Винтовые забойные двигатели (ВЗД)

В бурении используется три вида забойных двигателей, устанавливаемых над долотом:

  • турбобур,
  • электробур,
  • винтовой двигатель.

Турбобур – это турбина, которая содержит до 350 ступеней. Каждая ступень – это комбинация:

  • статора, соединенного с корпусом турбобура жестким креплением,
  • и ротора, установленного на валу турбины.

Принцип работы турбобура в цикличности. Рабочая жидкость стекает с лопастей статора на лопасти ротора, отдавая часть энергии на создание вращательного момента, снова натекает на лопасти статора и так далее. На каждой ступени турбобура возникает небольшой вращательный момент, и, благодаря их большому количеству, общая мощность на валу турбины становится достаточной, чтобы бурить наиболее твердые породы.

В данном типе бурения используют промывочную жидкость. Ее направляют с поверхности по бурильной колонне к турбобуру. К валу турбобура прикреплено долото. Оно вращается отдельно от бурильной трубы.

Если бурение происходит с помощью электробура, внутри бурильной колонны закрепляется кабель, от которого питается двигатель. При таком бурении вращаются только долото и вал электродвигателя. Корпус и бурильные трубы остаются неподвижными.

Винтовой забойный двигатель (ВЗД) является гидравлическим объемным мотором. Гидравлическая энергия промывочной жидкости, проходящей через бурильную трубу в ВЗД, преобразовывается в механическую и приводит в движение рабочие части (главный вал и долото), которые выполнены по схеме планетарного механизма. Первые однозаходные ВЗД с высокой частотой вращения были созданы в США в 1962 году Харрисоном, который взял за основу героторный винтовой насос Муано для создания объёмного двигателя, который применяют для искривления скважины при наклонно направленном бурении. Позднее, в 1966-1970гг. группа советских ученых (М.Т. Гусман, С.С. Никомаров и другие) создали многозаходный ВЗД с низкой частотой вращения.