Silniki wyporowe (PDM)

Silnik wyporowy (PDM), powszechnie znany jako silnik błotny lubSilnik wyporowy (PDM), to wolumetryczne elektronarzędzie wiertnicze, które przekształca energię hydrauliczną płuczki wiertniczej w obrót mechaniczny. Szeroko stosowany w wierceniu kierunkowym, odwiertach poziomych i-odwiertach prostych, moduł PDM umożliwia precyzyjną kontrolę obrotu wiertła bez obracania całego przewodu wiertniczego od powierzchni.

PDM zasilany jest płuczką wiertniczą (szlamem) pompowaną z powierzchniowych pomp płuczkowych. Gdy płyn przepływa przez zawór obejściowy i wpływa do sekcji silnika, na wlocie i wylocie silnika powstaje różnica ciśnień. Ten spadek ciśnienia powoduje mimośrodowy obrót wirnika w stojanie. Prędkość obrotowa i moment obrotowy przenoszone są poprzez przegub uniwersalny (wałek elastyczny) i zespół wału napędowego na wiertło, umożliwiając wykonywanie prac wiertniczych.

PDM składa się z czterech głównych zespołów:

1. Zawór obejściowy
2. Silnik hydrauliczny (stojan i wirnik)
3. Przegub uniwersalny (wał elastyczny)
4. Zespół wału napędowego

1. Zawór obejściowy

Zawór obejściowy składa się z korpusu zaworu, tulei zaworu, rdzenia zaworu i sprężyny. Pod wpływem ciśnienia płynu rdzeń zaworu ślizga się w tulei, zmieniając ścieżkę przepływu. Zawór ma dwa stany:

• Stan obejścia (otwarty):Podczas wjazdu lub wyjazdu (kiedy przepływ błota jest niski lub zatrzymany), sprężyna popycha rdzeń do góry, otwierając porty obejściowe. Błoto w przewodzie wiertniczym omija silnik i wychodzi do pierścienia.
• Stan zamknięty:Kiedy natężenie przepływu błota i ciśnienie osiągną ustawioną wartość, rdzeń przesuwa się w dół, zamykając porty obejściowe. Całe błoto przepływa następnie przez silnik, przekształcając energię ciśnienia w rotację mechaniczną.

2. Sekcja silnika (stojan i wirnik)

Silnik jest głównym elementem PDM.

Stojan:Rura stalowa z okładziną elastomerową (gumową) uformowaną w kształcie spirali o określonych parametrach geometrycznych.

Wirnik:Śruba spiralna ze stali-z twardą powłoką (zwykle-chromowana lub-z twardą powierzchnią), która łączy się ze stojanem.

Wirnik i stojan tworzą szereg uszczelnionych wnęk. Ponieważ ciśnienie błota wymusza mimośrodowy obrót wirnika w stojanie, obrót jest przenoszony na wiertło. Pojedynczy skok śrubowy (jeden pełny gwint) równa się jednemu etapowi. Aby zapewnić wydajną pracę, spadek ciśnienia na stopień nie powinien przekraczać 0,8 MPa (około 116 psi); poza tym wzrasta wyciek wewnętrzny (poślizg), prędkość wirnika gwałtownie spada i może wystąpić uszkodzenie silnika.

Charakterystyka wydajności:

• Teoretyczny wyjściowy moment obrotowy jest proporcjonalny do spadku ciśnienia silnika.
• Wyjściowa prędkość obrotowa (RPM) jest proporcjonalna do wejściowego natężenia przepływu płuczki.
• Wraz ze wzrostem obciążenia (momentu bitowego) prędkość silnika maleje.

Monitorując ciśnienie pompy powierzchniowej i natężenie przepływu, wiertnik może skutecznie kontrolować moment obrotowy i obroty w odwiercie.

Łopatki wirnika (gwinty):Wirniki mogą być jedno-płatkowe lub wielo-płatkowe.

• Mniej płatków (np. 1:2)→ Wyższe obroty, niższy moment obrotowy.
• Więcej płatków (np. 7:8)→ Niższe obroty, wyższy moment obrotowy (idealny do zastosowań-wysokiego momentu obrotowego, takich jak wiercenie poziome).

3. Przegub uniwersalny (wał elastyczny)

Przegub uniwersalny przekształca ruch planetarny (mimośrodowy) wirnika w koncentryczny (osiowy) obrót wału napędowego. Większość nowoczesnych PDM wykorzystuje giętki wał (elastyczny{1}}wałek), zapewniający niezawodność i zwartość.

4. Zespół wału napędowego

Wał napędowy przenosi obrót i moment obrotowy z przegubu uniwersalnego na wiertło. Wytrzymuje także obciążenia osiowe (obciążenie-świtu) i promieniowe występujące podczas wiercenia. Dlatego wały napędowe wymagają wysokiej twardości, doskonałej odporności na zużycie i długiej żywotności. Obróbka cieplna (hartowanie i odpuszczanie) jest powszechnie stosowana w celu znacznego wydłużenia żywotności elementów wału napędowego.

Wytyczne operacyjne

• Natężenie przepływu:Rzeczywiste natężenie przepływu błota musi mieścić się w zakresie zalecanym przez producenta. Nadmierny przepływ może przyspieszyć zużycie; niewystarczający przepływ zmniejsza wydajność silnika.
• Spadek ciśnienia:Monitoruj spadek ciśnienia na silniku. Nagły wzrost lub nieregularne zachowanie może wskazywać na zgaśnięcie silnika lub uszkodzenie wewnętrzne.
• Moment rozruchowy:Początkowy moment zrywający może być wyższy niż moment roboczy; operatorzy powinni powoli przykładać obciążenie.

Aplikacje

PDM są niezbędne do:

• Wiercenie kierunkowe i poziome (z wygiętą obudową).
• Wiercenie boczne i-ponowne wejście.
• Wiercenie rur zwiniętych.
• Wiercenie- prostych otworów tam, gdzie wymagana jest kontrolowana prędkość wiertła.

Silnik wyporowy to dojrzałe, niezawodne narzędzie wiertnicze, które przekształca moc hydrauliczną w mechaniczną rotację, umożliwiając wydajne wiercenie w odwiertach pionowych, odchylonych i poziomych. Zrozumienie jego elementów-zaworu obejściowego, silnika (stojan/wirnik), przegubu uniwersalnego i wału napędowego-, a także zależności między natężeniem przepływu, spadkiem ciśnienia, momentem obrotowym i prędkością, ma fundamentalne znaczenie dla optymalizacji wydajności wiercenia i zapobiegania awariom w odwiercie. Postępy w technologii elastomerów, powlekaniu wirników i obróbce cieplnej wałów napędowych w dalszym ciągu poszerzają zakres operacyjny PDM w wysokich-temperaturach,-wysokim{5}}momencie obrotowym i wymagających środowiskach wiertniczych. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje, nie wahaj się skontaktować z zespołem Vigor w celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji o produkcie.