АНАЛІЗ НАДІЙНОСТІ ТА ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ШПИНДЕЛЬНИХ ВУЗЛІВ ГВИНТОВИХ ВИБІЙНИХ ДВИГУНІВ З ВІДКРИТОЮ ТА МАСЛОНАПОВНЕНОЮ ОПОРОЮ

Анотація

Встановлено актуальність проблеми забезпечення надійності та довговічності шпиндельних секцій гвинтових вибійних двигунів та турбобурів, що експлуатуються в складних геологічних умовах України, зокрема в межах родовищ Дніпровсько-Донецької западини, де глибина та характер залягання пластів вимагають максимальної стійкості інструменту. Специфіка роботи цього обладнання в нафтогазовому комплексі характеризується постійним впливом екстремальних осьових та радіальних навантажень, агресивним фізико-хімічним впливом промивального розчину, а також критично високими температурами вибою, що сукупно призводить до прискореної деградації поверхонь тертя. На основі глибокого вивчення та систематизації статистичних даних експлуатації вітчизняних бурових підприємств проведено комплексний аналіз основних причин відмов шпиндельних вузлів. У ході дослідження виявлено, що для традиційних конструкцій з відкритими опорами домінуючим та найбільш критичним фактором виходу з ладу є інтенсивне абразивне зношування (понад 60 % усіх зафіксованих випадків), що виникає внаслідок постійного контакту деталей вузла з твердою фазою бурового розчину та шламом. Виконано детальну порівняльну оцінку основних трибологічних процесів, термічного режиму та показників вібростійкості стандартних відкритих опор ковзання у зіставленні з герметичними маслонаповненими вузлами сучасної конструкції. Теоретично обґрунтовано, що заміна відкритих систем на маслонаповнені конструкції з примусовою циркуляцією змащувального середовища дозволяє практично повністю нівелювати негативний вплив абразивних часток, суттєво знизити коефіцієнт тертя у вузлі та значно підвищити його загальну несучу здатність. Результати проведеного моделювання та аналізу свідчать, що використання герметичних опор сприяє стабілізації температурних показників у зоні тертя та запобігає передчасному руйнуванню ущільнювальних елементів. Обґрунтовано, що широке впровадження таких модернізованих шпинделів у виробничий процес сприятиме суттєвому зменшенню кількості аварійних ситуацій та незапланованих зупинок при спорудженні свердловин, що безпосередньо призведе до значного зниження експлуатаційних витрат та загального підвищення техніко-економічної ефективності бурових робіт у складних умовах нафтогазової галузі України. Отримані результати можуть бути використані для подальшого вдосконалення конструкцій вибійних гідравлічних двигунів та оптимізації режимів їхньої роботи при бурінні глибоких і надглибоких свердловин.