Porareiän moottori ( englanniksi positiivinen siirtomoottori; mutamoottori; porausmoottori ) on syrjäytysmoottori (hydrostaattinen). Päärakenneosat ovat: moottoriosa, karaosa, kulmansäädin. Ruuvipohjamoottoria (SDM) käytetään eri syvyyksien poraamiseen, ja sitä käytetään laajalti suunta- ja vaakaporaukseen.
Neuvostoliitto on turbiiniporauksen syntymäpaikka. Ensimmäinen teollinen muotoilu tehtiin vuosina 1922-1923. Se oli vaihdettu turbopora, jossa oli yksivaiheinen turbiini, 1940-luvulta lähtien kaivojen porauksen tärkein tekninen työkalu oli monivaiheinen turbopora. Turbiiniporauksen laaja käyttö on mahdollistanut öljyn ja kaasun tuotannon nopean kasvun . [yksi]
Kuitenkin kaivojen keskisyvyyden kasvaessa, terien ja rotaatioporaustekniikan parantuessa kotimainen öljyteollisuus alkoi jäädä jälkeen maailman tasosta ajokohtaisessa penetraatiossa. Joten vuosina 1981-1982 keskimääräinen penetraatio matkaa kohti USA :ssa oli 350 m, kun taas Neuvostoliitossa se ei ylittänyt 90 m.min pumppujen tarvittavalla vääntömomentilla ja painetasolla, minkä seurauksena sitä ei voitu käyttää. modernit hidaskäyntiset kartioterät. Ja Neuvostoliiton öljyteollisuus kohtasi kysymyksen siirtymisestä hidasnopeiseen poraustekniikkaan. [yksi]
Vaikka rotaatioporausta käytettiin, se oli teknisesti kaukana maailman tasosta: siellä ei ollut korkean teknisen tason poraputkia ja porauslaitteita. Näin ollen päätettiin luoda hidaskäyntinen porausmoottori turboporien tilalle. Työ ruuvipohjaisten moottorien (SDM) prototyyppien luomiseksi aloitettiin Yhdysvalloissa ja Neuvostoliitossa 60-luvun puolivälissä. Yhdysvalloissa ensimmäiset PDM:t olivat vaihtoehto turboporeille suunnatussa porauksessa, ja Neuvostoliitossa ne toimivat keinona ajaa hitaita teriä [1] .
Viime vuosina porauskaivojen tekniikassa ja tekniikassa on tapahtunut merkittäviä muutoksia: suuntaporaukseen on ilmaantunut uusia teknologioita (vaakaosien poraus, lisäakseleiden poraus aiemmin poratuista kaivoista), PDC-kärkien leviäminen, uusimmat telemetriajärjestelmät kairanreiän parametrien seuranta porauksen aikana ym. Ja jos aiemmin PDM:itä pidettiin vain vaihtoehtona turboporeille ja niiden näkymät olivat epäselvät, nyt PDM:istä on ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi tullut nykyaikaisen teknologian pääosa. Vuonna 2010 kaivojen kairauksista ja työstämisestä PDM:n avulla valmistui ¾ Venäjällä ja ne otettiin käyttöön lähes kaikissa venäläisissä ja ulkomaisissa öljy- ja kaasu- sekä palveluyhtiöissä [2] .
Ruuviporareikämoottorit ovat iskutilavuuksisia pyöriviä hydraulikoneita ja tällaisten koneiden yleisen teorian mukaan työkappaleiden (RO) elementit ovat:
Suhteellisen alhainen metallinkulutus ja suunnittelun yksinkertaisuus ovat tärkeä tekijä, joka edistää pyörivien hydraulikoneiden laajaa käyttöä nykyaikaisessa tekniikassa.
RO PDM on kierteinen gerotorimekanismi - hammaspyöräpari sisäisellä tilavaihteistolla, joka koostuu roottorista ja staattorista, jossa on sykloidihammasprofiilit.
Roottori suorittaa planeettaliikettä kiinteän staattorin sisällä, ja niiden poikkileikkausten keskipisteet siirtyvät kytkentäepäkeskisyyden etäisyyden mukaan.
VZD:n erottavia ominaisuuksia ovat:
Koska PDM on suorassa kosketuksessa sitä käyttävän nesteen (porauslietteen) kanssa, se on näiden ominaisuuksien vuoksi käytännössä ainoa tilavuushydraulimoottorityyppi, joka on suhteellisen kestävää käytettäessä mekaanisia epäpuhtauksia sisältäviä työnesteitä [4] .
Melkein mikä tahansa PDM voidaan jakaa useisiin pääyksiköihin: propulsio-osa, karaosa, vinokulman säädin. [5]
Moottorin (teho) osa on suunniteltu muuttamaan nestevirtauksen energia roottorin pyöriväksi liikkeeksi . Se koostuu teräsroottorista, jossa on kierrehampaat, ja staattorista, jossa on elastinen vuoraus, jossa on kierukkamainen sisäpinta, yleensä kumia. Moottoriosan staattorin ja roottorin on täytettävä tietyt ehdot: [5]
Staattorin ja roottorin hampaat ovat jatkuvassa kosketuksessa muodostaen yksittäisiä kammioita, jotka sulkeutuvat staattorin pituudella. Näiden kammioiden läpi kulkeva porausneste kääntää roottorin staattorin sisällä. Moottoriosan suunnittelun mukaan erotetaan monoliittiset ja lohkomoottorit. [5]
Karan osa . Termi "kara" viittaa itsenäiseen moottorikokoonpanoon, jossa on ulostuloakseli, jossa on aksiaali- ja radiaalilaakerit. Kara on yksi moottorin pääkomponenteista. Se välittää vääntömomentin ja aksiaalikuorman terään, havaitsee pohjareiän reaktion ja RO:ssa vaikuttavan hydraulisen aksiaalikuorman sekä terän säteittäiset kuormat sekä planeettaroottorin ja kara-akselin (sarana tai joustava akseli) liitoskohdan. [6]
Kara on tehty monoliittisen onton akselin muotoon, joka on yhdistetty alaosassa olevalla lähes bittialalla terään ja yläosassa olevan kytkimen avulla - saranaan tai taipuisaan akseli [6] Suunnittelun mukaan karat ovat avoimia ja öljytäytteisiä. Avoimessa (käytetään lähes kaikissa kotimaisissa sarjamoottoreissa) kitkayksiköt voidellaan ja jäähdytetään porausnesteellä, ja öljytäytteisissä kitkayksiköissä öljykylvyssä, jonka ylipaine 0,1-0,2 MPa ylittää ympäristön paineen. [7] .
Kulman säädin on suunniteltu vinouttamaan moottorin osien tai itse moottorin akseleita suhteessa porauslangan pohjaan. Se asennetaan teho- ja karaosien väliin tai itse PDM:n yläpuolelle. Se koostuu yleensä kahdesta alaosasta, ytimestä ja hammaspyöräkytkimestä. [5]
Ylivirtausventtiilit asennetaan useimpiin pohjareikäkokoonpanoihin, jotka sisältävät PDM:n. Ne on suunniteltu yhdistämään poranauhan sisäontelo renkaaseen laukaisutoimintojen aikana. Venttiilin käyttö eliminoi moottorin tyhjäkäynnin ja vähentää myös hydrodynaamista vaikutusta kaivon pohjaan ja seiniin, estää porausnesteen ylivuodon kaivon päässä. Ne asennetaan moottorin yläpuolelle tai sisällytetään suoraan PDM:n suunnitteluun [8] .