Конструктивные и технологические методы повышения энергетических характеристик и долговечности героторных механизмов винтовых забойных двигателей

• Автор: Шулепов, Валерий Андреевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ состояния проблемы и результатов ранее выполненных исследований
1.1.Особенности конструкции героторных механизмов винтовых забойных двигателей и условий их эксплуатации
1.2.Анализ технологии изготовления героторных механизмов винтовых забойных двигателей
1.3 .Постановка задачи исследований
2. Повышение эксплуатационных характеристик героторных механизмов за счет совершенствования конструкции и технологии изготовления статора
2.1 Анализ факторов влияющих на долговечность статоров, разработка конструкции монолитных и сборных статоров с длиной зубчатой обкладки более 3600 мм
2.2 Выбор эластомера, исследование и разработка технологии заливки статоров на литьевой машине «Безта»
2.3. Исследование и разработка технологии и оборудования для подготовки внутренней поверхности корпуса статора под обрезинивание
2.4 Разработка методов и средств контроля геометрических параметров зубчатой обкладки статора
3.Повышение эксплуатационных характеристик героторных механизмов за счет совершенствования технологии зубообработки роторов
3.1 Исследование влияния параметров червячных фрез и технологических факторов на величину шероховатости поверхности зубьев роторов
3.2 Исследование процесса полирования роторов с использованием абразивной ленты
3.2.1 Полирование лепестковыми кругами
3.2.2. Полирование бесконечной абразивной лентой
3.3 Исследование и разработка технологии, оборудования и инструмента для полирования роторов абразивными кругами на вулканитовой связке
3.3.1. Полирование цилиндрическим и глобоидным червячным кругом
3.3.2 Полирование дисковым фасонным абразивным кругом
3.4. Исследование влияния технологических факторов на точность профиля и величину шероховатости зубьев роторов при полировании абразивными кругами на вулканитовой связке
4. Исследование и разработка технологии, оборудования и оснастки для восстановления героторных механизмов
4.1 Разработка методики отбраковки роторов и статоров
4.2 Исследование способов удаления изношенной резиновой зубчатой обкладки из корпуса статора и разработка технологии обработки корпуса статора под повторное обрезинивание
4.3 Разработка ремонтных пресс-форм и технологии повторной заливки статоров резиновой смесью
4.4 Разработка методики расчета допуска на натяг в зацеплении героторных механизмов
5. Результаты внедрения исследований в нефтегазовую промышленность
5.1 Внедрение новых конструкций героторных механизмов, технологии их изготовления и ремонта
5.2 Основные направления дальнейшего совершенствования конструкций и технологии изготовления героторных механизмов винтовых забойных двигателей
Основные результаты и выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных направлений повышения технико-экономических показателей бурения скважин, особенно горизонтальных и горизонтально-разветвленных, является широкое использование многозаходных винтовых забойных двигателей (ВЗД), созданных впервые в мире во Всесоюзном научно-исследовательском институте буровой техники (ВНИИБТ) и его Пермском филиале [1,2,25,32,34].
На сегодняшний день в мире изготавливаются сотни типоразмеров ВЗД с многозаходными героторными механизмами наружным диаметром от 42 до 240 мм. Большой творческий вклад в разработку и исследования многозаходных винтовых забойных двигателей, отработку технологии бурения и организацию производства внесли отечественные ученые: A.A. Асан-Нури, П.И. Астафьев, В.Н. Андоскин, Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Балденко, М.Г.Бобров,
Н.П. Безлепкин, Т.Н. Бикчурин, Ю.В. Вадецкий, А.Н. Вшивков, М.Т. Гусман, В.Б. Голдобин, А.Н. Гноевых, С.А. Ганелина, Н.Д. Деркач, В.П. Дмитриев, Ю.ВДахаров, В.А. Каплун, А.М. Кочнев, Ю.А. Коротаев, А.Д.Коновалов, А.И. Каменских, Н.И.Коротких, С.С. Никомаров, Н.И. Попов, Н.Д. Сумцова, В-И: Семенец, A.B. Цепков, М.В. Шардаков, а также зарубежные специалисты: Y.Forrest, M.Garrison, T.Hadson, R.Moineau, V.Tiraspolsky, W.Teshirky, R.Yurgens, K.Wenzel и др.
К началу выполнения настоящей диссертационной работы (1978 год) многие проблемы, связанные с созданием винтовых забойных двигателей, были уже решены. Разработаны основы теории рабочего процесса, конструкция и технология изготовления роторов и статоров, фасонные червячные фрезы ДЛЯ' нарезания зубьев роторов и сердечников пресс-форм статоров, изготовлены макетные и промышленные образцы винтовых забойных двигателей, проведены их стендовые и промысловые испытания. В 1976-1978 годах на Кунгурском машзаводе ПО «Турбобур» началось освоение серийного производства первых отечественных ВЗД для бурения нефтяных и газовых
изготовления и измерения диаметров по выступам зубьев статора изготавливается ротор с обеспечением требуемого натяга в зацеплении, путем увеличения диаметральных размеров, за счет смещения фрезы. Натяг является важнейшим параметром героторного механизма, так как при большой величине натяга возникают деформации, разогрев резины и разрушение резиновых зубьев статора. Малая величина натяга или его отсутствие снижают запас на износ зубьев статора и ротора и долговечность героторного механизма. На величину натяга влияют точность профиля зубьев статора и ротора, конусность и кривизна ротора и канала статора, отклонение диаметральных размеров, окружного и осевого шага' зубьев. В связи с жестким ограничением допусков на вышеперечисленные погрешности и допуска на натяг в зацеплении, изготовление статора и ротора-представляет собой сложнейшую задачу.
Прочность крепления резины к корпусу статора зависит, прежде всего, от применяемой технологии. Исследования показали, что используемая технология нанесения клея на внутреннюю поверхность корпуса статора и обезжиривание статора- длиной более 3600 мм не обеспечивают качественного крепления резины к металлу. Разработка1 новой технологии и оборудования позволяют решить проблему качественного приклеивания резины к корпусу статора и повысить долговечность статоров.
Физико-механические свойства материала зубчатой обкладки статора оказывают большое влияние на его долговечность.
В процессе работ по созданию первых конструкций отечественных ВЗД с многозаходными винтовыми героторными механизмами изучались возможности использования в качестве материала обкладки различных полимеров, однако, наиболее подходящим материалом по физикомеханическим свойствам оказалась резина ИРГИ 226, которая до 2008 года использовалась при изготовлении статоров. Исследования резины ИРП-1226, проведенные в последние годы, показали, что данная марка резины не может применяться для заливки статоров длиной более 3600 мм. Результаты