Moteur à fond de vis: caractéristiques, appareil, règles de fonctionnement

Les industries du pétrole et du gaz ont besoin d'équipements spéciaux. Pour organiser le cycle de travail est souvent utilisé moteur de trou de vis (PDM)). Il participe au processus d'extraction de minéraux liquides et gazeux, ainsi que de minéraux solides, et peut également être utilisé dans le processus de réparation de puits existants.

L'équipement spécial a un certain nombre de spécialcaractéristiques techniques. Pour que l'unité remplisse pleinement les fonctions qui lui sont assignées, elle doit être correctement sélectionnée en fonction des conditions de fonctionnement existantes. Pour cela, il est nécessaire de comprendre le dispositif de la conception PDM, ainsi que les règles pour son application à divers objets.

Caractéristiques générales

Moteur de fond de vis est utilisé dans l'industrie extractive pourforage de puits profonds, directionnels, horizontaux et verticaux. Il vous permet de percer des bouchons de sable, des dépôts de sel, des ponts de ciment.

Pour que le moteur exécute ses fonctions, ila un certain couple. Selon ses caractéristiques techniques, l'équipement peut détruire les roches à la vitesse requise. Cela garantit une grande efficacité du cycle technologique.

Le diamètre du PDM peut être compris entre 54 et 230 mm. La construction utilise des dents fortes mais élastiques. Cela permet de fournir une grande rigidité de la structure pour le pliage, afin de réduire les fuites de liquides lors de leur pompage.

Production de moteurs de fond de vis a commencé en 1962. Il a été produit par le fabricant américain Dine-Drill. C'était une pompe à vis unique. Un design similaire a été inventé en 1930 par l'ingénieur français Moano.

Les caractéristiques du premier HDR étaient quelque peu différentesdes agrégats modernes. Il a fourni un forage de fond efficace. Au même moment, sa vitesse était de 200 tr / min. En 1966, les ingénieurs domestiques ont créé une assemblée caractérisée par un rythme tranquille. Il était capable d'ajuster la vitesse de 100 à 200 tr / min.

Au fil du temps, l'appareil a été amélioré. Il y avait beaucoup de variétés d'un tel équipement. Ils sont utilisés dans diverses branches de l'industrie extractive. Pour garantir un perçage correct dans diverses conditions, la conception et le fonctionnement du PDM peuvent légèrement différer. Cependant, le principe essentiel du travail reste le même pour toutes les variétés.

Construction

La conception de l'équipement présenté peut être légèrement différente. Par exemple, vous pouvez envisager le dispositif du moteur de forage à vis DR 95. Cet appareil est un équipement à rotor symétrique. À son travail, un engrenage de type oblique est utilisé. Le mécanisme est entraîné par la pression du liquide fourni.

La conception consiste en un assemblage de moteur etpartie de travail. Le premier élément du système est le principal composant d'alimentation. C'est sur ses caractéristiques que dépendent les caractéristiques opérationnelles de l'équipement. Ceux-ci incluent la puissance, l'efficacité, le couple, ainsi que la vitesse du rotor.

L'ensemble moteur est constitué d'un stator (boîtier) etinsert en élastomère avec filetage. Le rotor est engagé pour cela. Le fluide commence à tourner. La gaine élastique divise la chambre en deux cavités. Il est fait de caoutchouc durable, résistant à l'usure. Lorsque des particules abrasives atteignent la surface du matériau, elles ne s’affaissent pas.

Pour les travailleurs caractéristiques d'un moteur de fond de vis de nombreux facteurs influencent. La structure du rotor a la forme d'une perceuse. Son revêtement est très résistant, fabriqué en acier allié. Le nombre de dents du rotor est inférieur à celui du stator. L'ensemble moteur a une certaine tension de l'engrenage. Cela dépend des caractéristiques du fluide de travail, de la température de fonctionnement, etc.

Les corps de travail sont représentés par un nœud de broche etajusteur d'angle. Le premier d'entre eux transmet le couple à l'outil de travail. Il subit des charges axiales importantes. L'unité de broche a un corps et deux supports. Un arbre leur est attaché. Le nœud peut être ouvert ou fermé.

