8.5 Турбобур
Основная часть турбобура ― турбина, состоящая из большого числа (>>100)
одинаковых ступеней. Каждая ступень турбины состоит из 2 – ух частей:
вращающейся, соединенной с валом турбобура, называемой ротором, и
неподвижной, закрепленной в корпусе турбобура, называемой статором.
Устройство:
Статор ― стальное кольцо, на внутренней поверхности имеются изогнутые
лопатки, концы соединены внутренним ободом.
Ротор ― из кольца и лопаток, подобных лопаткам статора, но изогнутые в
другую сторону. Наружные кольца соединены ободом.
Между статором и ротором имеется зазор, обеспечивающий свободное
вращение ротора в статоре. Для обеспечения необходимой мощности и
приемлемой для бурения частоты вращения, турбина должна быть
многоступенчатой. Все ступени должны быть одинаковыми и обеспечивать
пропорционально числу ступеней увеличение “N” и “p” частей вращения
инструмента.
Для наименьшего износа турбинных лопаток ротора, турбины выполняются
с тем же профилем, что и статоры турбобура, лишь с поворотом в
противоположную сторону.
∆р в турбине должно быть lim-x допускаемых насосными установками,
применяемых при бурении глубоких скважин и для избежания толчков
давление в системе не должно существенно изменяться при изменении
режима работы турбины.
Основные закономерности, характерные влиянию кол-ва бурового раствора
на работоспособность турбины (по П.П.Шумилову).
1) Частота вращения пропорциональна количеству пропускаемой жидкости
(при >> Q
в 3 раза, n
>> 3 р)
2)
(при >> Q
в 2 р, ∆р >> в 4 р.)
3)
4)
Анализ формулы (1 – 4) позволяет сделать вывод, что для эффективной
работы необходимо стремится к созданию максимальной для заданного
типа турбобуров подачи буровых насосов.
Виды турбобуров: односекционные бесшпиндельные, односекционные
шпиндельные, 2 –х и 3 –х секционные шпиндельные.
Пример решения задач
Пример 8.1. В горизонтальном трубопроводе (L = 1 км, d = 0, 1 м) находится
нефть, характеризующаяся свойствами вязко – пластичной жидкости. Её начальное
напряжение сдвига τо = 5 Па, пластическая вязкость η = 0, 1 Па ∙ с, плотность
ρ = 850 кг/м³. Насос может создать разность давлений на концах трубопровода
Δр = 0, 4 МПа. Необходимо определить, будет ли при этом нефть перемещаться в
трубопроводе; если будет, то с каким расходом.
Дано:
Решение:
L = 1 км 1. По формуле Δро = р1 – р2 = 4τо L /d определим
d = 0, 1 м необходимую разность давлений Δро, при
τо = 5 Па которой начнется движение нефти:
η = 0, 1 Па ∙ с
ρ = 850 кг/м³ Δро = 4τоL/d = 4 ∙ 5 ∙ 1000 / 0, 1 = 0, 2 МПа.
Δр = 0, 4 МПа
Так как Δр > Δро, нефть будет перемещаться.
Найти:
2. По формуле Q
=
Δро - ? определим расход нефти в предположении
Q - ? структурного режима:
Re* - ?
Q
=
.
3. Проверим режим течения:
υ = Q/s
=
;
Re*
=
.
Следовательно, Re* < Reкр, режим течения
структурный, расход определен правильно.
Контрольные вопросы:
1. Что называют кривой течения?
2. Перечислите основные типы неньютоновских жидкостей?
3. Каковы кривые течения неньютоновских жидкостей?
4. Что называют τо?
5. Каково уравнение кривой вязко-пластичной жидкости?
6. Устройство турбобура?
7. Для чего ротор турбины выполняется с тем же профилем, что и статор?
8. Перечислите основные закономерности, характеризующие влияние
кол-ва бурового раствора на работоспособность.
9. При какой разности “p” начинается движение вязкопластичной
жидкости?
10. Что такое
обобщенное
?
11. Что называют структурным режимом?
Тест – тренинг - контроль 8-1
1. Дайте определение неньютоновской жидкости?
а) жидкости, которые подчиняются основному закону внутреннего
трения Ньютона
б) жидкости, которые не подчиняются основному закону внутреннего
трения Ньютона
2. Что изображено на реограмме под цифрой 3?
а) Ньютоновская жидкость
б) Псевдопластичная жидкость
в) Вязкопластичная жидкость
3. Укажите формулу Е.Бингама:
а) τ = τо + ηпл ∙ γ
б) τ = τо / ηпл ∙ γ
d) τ = τо + ηпл – γ
4. Укажите вращающуюся часть турбины:
а) Статор
б) Ротор
5. Укажите формулу Минигазимова:
а) λ = 0, 23/
б) λ = 0, 23 ∙
КЛЮЧ ОТВЕТОВ:
|
№ теста |
Вопросы |
||||
|
№ 8 -1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Ответы
|
б |
б |
а |
б |
а |
ТЕПЛОМАССООБМЕН