Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин

Рабочая характеристика турбобуров – это зависимость момента сопротивления на валу, мощности, кпд и перепада давления от частоты вращения вала при постоянном расходе

Режим работы турбобуров.

Число оборотов достигает своего максимального значения, близкого к холостому, при расширении и проработке ствола скважины.

При увеличении нагрузки на долото число оборотов турбины уменьшается, а вращающий момент турбины возрастает.

Графические характеристики турбин и турбобуров представляет – зависимость крутящего момента, мощности, КПД и перепада давления от частоты вращения ротора при постоянном расходе жидкости.

Число оборотов турбины при режиме максимальной мощности равно половине числа оборотов холостого хода n_р = n_хол/2.

Вращающий момент турбины достигает максимальной величины при полном торможении М_Т = 2М_Р, где

М_Т – тормозной момент;

М_Р – вращающий момент при максимальной мощности.

Режим работы турбобура при максимальном КПД называется оптимальным.

Наиболее устойчивая и эффективная работа турбобура при экстремальном режиме (наибольшей мощности).

В рабочей зоне достигается наибольшие значения механической скорости бурения.

Гидравлическая характеристика турбины.

Характеристика турбин должна обеспечить высокие механические скорости бурения при сохранении достаточной износостойкости долота.

Для определения типа турбины пользуются коэффициентом быстроходности П_S, численно равным величине оборотов турбины данного типа, которая при напоре Н=1 м развивает мощность 1 л/с.

П_S = П ÖN / H  ⁴ÖH

N – мощность в л/с;

П – число оборотов в минуту;

Н – перепад напора в м., при максимальном КПД.

Мощность многоступенчатой турбины:

N_T = (Q H_T g / 75) h, где

Q – расход рабочей жидкости;

H_T – переход напора многоступенчатой турбины;

g - удельный вес рабочей жидкости;

h - КПД турбины.

Коэффициент быстроходности всей многоступенчатой турбины турбобура:

h_ST = П_S / K^0.75

Основное уравнение турбины:

М = (Q g / g) r (C_1И – C_2И), где

М – величина вращающего момента, создаваемой турбиной;

Q – расход жидкости через лопаточный аппарат;

g  - удельный вес жидкости;

C_1И и C_2И – проекции абсолютной скорости входа и выхода потока в рабочем колесе на направление окружной скорости;

r – радиусы входа и выхода потока жидкости в рабочем колесе.