Principe de fonctionnement

Principe de fonctionnement du moteur de fond de vis est déterminé par les caractéristiques de conception. Ce sont des machines rotatives en trois dimensions. Le stator de leur moteur à cavités jouxte les chambres de basse et haute pression. Le rotor à vis est le premier. Grâce à elle, le couple est transmis à l'actionneur.

Les vis de fermeture sont appelées éléments esclavesstructure Ils compactent le moteur. À l'aide des contacteurs, le liquide de la chambre à haute pression est empêché de pénétrer dans le compartiment à basse pression.

Le liquide circule à l'intérieur de la structure à traversorganes de travail. Ce mouvement est possible en raison de la chute de pression. Dans le même temps, le couple est appliqué au rotor. Les éléments de vissage des organes de travail sont mutuellement fermés. Ils séparent les zones de haute et basse pression.

Par conséquent, principe de fonctionnement moteur vis de fond semblable au travail des variétés de pistonéquipement Dans les organes de travail du MPD, des passerelles distinctes sont créées. Pour ce faire, le nombre de dents du stator est déterminé par un grand nombre, que le rotor (élément interne). La longueur des éléments de travail ne peut pas être inférieure au pas de la surface hélicoïdale de l'élément externe. Cela détermine le fonctionnement normal du système. Et le rapport des marches des surfaces externe et interne de la vis est proportionnel au rapport du nombre de dents. Leurs profils sont caractérisés par une forme mutuellement pliée. Cela leur permet d'être en contact continu avec n'importe quelle partie de l'embrayage.

La multiplicité est l'un des paramètres principauxfonctionnement de l'équipement. Les PDM de la production nationale ont des organes de travail à intrants multiples. Les entreprises étrangères produisent les moteurs présentés avec une ou plusieurs approches de rotor.

Classification

Selon divers facteurs, classification des moteurs de vis de fond. Sur la base de l'application, il existe trois catégories principales de MPD:

1. Unités de forage dans le sens vertical. Ils ont une exécution directe. Le diamètre extérieur de telles unités varie de 172 à 240 mm.
2. Equipement de forage horizontal et directionnel. Ces moteurs ont une disposition incurvée. Le diamètre peut aller de 76 à 240 mm.
3. Dispositifs pour travaux de réparation. Ils ont une exécution directe. Le diamètre extérieur est compris entre 43 et 127 mm.

Les unités de puissance peuvent avoir une partie active jusqu’à 550 cm de long. Moteur de fond de trou 105, 127, 88, 76, 43 mm peuvent être simples. Aussi disponible appareils avec angle réglable. Cela permet également le forage incliné ou horizontal. Les unités de puissance sont utilisées pour créer un puits vertical. Leur diamètre extérieur, la puissance doit être plus grande. Les dimensions du diamètre de telles unités ne peuvent être inférieures à 178 mm.

Les variétés les plus simples et les moins chèresLes équipements présentés sont des PDM pour réparation de puits. Ce sont des unités fiables, équipées d'une transmission à torsion, de supports en caoutchouc-métal.

L'équipement de forage est en outre équipénœuds d'urgence. Cela vous permet d’exclure des parties laissées sur le visage en cas de panne. Les compartiments de broche des moteurs pour le forage incliné et horizontal sont composés de roulements radiaux en carbure. Leurs roulements ont une capacité de charge élevée.

Des filtres filtrants, des calibrateurs, des centralisateurs, des vannes de contrôle et de trop-plein peuvent être ajoutés à la conception du PDM. En outre, l'emballage peut inclure diverses parties des pièces de rechange.

Nombre de sections

Moteur de fond de vis peut avoir une, deux ou trois sections. Ceci détermine la conception et le fonctionnement de l'appareil. Les variétés à une section sont désignées par la lettre "D". Ils se composent d'une section de broche et d'un moteur. La conception comprend également une vanne de trop-plein.

Les modèles à une section ont uneexécution et sont utilisés le plus souvent pour réparer des puits. En raison des particularités du mécanisme, il est possible de forer des joints spéciaux avec des pertes de charge sur le trépan allant jusqu'à 8-10 MPa. Les conceptions à une section sont fabriquées dans notre pays et à l'étranger. Ils sont largement utilisés dans l'industrie minière moderne.

