Проект винтового забойного двигателя Д1-195 повышенной надежности

Описание

В проекте выполнена разработка задачи повышения надежности винтового забойного двигателя Д1 – 195 и усовершенствование осевой опоры шпиндельной секции с целью увеличения его срока службы. Двигатель применяется для бурения на больших глубинах.

Произведен литературный обзор и патентная проработка по осевой опоре забойного двигателя.

Приведена техническая характеристика агрегата и выполнена патентная проработка с рассмотрением конструкций: авторское свидетельство № 436944 Многозаходный героторный винтовой механизм ВЗД, №926209, №2165531 Героторный механизм винтового забойного двигателя, №1108186, № 2172383 Осевая опора.

Конструкция двигателя включает в состав три основных узла: двигательную секцию, шпиндельную секцию и переливной клапан. К основным элементам двигательной секции относится статор, ротор и двухшарнирное соединение. В составе шпиндельной секции содержатся осевая и радиальная опоры, вал шпинделя и ниппель. Посредством переливного клапана обеспечивается сообщение внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством при СПО.

В проекте изучена проблема, связанная с износом осевой опоры ВЗД. В настоящее время широко применяется осевая опора качения, которая имеет дорожки качения в форме тороида. Основной недостаток этой опоры заключается в том, что абразивные частицы не удаляются из зоны контакта, что приводит к быстрому износу. Устранение этого недостатка выполнено в резинометаллической осевой опоре скольжения. Упругие силы деформации резинового кольца используются для удаления абразивных частиц с поверхности трения. Конструкция включает в себя основные компоненты: диск пяты и подпятник. Диск пяты имеет сквозные и тупиковые канавки по окружности трения, которые чередуются между собой. Скос на набегающей стороне канавки создает гидродинамическое давление между поверхностями трения.

Представлены геометрические и прочностные расчеты резинометаллической опоры скольжения. Для определения надежности ВЗД при использовании осевой опоры качения были проведены расчеты по закону распределения Вейбулла. По полученным результатам установлено, что предложенная гипотеза не подтверждается, поэтому дальнейшие вычисления проведены с использованием экспоненциального закона распределения. Согласно этому закону были рассчитаны статистическая (густая) и теоретическая (тонкая) функции плотности накопления, функции распределения отказов, функции вероятности безотказной работы и функции интенсивности отказов ВЗД. Увеличение количества отказов происходит после 110 часов работы двигателя, что видно из графика интенсивности отказов.

Ввиду того, что двигатель функционирует в среде с очень агрессивной жидкостью, многие его компоненты подвержены износу. Рассмотрены различные способы восстановления деталей, такие как металлизация ротора, которая включает в себя распыление расплавленного металла на специально подготовленную поверхность и последующее шлифование и полирование с использованием абразивного круга на вулканитовой связке. Для контроля размеров применен микрометр и специальные приборы. Резьбы могут быть восстановлены с помощью наплавки и последующей обработкой до нужных размеров.

Разработаны меры безопасности и экологичности проекта.

Применение модернизированной ВЗД позволяет достичь экономического эффекта, за счет увеличения проходки на долото, повышения механической скорости проходки и повышения надежности двигателя.

Определены параметры:

В работе спроектирован винтовой забойный двигатель Д1 – 195, который применяется для бурения на больших глубинах. Выполнено усовершенствование осевой опоры шпиндельной секции с целью увеличения его срока службы.

Чертежи (в программе): Компас 3D v, 18 листов

Спецификация - 4 листа