Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин

Основные параметры винтовых двигателей:

1.      вращающий момент.

M = M₀ p D e t, где

M₀ – удельный момент;

p – перепад давления  в рассматриваемом сечении;

D – расчетный диаметр статора;

e – эксцентриситет винтового механизма;

t – шаг ротора.

2.      скорость вращения.

п = Q/V₀, где

Q – расход жидкости;

V₀ – объем камеры рабочего органа.

3.      контактное давление в паре ротор-статор.

Q = 0,565 Ö (R_Н (r+r) E / r r (1-m)²

R_Н – нормальная сила, отнесенная к единице длины;

r – радиус выступа зуба винтовой поверхности ротора;

r - приведенный радиус выступа зуба винтовой поверхности статора;

E – модуль упругости резины;

m - коэффициент Пуассона.

4.      величина утечек жидкости.

Q_УТ = m q_ср L_q Ö 28 p/ g_ж (2n-1), где

m - коэффициент расхода;

q_ср – средняя величина щели в паре ротора-статора;

L_q - протяжность щели;

g_ж – плотность промывки жидкости;

n – число ступеней рабочего органа (n=L/T);

L – длина рабочего органа.

5.      объемный КПД.

h₀ = (1-F ÖP)/ V₀n, где

F – площадь щели по контактным линиям;

V₀ – рабочий объем двигателя;

N – частота вращения выходного вала.

Уравнение энергетического баланса двигателя.

N_ПОДВ = N_ЭФ + N_ОБ + N_ГМ, где

N_ПОДВ – подводимая к двигателю гидравлическая мощность;

N_ЭФ – эффективная мощность;

N_ОБ – потери мощности на объемные потери;

N_ГМ – гидромеханические потери двигателя.

N_ГМ = N_Р.П. + N_Ш

N_Р.П. – потери мощности на преодоление трения и гидравлических сопротивлений в рабочей паре.

N_Ш – суммарные потери на трение в опорах шпинделя и карданном соединении.

N_ЭФ = N_ПОДВ h_ЭФ

N_ОБ = N_ПОДВ (1-h_ОБ) = N_ПОДВ k_ОБ

N_ГМ = N_ПОДВ k_ГМ

k_ОБ и k_ГМ – коэффициент объемных и гидравлических потерь, равные отношению величины соответствующих потерь мощности к N_ПОДВ.

Крутящий момент на роторе.

М_Т = М_ЭФ + М_Р.П. + М_Ш, где

М_ЭФ – эффективный момент;

М_Р.П. – потери момента на трения (в рабочей паре);

М_Ш - потери момента на трения в опорах шпинделя и карданным валом.