Sectionnel moteurs de fond pour le forage de puits peut avoir certaines caractéristiques de conception. Leur utilisation est considérée comme plus appropriée. Les variétés à une section perdent considérablement leurs caractéristiques énergétiques lorsque les paires de vis sont usées.

Types d'équipement multisection aujourd'huisont plus populaires. En raison des particularités de leur conception, les charges sur les paires de travail sont réduites. La consommation de fluide de forage est également réduite. Selon leur classe, il y a 2 lettres dans la désignation. Les moteurs «DS» peuvent être utilisés pour forer des tunnels inclinés et verticaux à diverses fins. Leur fluide de forage ne peut pas avoir une température supérieure à 373 K.

Une série de "DG" a une longueur inférieure. L’alimentation et les ressources nécessaires fournissent une section d’alimentation en deux étapes. Dans de telles structures, divers mécanismes de courbure du corps sont utilisés. Peut être équipé de dispositifs de centrage.

La série "TO" est représentée par des déviateurs. Ils ont une courbe dure sous. L'angle de courbure de la section de la broche n'est pas régulé. Il est utilisé pour créer des tunnels inclinés. Les dispositifs tels que "DR" ont un régulateur de l'angle de courbure.

Variétés à turbopropulseur

Un type d'équipement relativement nouveau est moteurs de fond de trou de vis à turbine. Ils se caractérisent par une durabilité élevée et une efficacité énergétique élevée. Ce type d'unité est parfois appelé classe de turbodrills à engrenages.

La paire de vis a la fonction d’une boîte de vitesses etstabilisateur. Cela vous permet d'optimiser les performances du trépan sous charge. La conception des variétés de vis de turbine est caractérisée par une grande complexité. Lorsque vous créez, cela nécessite beaucoup de matériel. Par conséquent, le coût de l'équipement présenté reste élevé. Cependant, sa durée de vie dépasse les variétés habituelles de PDM.

La paire de vis des unités présentées peutmonté au-dessus de la section turbine ou entre celle-ci et le compartiment de la broche. La première option est plus simple. Dans ce cas, l'unité ne comprend qu'un seul nœud de connexion. La deuxième variante de la paire de vis est moins fiable en raison de sa complexité. Ici, il est nécessaire de créer deux joints de rotor.

Caractéristiques du PDM

Caractéristiques de forage avec des moteurs de fond de trou à vis déterminer leurs caractéristiques. Ils doivent être pris en compte pour le bon choix des paramètres de forage. Des conditions de forage stables doivent être maintenues tout au long du processus de production. Aujourd'hui, les DDP sont en cours d'amélioration conformément aux exigences existantes des sociétés minières.

Les caractéristiques de l'équipement sont en constante amélioration. Cela vous permet d'appliquer correctement les nouvelles technologies dans l'industrie minière. Dans le monde moderne, des entraînements de pompe réglables ont été utilisés. Le forage peut être effectué dans des directions inclinées et horizontales. Une méthode de tube continu est également utilisée. Pour assurer la productivité élevée des nouveaux processus, les caractéristiques de l'équipement sont examinées de différentes manières.

Au cours du développement du programme de forage produitbanc d'essai PDD. Cela vous permet d'identifier leurs paramètres de fonctionnement réels. Cela entraîne des coûts supplémentaires pour le fabricant. Cependant, l'équipement est utilisé plus efficacement. Les cycles de production sont organisés harmonieusement. Grâce à la pression présente dans la colonne montante, vous pouvez contrôler la charge du trépan. Cela entraîne une augmentation de l'efficacité du forage.

Moteurs de forage de vis de fond peut avoir statique ou dynamiquecaractéristiques. Dans le premier cas, la dépendance entre les variables observées en régime permanent est reflétée. Les caractéristiques dynamiques reflètent le ratio des indicateurs en mode instable. Ils sont causés par l'inertie des processus observés.

Caractéristiques du support et de la charge

Perçage avec des moteurs de fond de vis exige la conformité avec le fabricantrègles et règlements relatifs à l'équipement. Ils sont déterminés en utilisant les caractéristiques du banc ou de la charge. Dans le premier cas, les fonctions de production sont testées en couple. Les caractéristiques de charge sont déterminées après des tests au banc pour certaines conditions de création de puits.

