0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Эксплуатационные характеристики забойных двигателей

Основные параметры двигателей.

Основные параметры двигателей

На большинстве автомобилей установлен двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Устройство его достаточно сложно даже для специалиста, тем более для рядового водителя-непрофессионала. Однако при покупке машины всегда всегда идёт речь о характеристиках двигателя. Неспециалист обычно теряется перед выбором автомобиля вообще или конкретной его версии в частности. Попробуем разобраться в основных технических характеристиках двигателя внутреннего сгорания.

В современных автомобилях от 2 до 16. Этот достаточно серьезный показатель. Так, два двигателя с одинаковым объемом и мощностью могут сильно различаться по другим параметрам.

Два типа: рядное (последовательное) и V-образное (двухрядное), когда на одном коленчатом валу цилиндры расположены с обеих сторон. В этом случае важную роль играет угол развала цилиндров. Большой угол развала понижает центр тяжести, облегчает охлаждение и подачу масла, но при этом снижаются динамические характеристики и увеличивается инерционность. Малый угол позволяет снизить вес и инерционность, но ведёт к более быстрому перегреву.

Радикальная разновидность — оппозитный двигатель с углом развала в 180°. В этом случае все его преимущества и недостатки максимальны. Еще одна разновидность — W-образный (четырёхрядный; два синхронизированных и включенных в общую систему привода V-образных двигателя).

Весьма редкий тип двигателя — рядно-V-образный, являющийся синтезом этих двух разновидностей. Цилиндры расположены последовательно, но с отклонением по обе стороны, что способствует лучшему охлаждению.

Вообще говоря, между два основных типа двигателей различаются массой и габаритами. НОднако важно, что наименьший уровень шума и вибраций достигается, когда в одном ряду четное количество цилиндров.

✔ Объем камер сгорания

Иначе говоря, объем двигателя. Он напрямую влияет абсолютно на все остальные характеристики ДВС. В большинстве случаев увеличение объема ведет к увеличению мощности и, естественно, расхода топлива.

Обычно три варианта — чугун или другие ферросплавы (наибольшая прочность, но большой вес);. алюминий и его сплавы (малый вес и средняя прочность); магниевые сплавы (наименьший вес, высокая прочность, но очень высокая цена).

Эти характеристики, вообще говоря, говорят лишь о ресурсе и шумах и вибрации двигателя.

✔ На практике более важны выходные характеристики:

• Мощность. Она измеряется в лошадиных силах (л.с. — традиционная единица измерения) или киловаттах (кВт). Именно она определяет скорость и время разгона автомобиля.

• Крутящий момент Создаваемое двигателем максимальное тяговое усилие. Измеряется в Ньютон-метрах (Н·м). Косвенно влияет на скорость и разгон и прямо — на «эластичность» двигателя т. е. способность ускоряться на низких оборотах.

• Максимально допустимое число оборотов коленчатого вала в минуту (об/мин) Показывает, сколько оборотов коленвала в минуту сможет выдержать двигатель без потери в ресурсной прочности. Чем больше число оборотов, тем более резкий и динамичный характер имеет автомобиль.

✔ Однако не менее важны расходные характеристики:

• Расход топлива. Обычно измеряется в литрах на 100 километров. Расход в городском, загородном и смешанном вариантах различен.

• Тип топлива. Марка потребляемого бензина или дизельного топлива (ДТ). В современных автомобилях возможно использование любых марок, но при снижении октанового числа падают ресурсная прочность и мощность, а при повышении сверх нормы — повышается мощность, но снижается ресурс. Также при повышении октанового числа увеличивается теплоотдача, что может привести к раннему перегреву. Пример марок топлива: А-76, А-92, АИ-98, А-95Евро, ДТ, ДТ Евро, ДТ Супер.

• Расход масла. Измеряется в литрах, но на 1000 км. Максимальный показатель — 1л/1000км для исправной машины.

• Марка потребляемого масла. Обычно обозначется ххWхх. Первое число — густота масла, второе — его вязкость. Например — 0W40 и 5W40 — синтетические масла, 10W40 — полусинтетическое масло, 15W40 и 20W40 — минеральные масла. Более густые и вязкие масла улучшают прочность и надежность двигателя, менее густые — улучшают динамические выходные характеристики.

