Development of a resource-saving, small-sized downhole hydraulic machine for well drilling

Abstract

Аналізом структурних особливостей і технологічних можливостей серійних забійних гідродвигунів (гідромашин), призначених для буріння свердловин, встановлені їх недоліки. Це обмежені ресурси, обумовлені складністю конструкції, витрата робочої рідини, значні габаритні розміри по довжині, маса, низькі частоти обертання валу, що не відповідають технологічним режимам алмазного буріння свердловин. З аналізу конструктивних схем забійних гідродвигунів зроблено висновок, що найбільші можливості для максимального використання потенційної енергії робочої рідини мають гідромашини роторного типу. Як об'єкт дослідження була запропонована конструктивна схема гідромашини, в якій використані фізичні принципи перетворення ваги (енергії) стовпа робочої рідини в момент обертання статора навкруги ротора, що не обертається. Враховані принципи розподілу у напрямку руху потоку, що набігає, від зворотного, що розтікається, виключення застійної зони і створення багаторівневого моменту реактивних сил витікання рідини. За розробленою методикою виконані теоретичні розрахунки енергетичних характеристик двохкамерної глибинної гідромашини, визначені технічні дані, наведена розрахункова схема силової взаємодії робочої рідини з елементами гідромашини. На підставі результатів теоретичних обчислень була розроблена конструкторсько-технологічна документація забійної гідромашини, виготовлено дослідний зразок, проведені експерименти для виявлення працездатності схеми, граничних значень її працездатності. Кількісні значення її енергетичних характеристик визначені за показаннями контрольно-вимірювальних приладів. Зроблено порівняльний аналіз технічних і енергетичних характеристик забійної гідромашини роторного типу з серійно випускаючими серійними гідродвигунами, турбобуром ТГ-124 і гвинтовим двигуном Д1-124 однакового діаметра. Запропоновано умови застосування забійної гідромашини, перспективні напрямки подальших наукових досліджень і дослідно-конструкторських розробок щодо її вдосконалення і розширення сфери застосування Ключові слова: статор, ротор, робоча рідина, момент обертання, буріння свердловин

Scientific and technological foundations for groundwater extraction by the injection-forced self-discharge method

“…From the practice of developing groundwater deposits, it is known [2] that the hydro-impulse method of well development with alternating impact of shock waves on aquifers gives the maximum effect and allows, under certain conditions, not only to restore the permeability of the aquafer, but also artificially increase it.…”

“…To do this, a bottom-hole assembly was formed consisting of: a hydraulic machine, small in length, with low consumption of working fluid, a core barrel with non-rotating centralizers and a floating core receiver, thin-walled diamond bits with a separate system of flushing ports and a hydrojet effect of rock destruction [1,2].…”

“…According to the recommendations [2], filters are installed at a distance of 0.5-0.6 m above and below the tie-in entries of the side pipes 7 and 7 8 into the downpipe 6. When the adjustable valve 5 is opened and the system 5 begins to work, the working water flow goes from the tank 1 through the pressure pipeline 2, where the flow meter 3 is installed, through the nozzle 10 enters the receiving chamber 12, carrying the water mass through the side pipe 7 from the 7 tank 9 filled with water-bearing rocks.…”

Development of Hydraulic Turbodrills for Deep Well Drilling

“…Abroad, there are turbodrills whose rotational speed reaches 2500 rpm, for example, Neyrfor TTT 2 1/8 [21] and Neyrfor TTT 2 7/8 [22], developed by Schlumberger [23,24]. However, these turbodrills have a significant limitation associated with their diameter, hence the small working area of the blades, due to which the hydraulic energy of the drilling fluid flow is converted into the rotation of the turbodrill shaft [25,26].…”