формироваться несколькими путями: использованием разных типов тур­ бин, их сочетанием со ступенями ГГ, а также регулированием расхода бу­

рового раствора через турбину.

В табл. 4.3 приведена техническая характеристика современных мно­ госекционных турбобуров, собираемых из серийно выпускаемых машин типов АГТШ и ТСШ1.

Турбобур с независимой подвеской

Увеличение количества секций турбобура позволяет сформировать оп­ тимальную энергетическую характеристику для бурения шарошечными долотами с герметизированными маслонаполненными опорами и алмазны­ ми породоразрушающими инструментами. Этот путь представляется^ наи­ более простым и надежным, однако требует более квалифицированного подхода к сборке и регулировке турбинных секций. Для того чтобы упро­ стить эти операции и сделать секции взаимозаменяемыми, разработали конструкцию турбобура с независимой подвеской.

Каждая турбинная секция с независимой подвеской имеет свой упор­ ный шарикоподшипник. Корпусы секций соединяются между собой с по­ мощью конической резьбы, а валы — квадратными полумуфтами и могут свободно перемещаться в осевом направлении. В результате такой компо­ новки секций износ упорного подшипника шпинделя не влияет на осевой зазор между статором и ротором турбины. Последний определяется только износом подшипников, установленных в турбинных секциях. Поскольку осевая нагрузка на эти подшипники действует только с одной стороны и практически не имеет динамическую составляющую, то этот износ легко прогнозируется. При сборке ротор турбины устанавливается в крайнее верхнее положение относительно статора, что позволяет увеличить время работы упорного подшипника секции. По данным промысловых испыта­ ний наработка турбинной секции на отказ укладывается в диапазон 120-350 ч.

В тяжелых условиях работает упорный подшипник шпинделя. Дейст­ вующая на него реакция забоя скважины переменна по величине и часто­ там возмущения. Динамические силы приводят к интенсивному износу этого подшипника. Однако допустимый осевой люфт в опоре может со­ ставлять примерно 16—20 мм, поэтому наработка на отказ может быть вполне соизмерима и даже выше, чем у шпинделя обычного типа, но толь­ ко в тех случаях, когда износ опоры не сопровождается расколом отдель­ ных ее элементов (обойма, шары).

Турбобур с независимой подвеской может быть собран с турбиной любого типа. В каждой секции можно установить по 80—90 ступеней.

В табл. 4.4 приводится характеристика трехсекционного турбобура А7ГТШМ.

П р и м е ч а н и е . Nmax — максимальная мощность турбобура. Плотность жидкости —

гг/\л'*

Турбобуры с плавающими статорами имеют те же преимущества, что и турбобуры с независимой подвеской секций. Однако в отличие от пер­ вых осевая опора шпинделя во вторых имеет повышенную гидравлическую нагрузку.

Конструкции турбобуров с плавающими статорами принципиально от­ личаются от известных.

Каждый статор такого турбобура имеет свободу перемещения в осе­ вом направлении и с помощью шпонки, заходящей в специальный паз кор­ пуса, запирается от проворота под действием собственного реактивного момента. Каждый ротор представляет собой и пяту для соответствующего статора, которые не имеют проставочных дистанционных колец.

Такое исполнение ступени турбины, с одной стороны, позволяет до максимума увеличить средний диаметр турбины, а с другой — до миниму­ ма сократить осевой люфт в ступени. Тем самым в корпусе стандартной длины удается разместить число ступеней турбин в 1,4 раза больше, чем у серийных турбобуров. Недостатком этой конструкции является свободный выход бурового раствора на внутреннюю поверхность корпуса турбинной секции.

Отсутствие взаимосвязи между осевыми люфтами турбины и осевой опорой шпинделя позволяет исключить из практики турбинного бурения торцовый износ лопаточных венцов турбин и повысить "межремонтный пе­ риод работы шпинделей.

Турбобур состоит из трех турбинных секций и шпинделя с двумя ва­ риантами осевой опоры: подшипник ШШО-172 (538920) и резинометалли­ ческая пята ПУ-172.

Турбобуры с диаметром корпуса 172 мм с плавающим статором про­ шли промышленные испытания в Главтюменнефтегазгеологии. Средняя наработка турбобура на отказ (по шпинделю) составила 210 ч. Межремонт­ ный период турбинных секций — более 500 ч.

В табл. 4.5 приведены технические характеристики турбобуров с пла­ вающим статором с диаметром корпуса 195 мм (ЗТСШ1М1-195) и 172 мм (ТПС-172).

Турбобур с полым валом

Во ВНИИБТ разработаны турбобуры с полым валом (рис. 4.4), предна­ значенные для бурения скважин шарошечными и алмазными долотами в сложных горно-геологических условиях. Турбобур состоит из турбинных секций и шпинделя. В зависимости от условий эксплуатации возможно ис­ пользование от трех до шести турбинных секций для обеспечения требуе­ мой характеристики турбобура.

Рис. 4.4. Турбобур с полым валом

Как видно из рис. 4.4, турбинные сек­ ции состоят из корпуса и полого вала, уста­ новленного внутри корпуса на четырех ре­ зинометаллических радиальных опорах. В пространстве между корпусом и полым ва­ лом установлено около 100 ступеней турби­ ны. Концы полого вала оборудованы конус­ но-шлицевыми полумуфтами, внутри кото­ рых имеются уплотнительные элементы, предотвращающие утечку бурового раство­ ра из полости вала к турбине. При сборке турбинных секций соблюдаются заданные размеры «вылета» и «утопания» полумуфт для обеспечения необходимого положения роторов относительно статоров.

Шпиндель турбобура состоит из кор­ пуса и полого вала, установленного внутри корпуса на резинометаллических радиаль­ ных опорах и упорно-радиальном шарико­ вом подшипнике серии 128 000. При необ­ ходимости нижний конец корпуса шпинде­ ля может быть оборудован стабилизатором, при этом на нижний конец вала устанавли­ вается удлинитель, который центрируется внутри стабилизатора резинометаллической радиальной опорой.

При сборке турбинных секций преду­ смотрена возможность установки стабили­ заторов между турбинными секциями или

между турбинной секцией и шпинделем. Для этого на нижнем переводнике турбинной секции на резьбе закрепляется стабилизатор, а на нижнем кон­ це вала — удлинитель соответствующей длины, так, чтобы не изменять ра­ нее отрегулированные присоединительные размеры «утопания» и «выле­

тов» полумуфт.

Наличие полых валов турбинных секций и шпинделя позволяет осуще­

ствлять следующие операции:

поддерживать в насадках долота перепад давлений в 6—9 МПа без до­

полнительного нагружения буровых насосов; проводить замеры пространственного положения ствола скважины в

непосредственной близости от долота без подъема бурильной колонны на

дневную поверхность; на основании проведенных замеров корректировать осевую нагрузку

на долото для управления процессом набора, сброса или стабилизации угла

искривления ствола скважины; прокачивать через полость валов, минуя турбину, разного рода напол­

нители; спускать в аварийных случаях в полость вала приборы для определе­

ния места прихвата ПО-50 по ТУ 39-020-75 и торпеды, например, ТШ-35,