Внимание! Масла типа 70W90 или 95W100 являются трансмиссионными и ни в коем случае не могут быть использованы в двигателе — это гарантированно приведет к неисправности двигателя!

• Ресурсная прочность, т. е. как часто двигателю необходимо техническое обслуживание. Обычно в пределах 5 000—30 000 км пробега. Предельный пробег позволяет примерно определить полный срок службы, после гарантийного пробега прекращаются гарантийные обязательства.

Это основные потребительские характеристики.

✔ Однако надо отметить широкий ряд более сложных характеристик:

• Тип топливной системы — бензиновые и дизельные двигатели. Бензиновые обычно имеют большую мощность, но дизельные отличаются более низким расходом и большим крутящим моментом.

• Тип бензиновой системы впуска. У современных автомобилей электронная система впрыска (инжекции) топлива, которая позволяет добиться большего КПД. У более старых в большинстве карбюраторная система впуска топлива. Карбюратор не распыляет, как инжектор, топливо в камере сгорания, а вбрасывает в нее струю, что увеличивает расход топлива, снижает КПД и делает управление, менее удобным.
Обычно карбюратор устанавливается на двигатель один, многокарбюраторные двигатели более характерны для тюнинговых и спортивных моделей.

• Тип бензиновой системы впрыска — с одноточечным и многоточечным впрыском. Одноточечная система уже практически не используется, поскольку падение мощности намного превышает снижение расхода топлива.Многоточечный — распределенный и прямой впрыск. При распределенном впрыске в камере сгорания создается равномерная смесь, что обеспечивает стабильность работы на любых режимах и неприхотливость.
Прямой (непосредственный) впрыск, как это ни парадоксально, повышает и мощность, и ресурсную прочность, снижает расход топлива. Но в этом случае высока стоимость, требуется топливо высокого качества и наблюдается нестабильность работы на малых оборотах и при холодном старте.
Недостатки обеих систем компенсируются комбинированным (двойным) впрыском. Он заключается в применении обеих систем раздельно — при изменении режимов работы электроника «выбирает» нужную.

• Дизельная система впрыска.Хотя дизельный двигатель проще бензинового, система его впрыска сложнее, построены по другому принципу:
ТНВД — наиболее простая система дизельного впрыска с невысокими достоинствами. Система с насос-форсунками. В этом случае каждая форсунка впрыска является еще и насосом, подающим топливо в камеру сгорания. Характеристики в этом случае получше, но стабильная работы двигателя также проблематична. Обе системы по отдельности почти не используются.
Комбинация ТНВД и насос-форсунок — общая топливная рампа высокого давления Common Rail. ТНВД подает топливо в рампу, где оно подвергается компрессии и под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания. Это лучшая сейчас система, так как она обеспечивает высокие мощностные характеристики и низкий расход топлива.
Совершенствование предыдущей — аккумуляторно-возвратная рампа Common Rail второго поколения. Сжатие в рампе происходит за счет накопления топлива, а излишки поступают обратно в ТНВД — это уменьшает насосные потери мощности и расход топлива.

• Форсунки впрыска — механические или пьезотронные. Они не влияют на характеристики двигателя, но пьезотронные дают более плавный рабочий цикл и они легче в настройке.

• Клапанов на впуске/выпуске от 2 до 5 на цилиндр. Чем больше клапанов, тем плавнее работа и больше мощность, хотя при этом незначительно увеличивается расход топлива.

✔ Компрессор. Его роль — сжатие впускной смеси.

• Атмосферные двигатели — компрессора не имеют.
Двигатели с компрессией — компрессорные (с механическим компрессором) и турбонаддувные, различающиеся типом привода.

• Механический компрессор приводится непосредственно от коленвала двигателя, что создает некоторые потери в мощности и увеличивает расход топлива, турбонаддув имеет крыльчатку турбины, которая раскручивается от давления выхлопных газов. Это надежнее и не дает потерь, но прирост крутящего момента меньше, особенно на малых оборотах.

