Pozitív lökettérfogatú motorok (PDM)

A Positive Displacement Motor (PDM), közismertebb nevén sármotor illPozitív lökettérfogatú motor (PDM)A fúrófolyadék hidraulikus energiáját mechanikus forgássá alakítja át. Az irányított fúrásoknál, vízszintes kutaknál és egyenes{1}}furatoknál széles körben használt PDM lehetővé teszi a fúrófej forgásának pontos szabályozását anélkül, hogy a teljes fúrósort elforgatná a felületről.

A PDM-et a felszíni iszapszivattyúkból szivattyúzott fúrófolyadék (iszap) hajtja meg. Ahogy a folyadék átáramlik egy bypass szelepen, és belép a motorrészbe, nyomáskülönbség alakul ki a motor bemeneti és kimeneti nyílásán. Ez a nyomásesés arra készteti a forgórészt, hogy excentrikusan forogjon az állórészen belül. A fordulatszám és a nyomaték egy kardáncsuklón (hajlékony tengely) és egy hajtótengely-szerelvényen keresztül jut el a fúrószárhoz, lehetővé téve a fúrási műveleteket.

A PDM négy fő összeállításból áll:

1. Bypass Valve
2. Hidraulikus motor (állórész és forgórész)
3. Kardáncsukló (flexibilis tengely)
4. Kardántengely szerelvény

1. Bypass Valve

A bypass szelep egy szeleptestből, szelephüvelyből, szelepmagból és rugóból áll. A folyadéknyomás hatására a szelepmag elcsúszik a hüvelyen belül, megváltoztatva az áramlási utat. A szelepnek két állapota van:

• Kikerülési állapot (nyitva):Be- vagy kioldáskor (amikor a sáráramlás alacsony vagy leáll), a rugó felfelé nyomja a magot, kinyitva a bypass portokat. A fúrófüzérben lévő sár megkerüli a motort és kilép a gyűrűbe.
• Zárt állapot:Amikor az iszap áramlási sebessége és nyomása eléri a beállított értéket, a mag lefelé tolódik, lezárva a bypass portokat. Ezután az összes sár átfolyik a motoron, és a nyomásenergiát mechanikus forgássá alakítja.

2. Motor rész (Állórész és Rotor)

A motor a PDM központi eleme.

Állórész:Acélcső elasztomer (gumi) béléssel, spirális alakra öntve, meghatározott geometriai paraméterekkel.

Forgórész:Kemény-bevonatú acél spirális csavar (jellemzően króm-bevonatú vagy kemény{2}}felületű), amely az állórészhez kapcsolódik.

A forgórész és az állórész tömített üregek sorozatát alkotja. Mivel a sárnyomás arra kényszeríti a forgórészt, hogy excentrikusan forogjon az állórészen belül, a forgás átadódik a bitre. Egyetlen csavarmenet (egy teljes menet) egy szakasznak felel meg. A hatékony működés érdekében a nyomásesés fokozatonként nem haladhatja meg a 0,8 MPa-t (körülbelül 116 psi); ezen túl a belső szivárgás (csúszás) megnő, a rotor fordulatszáma meredeken csökken, és a motor károsodása következhet be.

Teljesítmény jellemzők:

• Az elméleti kimeneti nyomaték arányos a motor nyomásesésével.
• A kimeneti fordulatszám (RPM) arányos a bemeneti iszap áramlási sebességével.
• A terhelés (bitnyomaték) növekedésével a motor fordulatszáma csökken.

A felületi szivattyú nyomásának és áramlási sebességének figyelésével a fúró hatékonyan tudja szabályozni a fúrási nyomatékot és a fordulatszámot.

Rotorlebenyek (szálak):A rotorok lehetnek egy-lebenyűek vagy több-karéjosak.

• Kevesebb lebeny (pl. 1:2)→ Magasabb fordulatszám, kisebb nyomaték.
• Több lebeny (pl. 7:8)→ Alacsonyabb fordulatszám, nagyobb nyomaték (ideális nagy{0}}nyomatékú alkalmazásokhoz, például vízszintes fúráshoz).

3. Kardáncsukló (flexibilis tengely)

Az univerzális csukló a forgórész bolygó (excentrikus) mozgását a hajtótengely koncentrikus (axiális) forgásává alakítja. A legtöbb modern PDM rugalmas tengelyt (flex{1}}tengely) használ a megbízhatóság és a kompaktság érdekében.

4. Kardántengely-szerelvény

A hajtótengely a forgást és a nyomatékot az univerzális csuklótól a fúrófejhez továbbítja. Ez viseli a fúrás során fellépő axiális (-a fúró-súly) és radiális terhelést is. Ezért a hajtótengelyek nagy keménységet, kiváló kopásállóságot és hosszú élettartamot igényelnek. A hőkezelést (hűtés és temperálás) általában a hajtótengely-alkatrészek élettartamának jelentős meghosszabbítására alkalmazzák.

Működési Irányelvek

• Áramlási sebesség:A tényleges iszapáramlási sebességnek a gyártó által javasolt tartományon belül kell maradnia. A túlzott áramlás felgyorsíthatja a kopást; az elégtelen áramlás csökkenti a motor hatékonyságát.
• Nyomásesés:Figyelje a nyomásesést a motoron. A hirtelen növekedés vagy szabálytalan viselkedés a motor leállását vagy belső károsodását jelezheti.
• Indító nyomaték:A kezdeti letörési nyomaték nagyobb lehet, mint a futási nyomaték; a kezelőknek lassan kell terhelést alkalmazniuk.

Alkalmazások

A PDM-ek elengedhetetlenek a következőkhöz:

• Irányított és vízszintes fúrás (hajlított házzal).
• Sidetracking és újra{0}}belépési fúrás.
• Tekercses csőfúrás.
• Egyenes{0}}lyukfúrás ott, ahol szabályozott bitsebességre van szükség.

A Positive Displacement Motor egy kiforrott, megbízható fúrószerszám, amely a hidraulikus teljesítményt mechanikus forgássá alakítja, lehetővé téve a hatékony fúrást függőleges, eltért és vízszintes kutakban. A fúrási teljesítmény optimalizálása és a fúrólyuk meghibásodásának megelőzése szempontjából alapvető fontosságú az összetevők -kerülőszelepe, motorja (állórész/rotor), kardáncsukló és hajtótengelye-, valamint az áramlási sebesség, a nyomásesés, a nyomaték és a sebesség közötti összefüggések megértése. Az elasztomer technológia fejlődése, a rotor bevonása és a hajtótengelyek hőkezelése tovább bővíti a PDM-ek működési körét magas-hőmérsékletű, nagy-nyomatékú és igényes fúrási környezetben. Részletesebb információért kérjük, forduljon a Vigor csapatához további részletes termékinformációkért.