Bahenní motor - Mud motor

Pcp-thumb.gif
Animace bahenního motoru

A bahenní motor (nebo vrtací motor) je a objemové čerpadlo s progresivní dutinou (PCPD) umístěný v vrták poskytnout bitům při vrtání další sílu. Využívá čerpadlo PCPD vrtná kapalina (běžně označované jako vrtné bahno, nebo jen bahno) k vytvoření excentrického pohybu ve výkonové části motoru, který se přenáší jako soustředná síla na vrták. Motor bláta používá různé konfigurace rotoru a statoru k zajištění optimálního výkonu pro požadovaný vrtný provoz, obvykle zvyšuje počet laloků a délku výkonové sestavy pro větší výkon. V určitých aplikacích může být pro příkon bahenního motoru použit stlačený vzduch nebo jiný plyn. Normální otáčení nástroje při použití bahenního motoru může být od 60 ot / min do více než 100 ot / min.

Základní princip

Na základě principu vyvinutého René Moineauem teorie uvádí, že spirálový rotor s jedním nebo více laloky se bude otáčet excentricky, když stator obsahuje více laloků než rotor. Tok kapaliny přenáší energii, která umožňuje sestavě otáčet se a otáčet vrtákem.[1]

Normální konstrukce / použití

Konstrukce motoru pro normální bláto sestává z horní části, která spojuje bahenní motor s vrtací kolonou; výkonová část, která se skládá z rotoru a statoru; přenosová část, kde se excentrická energie z rotoru přenáší jako soustředná síla na bit pomocí a kloub s konstantní rychlostí; sestava ložiska, která chrání nástroj před tlaky zespodu a zespodu; a spodní díl, který spojuje motor bláta s bitem.

Když je vrták dnem a motor účinně pracuje, dochází v kapalinovém systému k výraznému zvýšení tlaku. To je způsobeno omezením uvnitř motoru a nazývá se to „diferenční tlak“. Pokud je tento rozdílový tlak příliš vysoký, může se motor zastavit, což znamená, že se bit přestal otáčet, což může způsobit vážné poškození vnitřního povrchu statoru.

Kalový motor je popsán z hlediska jeho počtu stupňů, poměru laloků a vnějšího průměru. Fáze jsou počet plných zákrutů, které stator provádí z jednoho konce na druhý, a poměr laloku je počet laloků na statoru k počtu laloků na rotoru (stator má vždy o jeden lalok více než rotor) . Vyšší počet stupňů označuje výkonnější motor. Vyšší počet laloků označuje vyšší výstup krouticího momentu (pro daný diferenční tlak), nižší počet laloků označuje snížení produkovaného točivého momentu, ale vyšší rychlost otáčení bitů.

Mezi provozní parametry patří průtok, bitové otáčky a točivý moment. Vztah mezi rotorem a geometrií statoru určuje rychlost otáčení a točivý moment. Rychlost otáčení je úměrná průtoku a točivý moment je úměrný poklesu tlaku v kapalině, která protéká motorem. Čím více laloků, tím vyšší točivý moment a pomalejší otáčky.

Použití motorů na kal je do značné míry závislé na finanční efektivitě. V přímých svislých otvorech může být motor na kal použit pouze pro zvýšení rychlosti pronikání (ROP) nebo pro minimalizaci eroze a opotřebení vrtací struny, protože vrtnou strunu není nutné otáčet tak rychle.

Většina použití motoru na bahno je v vrtání směrových otvorů. I když lze k nasměrování bitu do požadované cílové zóny použít jiné metody, jsou časově náročnější, což zvyšuje náklady na studnu. Bahenní motory lze nakonfigurovat tak, aby v nich byl ohyb pomocí různých nastavení samotného motoru. Typické bahenné motory lze upravit od 0 stupňů do 4 stupňů s přibližně šesti přírůstky odchylky na stupeň ohybu. Velikost ohybu je určena rychlostí stoupání potřebnou k dosažení cílové zóny. Použitím a měření při vrtání (MWD), směrový vrták může nasměrovat bit do požadované cílové zóny.