Читать еще:  Электрическая схема дистанционного управления двигателем

Иногда на двигатель ставят несколько компрессоров -последовательно (улучшается стабильность работы) либо параллельно (повышаются характеристики в пиковых режимах).

Система газораспределения — механизм газораспределения, распределительные валы и привод. Количество распред. валов может изменяться, но чаще по одному на каждые 8 клапанов.

Привод механизма газораспределения — цепь или ремень. Ремень проще, но требует регулярной замены. Цепь надежнее, но издаёт больше шума (металлический лязг) и дороже.

Простейший — статический механизм. Динамические — с изменяемой высотой подъема клапанов или изменяемыми фазами газораспределения.
Изменение высоты подъёма клапанов позволяет переключаться между двумя режимами движения — например экономичным и скоростным. Изменение фаз газораспределения обеспечивает более ровную работу во всем диапазоне рабочих оборотов коленвала.

Есть немало и других особенностей двигателей, но они меньше влияют на их характеристики.

научная статья по теме ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ВИНТОВЫХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВА ООО «ГИДРОБУР-СЕРВИС» ПРИ БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Геофизика

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ВИНТОВЫХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВА ООО «ГИДРОБУР-СЕРВИС» ПРИ БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН»

инструмент и оборудование

Преимущества применения профилированных винтовых забойных

двигателей производства ООО «Гидробур-сервис» при бурении нефтяных и газовых скважин

ADVANTAGES OF APPLICATION OF SHAPED DOWNHOLE DRILLING MOTORS OF GIDROBUR-SERVICE LLC FOR DRILLING

OF OIL AND GAS WELLS

O. FUFACHEV, E. KRUTIC, D. OSIPOV, Gidrobur-Service LLC

Motors with shaped motor sections, where internal elastic screwed teeth of the stator have higher bending stiffness due to metal frames inside each tooth are best matched to downhole drilling motor requirements.

Key words: Gidrobur-Service LLC, shaped downhole drilling motors, stator shaping

Современный уровень технологии бурения глубоких скважин и его постоянное развитие, создание новых инструментов для более интенсивного разрушения пород, необходимость удовлетворения требований экологии и безопасности предъявляют все более высокие требования к повышению эксплуатационных характеристик и надежности бурового инструмента и, в частности, буровых забойных двигателей.

Многозаходный винтовой двигатель для бурения скважин был изобретен в Перми в 1966 г., процесс его модернизации и улучшения не прекращается и сегодня. Так, долота PDC режущего типа, в последнее время уверенно зарекомендовавшие себя во всех нефтегазодобывающих регионах России, требуют применения высокомоментных двигателей для эффективного бурения скважин. А увеличение объемов наклонно-направленного и рост количества многоствольных скважин, в т. ч. и с горизонтальным окончанием ствола, повышают требования к управляемости КНБК.

Одним из наиболее соответствующих новым требованиям типов ВЗД являются двигатели с профилированными двигательными секциями, в которых внутренние винтовые эластичные зубья статора

имеют повышенную жесткость на изгиб за счет использования металлического каркаса внутри каждого зуба. На мировом рынке такие двигатели появились еще в 1980-х гг., но большого распространения они не получили из-за сложности выполнения внутреннего металлического зуба и значительной стоимости профилированных статоров. В настоящее время на Западе известны две фирмы в Германии, выпускающие профилированные рабочие органы, но объемы их невелики из-за высокой стоимости.

В России некоторые компании (фирма «Радиус-сервис», ООО «Нефтемашре-монт», ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент» и др.) также начали работы над подобными двигателями, но по ряду причин (технологические трудности изготовления, разрушение тонкого слоя резины из-за попадания в двигатель крупных твердых частиц при плохой очистке раствора) постепенно прекратили эти работы, отдав предпочтение использованию более длинных рабочих органов без профилирования.

ЗАО «Гидробур-сервис» (с 2014 г. -ООО) приступил к изготовлению рабочих пар в 2004 г. Имея у себя специализированный шлицефрезерный станок с межцентровым расстоянием 3000 мм, для

к.т.н., главный конструктор

к.т.н., заместитель генерального директора

к.т.н., генеральный директор

Двигатели с профилированными двигательными секциями, в которых внутренние винтовые эластичные зубья статора имеют повышенную жесткость на изгиб за счет использования металлического каркаса внутри каждого зуба, наиболее соответствуют современным требованиям, предъявляемым к ВЗД.

