь-{- + L — а — Н = 0; Б + р = М + Ь + Т.

В многосекционных турбобурах регулировка колец секций и определение их высоты производится в основном так же, как и для двухсекционной турбины. Отличие состоит в том, что при сочленении валов двух секций вследствие отсутствия пяты в нижней секции ее ротор упирается в статор; сумма (b + k) замеряется непосредственно.

После сборки верхней секции нижний зазор можно прове­рить двумя способами.

1. Замером разницы в нижнем положении верхнего торца вала верхней секции до и после свинчивания с нижней секцией. Эта величина является фактически запасом b на износ пяты.

2. Замерами разности уровней торцов валов относительно

3. корпуса каждой секции в нижних положениях. Замеры произ* водятся перед сборкой секций.

Высоты дисков ротора и статора отклоняются от их номи­нальных значений вследствие неточности изготовления, оста­точных деформаций при затяжке статора в корпусе и ротора нй валу, а также вследствие износа торцов при проворачива­нии. Отклонения в размере (общая величина по длине турбо­бура) могут вызвать потерю люфта турбины. Поэтому перед сборкой турбины проводят контрольные сопоставления высот стопок по 10—12 дисков ротора и статора, устанавливаемых на контрольной плите. Если разница высот стопок превышает ве­личину, обусловленную инструкцией (обычно 0,1 мм), диски перекомплектуют.

В турбобурах некоторых типов статор закрепляется в кор­пусе на конической резьбе. В этом случае для обеспечения упора торца резьбового соединения при закрепленной и упруго- деформированной системе статоров в цепь деталей статора включается «регулировочное кольцо резьбы». Высота его опре­деляется при сборке.