Avec l'augmentation du couple est créécertaine chute de pression. Cet indicateur augmente linéairement. La vitesse de rotation au début du test est légèrement réduite. À l'approche d'un arrêt complet, le différentiel se produit brusquement. Les courbes de l'efficacité globale et de la puissance ont une vue extrême.

Les tests sont effectués dans quatre principauxmodes (optimal, ralenti, extrême et freinage). Le mode de fonctionnement du PDM dans l'étude dans les conditions de production sont des conditions extrêmes. Selon ce mode, les données de passeport de l'équipement sont indiquées.

Considéré comme optimal si l'appareil est utilisé.dans des modes décalés à gauche des conditions de travail extrêmes. Le couple dans ce cas aura une valeur inférieure. En mode de fonctionnement extrême, la destruction de la roche la plus efficace est déterminée. La bordure de ce mode passe à proximité de la zone de fonctionnement de l'appareil. Avec augmentation de la charge forage en fond de trou ça s'arrête. Vient en mode de freinage.

Caractéristiques de fonctionnement

En fonction des résultats des tests, les caractéristiques de l'équipement sont définies règles relatives au fonctionnement des moteurs à vis. En période froide, le mécanisme est chauffé à la vapeur ou à l'eau chaude. Le liquide de lavage doit avoir un certain niveau de viscosité et de densité. Ce ne devrait pas être du sable.

Lorsque l’appareil est abaissé à une profondeur de 10-15 m,vous devez allumer la pompe, rincer la surface du puits. Le moteur ne s'éteint pas à ce stade. Si le burin est neuf, il est nécessaire de le graver avec une petite charge axiale.

L'outil est introduit dans le puits en douceur. Il devrait y avoir pas de secousses. En tournant périodiquement le PDM. Dans ce cas, il est nécessaire de définir les paramètres du débit du liquide de lavage. Pour cela, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques du nettoyage du visage.

Au cours du travail, la vapeur de travail s'use progressivement. Pour assurer un haut rendement lorsque fonctionnement d'un moteur de fond, il faut augmenter le débit de lavage. Il devrait être 20-25% plus élevé à la fin du travail par rapport au niveau initial.

Pour que le moteur n’accumule pas de boues,il est nécessaire de rincer le puits avant d’augmenter la capacité ou de l’augmenter lors du remplacement du foret. Ce n'est qu'après que l'outil dépasse de 10 à 12 m au-dessus de la zone de fond, après quoi vous pouvez arrêter la pompe et ouvrir la vanne.

Également en cours de fonctionnement de l'équipementil faut vérifier son travail. Le moteur avec la fréquence établie est envoyé pour maintenance. Avec une diminution de sa puissance, ses caractéristiques opérationnelles, le matériel est envoyé en réparation. Cette procédure est également nécessaire pour augmenter le jeu de la broche. En outre, la procédure d’entretien du moteur s’effectue en cas de boue ou d’incapacité de décoller du puits.

En conclusion

Moteur de fond de vis doit avoir un certain débitliquide de lavage. Plus le rotor a de pales, plus le rinçage est nécessaire pendant le fonctionnement de l'équipement. Cependant, cela entraîne une augmentation de l'usure de l'unité.

Lorsqu'il n'y a pas de charge sur l'équipement (lors du levage du puits), la pression à l'intérieur diminue. Si le rotor est suspendu, apportez un équipement plus lourd. Cela nécessite une énorme quantité d'énergie.

Lorsque la charge sur le PDM augmente, une chute de pression est observée au moment où la procédure commence. Cependant, il est restauré lorsque le rotor est déroulé.

Lors de l'utilisation de l'appareil doit être considérépression maximale admissible dans l'unité de travail. Si la course réglée est dépassée, l'élastomère se déforme. Le couple sera perdu. Dans ce travail ne pourra pas avancer et le fluide de travail fonctionnera au ralenti pour s'écouler dans le moteur.

La plus petite perte de pression de travail est observée avec une augmentation de la section du trépan. Si sa taille diminue, il se produit une usure rapide des roulements. Le flux de fluide n'a pas le temps de les refroidir.

Ayant considéré ce qui est moteur de fond de trou, ses principales caractéristiques et conditions d'utilisation, vous pouvez choisir correctement le modèle optimal d'équipement.