создания конкурентоспособных машин начал работать над созданием профилированных рабочих органов. Совместно со специализированными предприятиями отработаны технологии производства профилированных статоров. Сегодня металлические гильзы с внутренним зубом изготавливаются методами радиальной ковки и литья. Установленные в полый корпус гильзы изнутри покрываются эластичной обкладкой равной толщины (рис.1).

Двигатели с профилированными статорами обладают более высоким КПД за счет того, что профилирование придает жесткость винтовым зубьям статора, и при прокачке бурового раствора они значительно меньше деформируются. Профилирование статора увеличивает контактное давление в зоне контакта статора с ротором более чем в два раза, благодаря чему обеспечивается значительное сокращение утечек жидкости между рабочими камерами зацепления [2].

В ходе стендовых испытаний установлено, что применение профилированных статоров увеличивает крутящий момент двигателя в 1,5 — 2 раза при неизменной длине зацепления. На рис. 2 приведено сравнение силовых и энергетических характеристик профилированного двигателя Д11ЮТР-106.7/8П.30 с его не-профилированным аналогом, характеристики получены стендовыми испытаниями на воде при расходе 12 л/сек. Данное сравнение показывает, что при дифференциальном давлении ДР=3,5 МПа, которым сегодня обеспечивают двигатель буровые насосы при бурении, крутящий момент профилированного ВЗД составляет 2,0 кНм, крутящий момент непрофилированного ВЗД -1,3 кНм. Таким образом, при нормальном режиме бурения профилированный двигатель Д1ОТР-106.7/8П.30 обеспечивает долото в 1,5 раза большим моментом. По мере увеличения дифференциального давления, которым может обеспечить двигатель буровой насос, преимущество профилированного двигателя в выдаваемом крутящем момен-

те растет. Это может проявляться при бурении наклонно-направленных скважин, когда большая часть осевой нагрузки тратится на преодоление сил трения колонны о стенки скважины и при продвижении инструмента возможны его срывы, сопровождающиеся резким повышением момента на долоте, а также при бурении с вращением колонны. Благодаря увеличенной моментоемкости профилированный ВЗД делает процесс бурения стабильным в тех ситуациях, когда может быть вызван останов обычного ВЗД.

Что такое бурения забойными двигателями

На сегодня имеется огромное количество разнообразных бурильных машин, различающихся своими размерами и эксплуатационно-техническими характеристиками.

Всех их можно условно разделить на несколько типов, в зависимости от ряда признаков:

  • Глубина бурения.

По этому признаку все установки бывают небольшой глубины, предназначенные для бурения скважин до 50 м. Средней глубины – от 50 до 600м. Глубинные, которые могут бурить глубокие артезианские скважины, заглублением более 600 м. и более. К слову, самая глубокая скважина в истории была пробурена в России, в Мурманской области, и глубина её составляет 12 200 м.

Глубина бурения зависит от преследуемой работами цели. К примеру: геологическая разведка недр; водоснабжение; добыча нефти и газа; обустройство буронабивных свай и установка столбов.

Машины для бурения бывают оснащены дизельными или бензиновыми, электрическими двигателями, или электрогидравликой.

  • Самоходные, буксируемые и стационарные.

Самоходные буровые бывают на гусеничном или пневматическом ходу. Первые монтируются на базе бульдозеров, экскаваторов, трелёвочных тракторов. Пневматические установки помещаются на шасси грузовиков и колёсных тракторов. Несамоходные установки выполняются в виде прицепов, либо в переносном варианте.

Стационарные буровые – это массивные установки, предназначенные для глубинного бурения или добычи полезных ископаемых. Другое наименование стационарных установок – буровые вышки.

По типу вращения бурильные машины бывают роторными и подвижными. Роторные буровые применяются для устройства скважин в мягких и среднеплотных грунтах, а подвижные – для пробивания твёрдых почв и скальных пород.

