Первым работоспособным, нашедшим промышленное применение оказался гидродвигатель, представляющий собой обращенный насос Муано, относящийся к планетарно-роторному типу гидромашин.

Работы по созданию опытных образцов винтовых забойных двигателей (ВЗД) начались в США и СССР в середине 1960-х годов.

Американские специалисты фирмы разработали ВЗД (на Западе их называют РДМ) для наклонно направленного бурения как альтернативу турбобурам, а в нашей стране, родине турбинного бурения, — как техническое средство для привода низкооборотных долот.

Многолетние поисковые научно-исследовательские работы во ВНИИБТ по совершенствованию забойных гидравлических двигателей привели в 1966 г. к появлению предложенного М.Т. Гусманом, С.С. Никомаровым, Н.Д. Деркачем, Ю.В. Захаровым и В.Н. Меньшениным нового типа ВЗД, рабочие органы которого впервые в мировой практике выполнены на базе многозаходного винтового героторного механизма, выполняющего функцию планетарного редуктора.

В последующие годы во ВНИИБТ и его Пермском филиале Д.Ф. Балденко, Ю.В. Вадецким, М.Т. Гусманом, Ю.В. Захаровым, А.М. Кочневым, С.С. Никомаровым и другими исследователями были созданы основы теории рабочего процесса, конструирования и технологии изготовления, разработана технология бурения винтовыми двигателями.

В результате многолетнего опыта бурения с использованием гидравлических забойных двигателей (турбобуров и ВЗД) сложился комплекс технических требований к современному забойному двигателю.

1. Характеристики двигателя должны иметь высокий уровень крутящего момента (3 кН-м и более) для долот диаметрами 215 — 243 мм; частоту вращения выходного вала в диапазоне 100 — 200 мин для шарошечных долот и 500 — 800 мин для алмазных долот; высокий КПД двигателя для эффективного использования гидравлической мощности насосов; пропорциональную зависимость между расходом бурового раствора и частотой вращения, а также между крутящим моментом и перепадом давления в целях эффективного управления режимом бурения.

2. Рабочие элементы и другие узлы двигателя должны быть выполнены в износо- и термостойком исполнении, обеспечивающем использование бурового раствора любой плотности и вязкости, в том числе с содержанием тампонирующих материалов.

8. Причины возникновения аварий при различных способах

бурения

Аварии в скважине происходят из-за нарушения её нормального состояния или работоспособности находящегося в ней бурового инструмента. Аварии приводят к временному прекращению процесса бурения, а в ряде случаев, к непредусмотренному закрытию скважины. На ликвидацию аварий затрачивается много времени и средств, что в конечном счёте повышает стоимость буровых работ. При ликвидации аварий возникают дополнительные повышенные нагрузки на буровое оборудование, сооружения и инструмент, что отрицательно сказывается на их надёжности и снижает безопасность проведения работ. Поэтому необходимо принимать все меры по предупреждению аварий.

Наиболее распространенные виды аварий, которые происходят в скважине с основным буровым инструментом, приведены в табл. 1

Таблица 1

Классификация аварий

По причинам аварии можно подразделить на пять видов:

а) по вине бурового персонала;

б) вследствие геологических осложнений;

в) по техническим причинам;

г) в результате несоблюдения рациональной технологии сооружения скважин;

д) из-за нерациональной организации работ.

Выполнение буровой бригадой всех организационно-технических мероприятий по предотвращению аварий в скважине является обязательным условием ведения буровых работ. Однако нередко причиной происшедших аварий являются действия членов буровой бригады, небрежно или неграмотно выполняющих требования эксплуатации оборудования, инструмента и КИП.

Встречающиеся при бурении скважин геологические осложнения часто являются причиной аварий. К их числу относятся выбросы воды и газа, сильное естественное искривление скважины, катастрофическое поглощение промывочной жидкости, встреча зон с карстовыми пустотами и большими кавернами и др.

Например, резкое искривление скважины способствует образованию желобов в её стволе, что приводит к затяжке в них бурового снаряда, являющейся одной из разновидностей аварий. В то же время, работая в такой скважине, бурильные трубы испытывают высокие напряжения, происходит их более интенсивный износ, что значительно повышает возможность аварии.

Технические причины аварий связаны с физико-механическими свойствами бурового инструмента, качеством его изготовления, возможностями оборудования и т. п.

Несоблюдение рациональной технологии сооружения скважин -причина наиболее часто встречающихся аварий. Так, при бурении глубоких скважин алмазными коронками, из-за низкого качества резьбовых соединений и недостаточной затяжки их утечки промывочной жидкости могут достигать 20-30 л/мин.

Вследствие этого количество фактически поступающей на забой промывочной жидкости оказывается недостаточным для эффективного охлаждения алмазной коронки, что является главной причиной прижога породоразрушающего инструмента.

Низкая организация ведения буровых работ также способствует повышению аварийности, а иногда является прямой причиной происходящих аварий. Так, несвоевременная замена отработанного глинистого раствора, который уже не может выполнять своих функций, может привести, например, к накоплению большого количества шлама и при определенных условиях (внезапная остановка насоса и др.) явиться причиной прихвата бурового снаряда.

Соблюдение рациональной технологии сооружения скважин, правильная эксплуатация технических средств, выполнение требований техники безопасности являются главными условиями снижения количества аварий на буровых работах.

9. Приспособления, применяемые при ликвидации аварий

Для ликвидации различного вида аварий в буровых скважинах применяется специальный аварийный инструмент.

Наиболее распространенным типом ловильного инструмента является метчик.