Строительство нефтяных и газовых скважин. А. С. Новиков

(статора) должно быть на единицу больше числа зубьев Z₂ внутреннего элемента (ротора): Z₁ = Z₂ + 1;

      2. Отношение шагов винтовых поверхностей наружного элемента (статора) и внутреннего элемента (ротора) должно быть пропорционально отношению числа зубьев: Т/t = Z₁/Z₂;

      3. Рабочая длина двигателя должна быть не менее шага винтовой поверхности наружного элемента: L≥T;

      4. Профили зубьев наружного и внутреннего элементов должны быть взаимно огибаемыми и находится в непрерывном контакте между собой в любой фазе зацепления.

      Число оборотов составляет 100–300 об/мин, и чем больше заходность двигателя, тем выше развиваемый момент на валу: типы ВЗД зарубежных производителей приведены в таблицах

      Конструктивная особенность ВЗД позволяет уменьшать длину и диаметр двигателя, не снижая мощности, что особенно актуально при бурении горизонтальных стволов скважин.

      Различают четыре режима работы ВЗД:

      1. холостой;

      2. оптимальный (наиболее высокого КПД);

      3. экстремальный (максимальной мощности);

      4. тормозной (число оборотов = 0).

      Рис. 7.2. Зависимость момента и частоты вращения вала ВЗД от кинематического соотношения рабочих элементов (D,Q,P-const)

      Наиболее уязвимым узлом двигателя является соединение ротора двигателя с шпиндельной секцией. Механизм, соединяющий планетарно движущийся ротор с концентрично вращающимся валом, работает в тяжелых условиях. Помимо передачи крутящего момента и осевой нагрузки, этот узел должен воспринимать сложную систему сил в агрегате, характеризующейся непостоянной ориентацией ротора. Существует несколько решений:

      1. Шарнирные соединения;

      2. Торсион (Гибкий вал).

      Торсион (гибкий вал) не нашел применения из-за их ненадежности при перекосе секций более 1⁰30 '. [15]

Конструкция ВЗД

      Винтовой забойный двигатель представляет собой симметричный роторный агрегат с применением зубчатого косого зацепления, приводимый в действие за счёт давления подаваемой жидкости (Рис 66).

      Конструктивно состоит из:

      • Двигательного узла.

      • Рабочей части.

Двигательный узел

      Двигательная секция ВЗД – основной силовой компонент двигателя и поэтому определяет его основные технические характеристики, такие как мощность, крутящий момент, КПД и частота вращения ротора.

      Ротор имеет конструкцию похожую на сверло, но с высокопрочным износостойким покрытием, так как предназначен для передачи крутящего момента. Его изготавливают из высокопрочной легированной стали.

      Количество зубьев у него меньше на одну единицу, чем у статора. Двигательный узел выполняют с определённым натяжением зубчатого зацепления, который зависит от параметров рабочей жидкости, свойств эластомера, температуры эксплуатации, а также других характеристик. От того, насколько точно они будут подобраны зависит прочность двигателя в целом