Крупногабаритные установки представляют собой стационарные вышки, собираемые на месте бурения из отдельных элементов. Мобильные малогабаритные установки имеют компактные размеры и перемещаются с места на место, как правило, без разборки на отдельные узлы и агрегаты.

Читать еще:  Что такое станина асинхронного двигателя

Как производится бурение скважин под сваи

Существует специальное оборудование для бурения скважин для свай. А еще лучше — установка, способная осуществлять не только бурение под сваи или столбы, но и погружать в пробуренные отверстия железобетонные сваи. Технология монтажа буронабивных свай позволяет возводить здания без ущерба в непосредственной близости друг к другу и в любое время года. Бурение такого типа осуществляется с помощью кранового оборудования с бурильной функцией типа Урал с непрерывным шнеком.

И у нас такие установки есть. Буровая на базе автомобиля Урал, который пробьется к вам не только зимой, но и в осенне-весеннюю распутицу. Непрерывный шнек позволяет последовательно пробуривать скважину, вынимая лишние части грунта, давая разгрузку. Скоростной рабочий процесс может достигать 20-30 см. в секунду. Это становится возможным благодаря удобному перемещению бурильной. Крановое оборудование БУК-600 действует по тому же принципу, только размещение бурильной колонны производится на стреле крана.

Рис. 1 Шнек на буровой установке

Мобильность нашей техники и профессионализм сотрудников — наши главные преимущества. А узнать стоимость бурения скважин под сваи можно в соответствующем разделе. Наши цены вполне доступны — убедитесь в этом сами.

Вы можете ознакомиться с нашей ценовой политикой на аренду сваебойного оборудования

Забой, перекрытый перфорированным хвостовиком эксплуатационной колонны

Схема скважины с песчаной пробкой на забое.

В случае использования этого типа конструкции забоя, скважина опускается до подошвы разрабатываемого слоя и укрепляется эксплуатационной колонной с просверленной перфорацией, находящейся по всей высоте продуктивного слоя. После этого она цементируется до начала продуктивного пласта, а перфорированная часть остается открытой.

Этот тип забоя используется на тех же условиях, что и открытый тип забоя, но лишен недостатков в виде обрушения пород, уменьшающих рабочий диаметр скважины.

16:19 27/08/21

Фирма, торгуемая на AIM, заявила, что стратиграфическая ловушка Северо-Восточного Лакбира имела потенциал до бурения в среднем объеме на основе 2.7 трлн куб. Футов газа, первоначально находившегося на месте (GOIP), а меньшее структурное перекрытие TAGI имело средний потенциал на основе общего объема. 128 млрд куб. футов ГОИП.

Он также подтвердил достижение общей глубины (TD) с помощью TE-10, потенциальное выявление дополнительных тонкослоистых нетто-продуктивных пластов и успешный подъем пробы газа на поверхность.

«Скважина TE-10 была второй в текущей программе Sound Energy по разведке трех скважин в районе Тендрара, предназначенной для изучения трех геологически независимых участков и определения потенциала бассейна», — говорится в заявлении совета директоров компании.

«Скважина расположена примерно в 25 км к северо-востоку от недавно переданной концессии на добычу в Тендраре, где находится месторождение TE-5 Horst, открытое Sound Energy в 2016–2017 годах».

Скважина TE-10 была пробурена до забойной глубины 2,218 м — 209 м по стволу ниже подошвы толщи песчаника ТАГИ, в еще недатированном разрезе аргиллитов и небольших тонкослоистых песчаников, с газовыми выходами до 2,070 м по стволу.

10 декабря компания Sound Energy объявила предварительные результаты промежуточных результатов каротажа TE-27, которые включали потенциальную совокупную толщину коллектора TAGI от 1,899 м по стволу до 2,009 м по стволу и первоначальную чистую оценку продуктивности до 10.5 м со средним пористость 8%.

«В настоящее время компания завершила каротаж с помощью микро-визуализатора пласта с высоким разрешением (FMI), который обеспечивает изображение микрорезистентности ствола скважины с гораздо более высоким разрешением, чем первоначальный пакет каротажа», — пояснили в совете директоров.

