§ 4.13. ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБОБУРА.
Нагрузка на осевую опору турбобура
На валы турбобура действуют следующие осевые силы:
а) гидравлическая Tот перепада давления в турбине, в долоте и в проточной
пяте·
б) сила тяжести ротора в жидкости G;
в) реакция забоя R.
В односекционном турбобуре все осевые силы суммируются, создавая на пяте нагрузку
P = T + G - R. (4.14)
В зависимости от соотношения сил эта нагрузка может действовать вниз или вверх, но в любом случае возникает момент сил трения, противодействующий движущему моменту турбины.
Если турбобур состоит из нескольких секций, то в формулу (4.14) входят только те силы, которые передаются на основную опору (нижней секции или шпинделя). При так называемой независимой подвеске роторов верхних секций их веса и действующие на них гидравлические силы воспринимаются собственными пятами.
Способ определения гидравлической силы рассмотрим на примере турбобура, изображённого на рис. 4.2.
Обозначим перепады давления: Dp Т - в турбине, Dpд - в долоте, равный перепаду в ниппеле; Dpn- в пяте; F1, F2, ..., F5- площади кругов диаметром d1, d2,...,d5(см. рис. 4.2 и 4.3).
В симметричных турбирах при всех режимах общий перепад давления распределяется поровну между ротором и статором. Примем также, что на диски пяты, связанные с ротором, приходится примерно половина перепада давления в пяте. В этих условиях гидравлическая сила
Перепад давления в турбине определяется по её характеристике, а в долоте и в пяте - по общей формулеКоэффициент aзависит от размеров и формы
проточных каналов долота и пяты; его определяют опытным путём.
Характеристика системы «турбобур - долото - забой»
Часть крутящего момента турбины затрачивается на преодоление трения в пяте и в радиальных опорах, а при искривлении вала и корпуса также на трение ротора о статор. Момент сил трения зависит от качества сборки и регулировки турбобура. При расположении осевой опоры в шпинделе (турбобуры 3ТСШ и АШ) или в нижней части вала нижней секции уменьшается или исключается продольный изгиб вала под действием осевой нагрузки на долото, уменьшается нагрузка на радиальные опоры и снижаются потери на трение в этих опорах.
Вследствие механических потерь характеристика турбобура (на долоте) отличается от характеристики турбины. При использовании опор качения укзанное различие сравнительно небольшое, поскольку главная часть механических потерь в пяте существенно снижена. Другие потери имеют значнние только при кривизне вала и корпуса, превышающей допустимые нормы, а потери на трение ротора о статор увеличиваются при сильно изношенных радиальных опорах, когда зазоры в них становятся равными радиальным зазорам в турбине.
В турбобуре с резино-металлическими подшипниками при одной и той же характеристике турбины форма кривых характеристики турбобура может быть весьма различной в зависимости от условий взаимодействия долота и разбуриваемой породы, вследствие чего эна называется также характеристикой системы турбобур - долото - забой (ТДЗ). Рассмотрим факторы, определяющие эту характеристику.
Момент силы трения в пяте
Здесь μ- коэффициент трения в пяте; rπ- приведенный радиус трения,
гН и гВ - наружный и внутренний радиусы трущихся поверхностей.
Верхний знак в формуле крутящего момента относится к случаю, когда бурильная колонна поддерживает ротор верхними поверхностями подпятников (T + G >R),а нижний - к случаю, когда к гидравлической силе приплюсовывается сила тяжести нижнего участка бурильной колонны (T + G
Еще по теме § 4.13. ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБОБУРА.:
- § 4.14. СРЕДСТВА ИЗМЕНЕНИЯ НАГРУЗОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБОБУРА.
- § 4.3. ВИДЫ ТУРБОБУРОВ.
- ЧАСТЬ IV. ТУРБОБУРЫ
- § 13.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОПАСТНЫХ КОМПРЕССОРОВ. ПЕРЕСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК
- § 4.12. ПАРАМЕТРЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБИН.
- § 4.9. ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБИНЫ ПРИ ПОСТОЯННОМ РАСХОДЕ ЖИДКОСТИ.
- § 3.4. ТИПЫ ХАРАКТЕРИСТИК
- § 2.10. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- § 5.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ
- § 5.4. ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
- § 2.14. БЕЗРАЗМЕРНЫЕ И УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- § 13.6. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- § 2.11. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ
- § 2.13. ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ СРЕДЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
- § 13.7. БЕЗРАЗМЕРНЫЕ И ПРИВЕДЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- § 15.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА