Motoare cu deplasare pozitivă (PDM)

Motorul cu deplasare pozitivă (PDM), cunoscut în mod obișnuit ca un motor de noroi sauMotor cu deplasare pozitivă (PDM), este o unealtă electrică volumetrică de foraj care transformă energia hidraulică a fluidului de foraj în rotație mecanică. Folosit pe scară largă în foraj direcțional, puțuri orizontale și aplicații cu-găuri drepte, PDM permite controlul precis al rotației burghiului fără a roti întregul garniu de foraj de la suprafață.

Un PDM este alimentat de fluidul de foraj (noroi) pompat de la pompele de noroi de suprafață. Pe măsură ce fluidul curge printr-o supapă de bypass și intră în secțiunea motorului, se dezvoltă o diferență de presiune la intrarea și la ieșirea motorului. Această cădere de presiune determină rotorul să se rotească excentric în interiorul statorului. Viteza de rotație și cuplul sunt transmise printr-o articulație universală (arbo flexibil) și un ansamblu arbore de antrenare către burghiu, permițând operațiunile de găurire.

Un PDM este format din patru ansambluri majore:

1. Supapă de bypass
2. Motor hidraulic (stator și rotor)
3. Articulație universală (arbo flexibil)
4. Ansamblu arbore de transmisie

1. Supapă de bypass

Supapa de bypass cuprinde un corp de supapă, un manșon de supapă, un miez de supapă și un arc. Sub acțiunea presiunii fluidului, miezul supapei alunecă în interiorul manșonului, schimbând calea de curgere. Supapa are două stări:

• Stare de ocolire (deschis):În timpul declanșării sau a ieșirii (când fluxul de noroi este scăzut sau oprit), arcul împinge miezul în sus, deschizând porturile de ocolire. Noroiul din garnitura de foraj ocolește motorul și iese în interiorul inelar.
• Stare închisă:Când debitul de noroi și presiunea ating o valoare stabilită, miezul se deplasează în jos, închizând porturile de ocolire. Tot noroiul curge apoi prin motor, transformând energia presiunii în rotație mecanică.

2. Secțiunea motorului (stator și rotor)

Motorul este componenta de bază a PDM.

stator:Un tub de oțel cu o căptușeală din elastomer (cauciuc) turnat într-o formă elicoidală cu parametri geometrici specifici.

Rotor:Un șurub elicoidal din oțel acoperit cu dur-(de obicei cromat-sau cu fața-dură) care se cuplează cu statorul.

Rotorul și statorul formează o serie de cavități sigilate. Pe măsură ce presiunea noroiului forțează rotorul să se rotească excentric în interiorul statorului, rotația este transmisă bitului. Un singur pas elicoidal (un filet complet) este egal cu o treaptă. Pentru o funcționare eficientă, căderea de presiune pe treaptă nu trebuie să depășească 0,8 MPa (aproximativ 116 psi); dincolo de aceasta, scurgerea internă (alunecarea) crește, viteza rotorului scade brusc și pot apărea deteriorarea motorului.

Caracteristici de performanță:

• Cuplul teoretic de ieșire este proporțional cu căderea de presiune a motorului.
• Viteza de rotație de ieșire (RPM) este proporțională cu debitul de noroi de intrare.
• Pe măsură ce sarcina (cuplul biți) crește, viteza motorului scade.

Prin monitorizarea presiunii pompei de suprafață și a debitului, perforatorul poate controla eficient cuplul și RPM în fundul puțului.

Lobii rotorului (filete):Rotoarele pot avea un singur-lobi sau mai multe-lobi.

• Mai puțini lobi (de exemplu, 1:2)→ RPM mai mare, cuplu mai mic.
• Mai mulți lobi (de exemplu, 7:8)→ RPM mai scăzut, cuplu mai mare (ideal pentru aplicații-cu cuplu ridicat, cum ar fi găurirea orizontală).

3. Articulație universală (arbor flexibil)

Articulația universală transformă mișcarea planetară (excentrică) a rotorului în rotație concentrică (axială) pentru arborele de antrenare. Majoritatea PDM-urilor moderne folosesc un design cu arbore flexibil (arbo-flex) pentru fiabilitate și compactitate.

4. Ansamblu arbore de transmisie

Arborele de antrenare transmite rotația și cuplul de la articulația universală la burghiu. De asemenea, suportă sarcinile axiale (greutate-pe-bit) și radiale întâlnite în timpul forării. Prin urmare, arborii de antrenare necesită duritate mare, rezistență excelentă la uzură și durată lungă de viață. Tratamentul termic (călire și revenire) este aplicat în mod obișnuit pentru a prelungi semnificativ durata de viață a componentelor arborelui de transmisie.

Ghid operațional

• Debit:Debitul real de noroi trebuie să rămână în intervalul recomandat de producător. Debitul excesiv poate accelera uzura; debitul insuficient reduce randamentul motorului.
• Căderea de presiune:Monitorizați căderea de presiune pe motor. O creștere bruscă sau un comportament neregulat poate indica blocarea motorului sau deteriorarea internă.
• Cuplu de pornire:Cuplul de rupere inițial poate fi mai mare decât cuplul de rulare; operatorii ar trebui să aplice încet sarcina.

Aplicații

PDM-urile sunt esențiale pentru:

• Găurire direcțională și orizontală (cu carcasă îndoită).
• Deviare și forare de re{0}}intrare.
• Găurire tuburi spiralate.
• Găurire-dreptă, unde se dorește o viteză controlată a burghiului.

Motorul cu deplasare pozitivă este o unealtă matură, de încredere, care transformă puterea hidraulică în rotație mecanică, permițând forarea eficientă în puțuri verticale, deviate și orizontale. Înțelegerea componentelor-supapa de bypass, motorul (stator/rotor), articulația universală și arborele de antrenare-, precum și relațiile dintre debitul, căderea presiunii, cuplul și turația, este fundamentală pentru optimizarea performanței de foraj și prevenirea defecțiunilor în foraj. Progresele în tehnologia elastomerului, acoperirea rotorului și tratamentul termic al arborilor de transmisie continuă să extindă anvelopa operațională a PDM-urilor în medii de foraj cu temperatură ridicată,-cuplu-înaltă și solicitante. Pentru informații mai detaliate, vă rugăm să nu ezitați să contactați echipa Vigor pentru informații mai detaliate despre produs.