«Важно отметить, что FMI потенциально выявила наличие дополнительных тонкослоистых нетто-продуктивных пластов в пределах ранее идентифицированного потенциального интервала валового коллектора между 1,899 м и 2,009 XNUMX м по стволу.

Количественная оценка общей чистой прибыли находится в стадии разработки и потребует подтверждения на основе анализа керна боковых стенок и дальнейшей оценки каротажных диаграмм ».

Компания Sound Energy заявила, что ей также «очень приятно» подтвердить, что проба газа была успешно извлечена из одного из этих интервалов добычи на глубине примерно 1,937 м по стволу с использованием модульной системы динамических тестеров пласта (MDT).

В нем говорится, что успешный отбор этой пробы газа подтвердил наличие подвижных углеводородов в коллекторе, и, что важно, это было первое успешное испытание газа MDT из песчаника TAGI в лицензии Тендрара, где испытания исторически затруднялись из-за плотной природы песчаника. .

После получения вертикального сейсмического профиля (ВСП) компания заявила, что может подтвердить, что наблюдаемые газовые шоу простираются ниже картируемого структурного перекрытия примерно на 1,958 XNUMX м по стволу.

Это говорит о том, что скопление газа может распространяться вверх в стратиграфическую ловушку.

Сейсмическая интерпретация и моделирование велись, чтобы помочь с внутренней оценкой ресурсов газа в пределах открытия.

«После завершения буровых работ в настоящее время разрабатываются планы по проведению испытания скважины на интервале пласта.

«Ожидается, что это произойдет в феврале 2019 года, после демобилизации буровой установки и мобилизации необходимого испытательного оборудования».

Стоимость лидерного бурения

Цена суточной аренды нашего высокотехнологичного бурильного оборудования составит менее 25 тыс.руб. Перебазирование же техники к объекту – всего 20тыс.руб.

Все работы по бурению скважин осуществляются в строгом соответствии действующим нормам и правилам. В частности:

СНиП I-Б.3-62 Фундаменты и опоры из свай и цилиндрических оболочек. Сборные конструкции

СНиП III-Б.1-62 Земляные сооружения. Общие правила производства и приемки работ

СНиП III-В.1-62* Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. Общие правила производства и приемки работ

СНиП III-9-74 Основания и фундаменты

Свяжитесь с нами и мы произведём работы

Высокий уровень подготовки наших специалистов и их солидный опыт позволяет производить сваебойные работы и лидерное бурение.

Ротор винтового забойного двигателя

Полезная модель относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к винтовым забойным двигателям. Ротор винтового забойного двигателя имеет форму спирального винта 1, на который нанесено антикоррозионное износостойкое покрытие, выполненное в виде напыленного высокоскоростным газопламенным методом слоя 2 на основе порошка с размером частиц от 5 до 40 микрон, включающего частицы карбида вольфрама размером до 4-х микрон, диспергированные в сплаве на основе никеля, включающем следующие компоненты в мас.%: В — 1÷5, Cr — 10÷20, Si — 1,5÷5, Ni — остальное, при этом суммарное содержание бора и кремния в сплаве составляет от 3 до 8 мас.%. Полезная модель обеспечивает экономичное покрытие наружной поверхности ротора материалом, обладающим отличной стойкостью к износу и коррозии, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики ротора, продлевая срок его службы.

Полезная модель относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к винтовым забойным двигателям.

Ротор винтового забойного двигателя обычно изготавливается из стального стержня, на котором нарезаны наружные винтовые зубья. Стальной статор внутри имеет привулканизированную резиновую обкладку с винтовыми зубьями, число которых на единицу больше числа зубьев ротора (см. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. Образования — М.: Издательский центр «Академия», 2004 г., стр.227-228).

При работе буровой раствор (обычно смесь воды и/или масла, глины и некоторых хим. веществ) нагнетается по длине двигателя между ротором и статором, вызывая вращение ротора. Твердые частицы бурового раствора изнашивают поверхность ротора, а водное окружение и химически активные вещества способствуют его коррозии. Износ и коррозия приводят к разрушению уплотнения между ротором и статором и ухудшают работу двигателя, резко снижая сроки его эксплуатации.