Řízené motory se používají k vyvrtání místa zahájení. Při vrtání výkopového bodu se vyvarujte vrtání měkké formace bezprostředně pod tvrdou. V tvrdých brusných formacích mohou vysoké síly při rozběhu způsobit silné opotřebení stopky nástroje. V ideálním případě by měl být počáteční bod zvolen v neabrazivní homogenní formaci.[2]

Výhody

  • Pomocí motorů lze vrtat extrémně tvrdé skalní útvary pomocí diamantových nebo polykrystalických diamantových kompaktních bitů (PDC).
  • Lze dosáhnout vysokých rychlostí penetrace, protože rychlosti otáčení jsou vysoké.
  • Umožní cirkulaci vrtu bez ohledu na výkon nebo točivý moment produkovaný motorem.

Hlavní nevýhoda v aplikacích na ropných polích

Stator PCPD, který je hlavní součástí čerpadla, je obvykle lemován elastomer. Většina poruch čerpadla PCPD je způsobena touto elastomerovou částí. Nicméně, provozní podmínky[3] a prostředí by nemělo degradovat nebo vyvolávat mechanické selhání elastomerové části po celou dobu životnosti zařízení. Bohužel průmysl nemá elastomery, které by mohly vydržet déle, odolávat abrazivním kapalinám a pevným látkám a odolávat odchylkám v provozních teplotách. Nejběžnějšími typy elastomerů používaných pro tuto aplikaci jsou třídy NBR (nitrilový nebo akrylonitrilbutadienový kaučuk), které fungují mírně dobře. Určitě je potřeba lepších elastomerních sloučenin, aby se dostaly do oblastí, které nejsou v současné době přístupné PCPD, a také zlepšily životnost současných produktů.

  • Bitové rychlosti mohou být velmi vysoké, protože takový výběr bitů je důležitý. Vysoké rychlosti mohou omezit použití určitých typů bitů.
  • Mohou být zapotřebí zvláštní požadavky na čerpadlo, protože k udržení správného a účinného provozu motoru mohou být zapotřebí zvláštní tlaky a průtoky.
  • Pokud se používá pro směrové ovládání, sestava dolního otvoru může být dlouhá a její sestavení na podlaze plošiny může nějakou dobu trvat.
  • Motor kalu může být citlivý na znečištění. To znamená, že určité typy vrtných kapalin nebo přísad mohou motor zničit nebo snížit jeho výkon. Jedním konkrétním příkladem, jak je uvedeno výše, by bylo použití bahna na bázi oleje s motorem na bahno. Olej postupem času degraduje elastomery a těsnění v motoru.

Poruchové mechanismy

Chunking - místo, kde byla opotřebovaná guma na horní straně statoru.

Debonding - porucha v ocelové trubce s pojivem; porucha elastomerů k pojivu pojiva k pojivu.

Špatné uložení rotoru / statoru - nesprávné tolerance v důsledku degradace v čase. Pokud je uložení špatné, může být rozdílový tlak buď příliš vysoký, nebo příliš nízký. Příliš vysoká a může dojít k poškození motoru; příliš nízko a motor bude slabý a zablokovaný, což může vést k odtržení statoru.

Teplota dolního otvoru a bláta může způsobit tepelnou únavu statoru. Je třeba věnovat pozornost kompenzaci otoku statoru.

Některé vrtné kapaliny mohou způsobit bobtnání elastomeru statoru. Faktorem je také úvaha o tomto a teplotách spodní díry.

Materiál ztraceného oběhu (LCM) může motor zastrčit a předměty s ostrými hranami mohou nosit vnitřek motoru.[4]

Viz také

Reference

  1. ^ Baker Hughes Incorporated (1998). Příručka k motoru Navi-Drill. Baker Hughes Incorporated.
  2. ^ Aguilera, R .; R.S. Artindale; G.M. Cordell; M.C. Ng; G.W. Nicholl; G.A. Runions. Horizontální studny. Houston.
  3. ^ celý článek. WoS: MODELOVÁNÍ VÝKONOVÉHO SEKCE MOTORŮ SKŘÍŇOVÝCH DÍLŮ Autoři: Biletskyi, V (Biletskyi, V.); Landar, S (Landar, S.); Mishchuk, Y (Mishchuk, Yu) Zdroj: TĚŽBA MINERÁLNÍCH VKLADŮ Ročník: 11 Číslo: 3 Stránky: 15-22 DOI: 10.15407 / mining11.03.015 Publikováno: 20 17 Přírůstkové číslo: WOS: 000426091500002
  4. ^ Schlumberger (2000). Příručka PowerPak Steerable Mortor. Schlumberger.

externí odkazy