Для защиты поверхности ротора от коррозии, на его поверхность часто наносится хромовое покрытие. Так, например, известен ротор винтового забойного двигателя, имеющий форму спирального винта и выполненный с коррозионно-стойким износостойким покрытием в виде гальванического хрома. (Патент США №4650549, опубл. 17.03.87).

Читать еще:  Что такое степень сжатия двигателя это отношение

Данное покрытие является, во-первых, дорогим, во-вторых, допускающим коррозию базового материала ротора ввиду возможности проникновения жидкости через поры хромовой пластины, и, в-третьих, трудно добиться единой толщины хромового покрытия на поверхности ротора, потому что сложная геометрия ротора вызывает неравномерные

электрические поля, развиваемые вокруг ротора во время покрытия, что приводит к получению неровной толщины покрытия, которое искажает спроектированную точность геометрического сопряжения ротора со статором и снижает эффективность даже нового двигателя. Нанесение равномерного гальванического хромового покрытия на поверхность ротора требует наличия дорогостоящей остнастки, что повышает стоимость ротора.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение экономичного покрытия наружной поверхности ротора материалом, имеющим отличную стойкость к износу и коррозии.

Технический результат достигается тем, что в роторе винтового забойного двигателя, имеющем форму спирального винта и выполненным с коррозионно-стойким износостойким покрытием на его наружной поверхности, покрытие выполнено в виде напыленного высокоскоростным газопламенным методом слоя порошка с размером частиц от 5 до 40 микрон, включающего частицы карбида вольфрама размером до 4-х микрон, диспергированные в сплаве на никелевой основе, содержащем бор, хром и кремний при следующем соотношении компонентов в % мас.: В — 1÷5, Cr — 10÷20, Si — 1,5÷5, Ni — остальное, при этом суммарное содержание бора и кремния в сплаве составляет от 3 до 8 мас.%.

Использование частиц карбида вольфрама, обладающих высокой твердостью, превышающей твердость абразивных частиц, для образования металлической матрицы покрытия позволяет создать слой из износостойкого материала, обеспечивающего желательную стойкость к абразивному износу. Для образования матрицы связки покрытия используется сплав на основе никеля, включающий бор, хром и кремний при следующем соотношении компонентов в % мас.: В — 1÷5, Cr — 10÷20, Si — 1,5÷5, Ni — остальное, при этом суммарное содержание бора и кремния в сплаве составляет от 3 до 8 мас.%., который обеспечивая высокую плотность покрытия более 99,5%, делает его высокоустойчивым к коррозии. Включение в состав сплава бора и

кремния обеспечивает при нанесении покрытия на поверхность ротора образование эвтектических композиций, снижающих температуру плавления сплава. Это, в свою очередь, способствует снижению содержания оксидов, что повышает коррозионную стойкость сплава. Размер суммарного содержания бора и кремния в сплаве обусловлено тем, что именно в пределах интервала значений от 3% до 8%(мас.) сплав сохраняет свою пластичность и не охрупчивается. При суммарном содержании бора и кремния в количестве менее 3 мас.% при нанесении сплава в составе покрытия на поверхность ротора не образуется эвтектических композиций, которые бы обеспечивали снижение температуры плавления покрытия, а при их суммарном содержании свыше 8% сплав резко теряет свою пластичность, за счет образования боридов и салицидов, и подвержен сильному охрупчиванию.

Размер частиц карбида вольфрама (до 4-х микрон) выбирается из соображения его сопоставимости с размером абразивных частиц (песка и глины) в буровом растворе. По мере того, как покрытие будет медленно разъедаться буровым раствором, неизбежным является то, что более мягкие и менее износостойкие частицы покрытия будут разъедаться первыми. Не превышение размера абразивных частиц (а именно частиц глины, имеющих размер от 4-х микрон) гарантирует то, что более твердые частицы карбида вольфрама останутся в покрытии и не будут вымываться раствором.

Таким образом, благодаря выбранному типу твердого материала на поверхности ротора, эффективным, недорогим и надежным способом обеспечивается защитный слой с требуемым уровнем прочностных и коррозионных свойств.

Нанесение защитного слоя методом высокоскоростного газопламенного напыления обеспечивает равномерное покрытие профиля ротора, высокие адгезионные характеристики с основным материалом ротора, высокую плотность покрытия, и, благодаря используемой при данном методе низкой температуре газовой струи и отсутствию свободного

кислорода, способствует низкому содержанию оксидов в покрытии, что повышает его коррозионную стойкость.

Ограничение по размеру частиц напыляемого порошка также выбирается из требований обеспечения качественной адгезии и низкой пористости покрытия, для чего частицы напыляемого порошка должны быть прогреты до температуры не меньшей по значению 0,9 от температуры их плавления (Т плав.). Частицы с размером менее 5 микрон при используемом методе нанесения покрытия перегреваются и начинают разлагаться и испаряться. Частицы с размером более 40 микрон из-за большой массы нагреваются менее чем на 0,9 Т плав., что приводит к росту пористости покрытия и ухудшении его адгезионных характеристик.

На фиг.1 показан общий вид ротора винтового забойного двигателя; на фиг.2 приведено поперечное сечение ротора по линии А-А. Ротор винтового забойного двигателя имеет форму спирального винта 1 и снаружи покрыт слоем 2 из антикоррозионного износостойкого материала. Слой 2 выполнен посредством нанесения на поверхность ротора методом высокоскоростного газопламенного напыления порошка с размером частиц от 5 до 40 микрон, включающем твердые частицы карбида вольфрама, диспергированные в сплаве на основе никеля, включающем бор, хром, кремний при следующем соотношении компонентов в % мас.: В — 1÷5, Cr — 10÷20, Si — 1,5÷5, Ni — остальное, при этом суммарное содержание бора и кремния в сплаве составляет от 3 до 8 мас.%.

Частицы напыляемого порошка образуются путем интенсивного перемешивания карбида вольфрама с размером частиц до 4-х микрон и материала связки с их дальнейшим спеканием, дроблением и сфероидизированием.

Работа ротора осуществляется следующим образом.

Ротор размещается в статоре 3, имеющем внутренние винтовые зубья 4 из упруго-эластичного материала, например резины. Число наружных зубьев

спирального винта 1 на единицу меньше числа зубьев 4 статора 3. Ось ротора O 1O 1 смещена относительно оси статора O 2O 2 на величину эксцентриситета. Буровой раствор поступает в полость 5 между наружными зубьями ротора и внутренними зубьями 4 статора 3. В результате винтового направления зубьев ротора и статора под действием неуравновешенных гидравлических сил ротор приводится во вращение, перемещая буровой раствор по длине двигателя.

Ротор винтового забойного двигателя находится в жестких условиях абразивного износа, так как в буровом растворе часто присутствуют песчаные и глинистые фракции, а также повышенной коррозионной среды, особенно когда в буровом растворе присутствуют растворы соляной, серной, муравьиной кислот, нефть. Покрытие 2, равномерно нанесенное на поверхность ротора, обладая высокими адгезионными и коррозионностойкими характеристиками, а также высокой плотностью (пористость покрытия составляет менее 0,3%), предохраняет эту поверхность от быстрого изнашивания и коррозии. По сравнению с ротором с хромовым покрытием срок службы ротора с покрытием, включающем карбид вольфрама на связке из сплава на никелевой основе, содержащего бор, хром и кремний, увеличивается более, чем в 15 раз.

Полезная модель позволяет улучшить эксплуатационные характеристики ротора, продлевая срок его службы и сокращая затраты на восстановление покрытия.

Ротор винтового забойного двигателя, имеющий форму спирального винта и выполненный с коррозионностойким износостойким покрытием на его наружной поверхности, отличающийся тем, что покрытие выполнено в виде напиленного высокоскоростным газопламенным методом слоя на основе порошка с размером частиц от 5 до 40 микрон, включающего частицы карбида вольфрама размером до 4-х микрон, диспергированные в сплаве на никелевой основе, содержащем бор, хром и кремний при следующем соотношении компонентов в мас.%: В — 1÷5, Cr — 10÷20, Si — 1,5÷5, Ni — остальное, при этом суммарное содержание бора и кремния в сплаве составляет от 3 до 8 мас.%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector