PDM برای چه چیزی استفاده می شود؟

موتورهای جابجایی مثبت (PDM) ابزارهای مهمی در عملیات مختلف صنعتی ، به ویژه در حفاری نفت و گاز هستند. این موتورها از مایع هیدرولیک برای تولید قدرت مکانیکی استفاده می کنند ، انرژی قابل اعتماد و مداوم را برای انجام کارهایی مانند حفاری ، فرز و تمیز کردن چاه ، حتی در شرایط شدید فراهم می کنند.
در این مقاله ، ما به اصل کار PDMS ، از پیکربندی روتور/استاتور آنها تا توانایی آنها در تبدیل فشار سیال به گشتاور ، بررسی خواهیم کرد. ما در برنامه های اصلی آنها در حفاری جهت دار ، حفاری عملکرد و تمیز کردن چاه ها به کار خود خواهیم پرداخت. علاوه بر این ، شما در مورد مزایای استفاده از PDMS می آموزید.

موتور جابجایی مثبت (PDM) چیست؟

موتورهای جابجایی مثبت (PDM) اجزای اساسی هستند که در صنایع مختلف به ویژه در حفاری نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند. این موتورها مایع هیدرولیک را به قدرت مکانیکی تبدیل می کنند و آنها را قادر می سازد تا ابزارها و تجهیزات را به طور کارآمد هدایت کنند. طراحی آنها امکان انتقال قابل اعتماد از قدرت ، حتی در شرایط فشار زیاد و شدید را فراهم می کند. یک موتور جابجایی مثبت (PDM) نوعی موتور است که فشار مایع هیدرولیک را به گشتاور مکانیکی تبدیل می کند. عملکرد موتور مبتنی بر مکانیسم روتور و استاتور است. هنگامی که مایع هیدرولیک از طریق موتور پمپ می شود ، روتور را درون استاتور حرکت می دهد و قدرت مکانیکی را تولید می کند. این فرایند به موتور اجازه می دهد تا بیت های مته و سایر تجهیزات را بدون تکیه بر چرخش سطح رانندگی کند.

موتورهای جابجایی مثبت چگونه کار می کنند؟

موتورهای جابجایی مثبت (PDM) ابزارهای قدرتمند و کارآمد در کاربردهای مختلف صنعتی ، به ویژه در حفاری نفت و گاز هستند. این موتورها برای تبدیل فشار مایع هیدرولیک به انرژی مکانیکی طراحی شده اند. این فرایند به شدت به تعامل بین روتور و استاتور متکی است ، که برای تولید حرکت با هم کار می کنند. بیایید عمیق تر به نحوه عملکرد این مکانیسم و چگونگی عملکرد PDM ها در شرایط چالش برانگیز عمل کنیم.

مکانیسم روتور و استاتور

در قلب یک موتور جابجایی مثبت مکانیسم روتور و استاتور قرار دارد که وظیفه تبدیل مایع هیدرولیک به قدرت مکانیکی را بر عهده دارد.

• استاتور:  استاتور قسمت بیرونی موتور است و از یک الاستومر قالب دار با لوب های متعدد ساخته شده است. این پوشش الاستومر توسط یک پوشش فلزی محافظت می شود که دوام را حتی در محیط های فشار قوی تضمین می کند.

• روتور:  در داخل استاتور قرار دارد ، روتور دارای لوبهای کمتری نسبت به استاتور است و حفره هایی بین این دو مؤلفه ایجاد می کند.

از آنجا که مایع حفاری در این حفره ها پمپ می شود ، تحت فشار قرار می گیرد و باعث چرخش روتور می شود. نیرویی که توسط این مایع تحت فشار ایجاد می شود ، حرکت موتور را هدایت می کند ، که به نوبه خود ، بیت مته یا سایر ابزارهای Downhole را قدرت می دهد.

ویژگی منحصر به فرد PDMS در توانایی آنها در حفظ گشتاور ثابت با وجود تغییرات در سرعت نهفته است. بر خلاف توربین ها ، جایی که افزایش سرعت به طور معمول منجر به کاهش گشتاور می شود ، PDM ها امکان کنترل دقیق بر هر دو عامل را فراهم می کنند. این امر باعث می شود آنها در برنامه هایی که نیاز به قدرت سازگار و قابل اعتماد دارند بسیار مؤثر باشند.

گشتاور و بهینه سازی سرعت در PDMS

یکی از ویژگی های تعیین کننده PDMS توانایی آنها در بهینه سازی گشتاور و سرعت متناسب با عملیات مختلف حفاری است. این تا حد زیادی به پیکربندی روتور و استاتور بستگی دارد. تعداد لوب های موجود در روتور و استاتور نقش مهمی در تعیین گشتاور موتور و خروجی سرعت دارد.

• تعداد بیشتری از لوب ها (افزایش گشتاور):  هنگامی که روتور و استاتور لوب های بیشتری دارند ، موتور می تواند گشتاور بیشتری تولید کند. این پیکربندی برای برنامه هایی که در آن به قدرت بیشتری نیاز است ، مانند حفاری از طریق سازندهای سخت تر سنگ ایده آل است. گشتاور بالاتر به موتور اجازه می دهد تا از مقاومت در برابر مواد سخت غلبه کند و اطمینان حاصل کند که بیت مته به طور مؤثر به عملکرد خود ادامه می دهد.

• تعداد کمتری از لوب ها (افزایش سرعت):  پیکربندی روتور/استاتور با لوب های کمتری سرعت موتور را افزایش می دهد اما گشتاور را کاهش می دهد. این در برنامه هایی که سرعت در اولویت قرار دارد ، مفید است ، مانند هنگام حفاری در سازندهای نرمتر یا در صورت نیاز به نفوذ سریعتر.

امکان تنظیم دقیق پیکربندی روتور/استاتور باعث می شود PDMS همه کاره در صنعت حفاری باشد. با تنظیم تعداد لوب ها ، اپراتورها می توانند عملکرد موتور را متناسب با الزامات خاص کار بهینه کنند.

علاوه بر این ، PDM ها همچنین قادر به کار در هر دو شرایط کم و زیاد هستند و آنها را برای مایعات و فشارهای مختلف حفاری سازگار می کنند. این انعطاف پذیری برای حفظ عملکرد حفاری در شرایط مختلف چاه بسیار مهم است.

عوامل اصلی مؤثر بر عملکرد PDM

• سرعت جریان سیال:  سرعت جریان مایعات حفاری از طریق موتور بر گشتاور و سرعت تأثیر می گذارد. نرخ جریان بالاتر به طور معمول منجر به سرعت بیت بالاتر می شود اما می تواند گشتاور را کاهش دهد. در مقابل ، نرخ جریان پایین می تواند گشتاور را افزایش دهد اما سرعت را کاهش می دهد.

• دیفرانسیل فشار:  تفاوت فشار بین ورودی و خروجی PDM بر میزان گشتاور تولید شده تأثیر می گذارد. دیفرانسیل فشار بیشتر به طور معمول منجر به خروجی گشتاور بالاتر می شود ، که در برنامه های کاربردی که نیاز به قدرت اضافی دارند ، مفید است.

با درک و کنترل این عوامل ، PDM ها را می توان به طور ریز تنظیم کرد تا عملکرد حداکثر شود ، خواه باعث افزایش میزان نفوذ ، افزایش خروجی گشتاور یا بهینه سازی سرعت بیت شود.

به طور خلاصه ، طراحی روتور و استاتور PDM ها ، به همراه امکان تنظیم پیکربندی بر اساس نیازهای حفاری ، امکان انجام حفاری های بسیار کارآمد و قابل اعتماد را فراهم می کند. این که آیا این امر باعث ایجاد گشتاور بالا برای سازندهای سخت و یا سرعت بالا برای نفوذ سریعتر می شود ، PDM ها قادر به ارائه قدرت لازم برای برنامه های مختلف حفاری هستند.

برنامه های موتورهای جابجایی مثبت

موتورهای جابجایی مثبت (PDM) در عملیات مختلف صنعتی ، به ویژه در بخش نفت و گاز ضروری هستند. توانایی آنها در تبدیل مایع هیدرولیک به قدرت مکانیکی ، استفاده گسترده آنها را در چندین برنامه کاربردی تضمین می کند. در اینجا نگاهی دقیق به مناطق مختلفی که از PDM ها استفاده می شود ، آورده شده است.

حفاری نفت و گاز

• حفاری جهت دار:
  PDM ها برای حفاری جهت گیری اساسی هستند ، جایی که موتور در حین عملیات 'حالت کشویی' بیت مته را هدایت می کند. در این سناریو ، مته از سطح چرخانده نمی شود. در عوض ، PDM با استفاده از انرژی هیدرولیک از مایع حفاری ، بیت را به طور مستقل می چرخاند. این اجازه می دهد تا حفاری در زوایای مختلف یا در جهات خاص ، برای عملیاتی که نیاز به کنترل دقیق بر مسیر چاه دارند ، بسیار مهم باشد. PDM ها این حرکات دقیق را بدون نیاز به یک مته چرخان از سطح فعال می کنند ، که به ویژه در زمین های چالش برانگیز مانند چاه های افقی یا منحرف مفید است.

• حفاری عملکرد:
  حفاری عملکرد بر حداکثر رساندن کارایی حفاری و به حداقل رساندن زمان مورد نیاز برای رسیدن به عمق هدف متمرکز است. PDM ها گشتاور مداوم و قابل اعتماد را ارائه می دهند که برای افزایش سرعت نفوذ (ROP) مهم است. تولید برق مداوم از PDMS روند حفاری را تسریع می کند و سرعت های سریعتر و عملیات مقرون به صرفه تر را قادر می سازد. PDMS می تواند شرایط شدید را در حالی که گشتاور لازم را برای شکستن سازندهای سخت فراهم می کند ، کاهش زمان و هزینه مرتبط با حفاری در سنگ سخت یا سایر سازندهای چالش برانگیز را کاهش دهد.

• حفاری سوراخ مستقیم:
  در حفاری مستقیم سوراخ ، PDM ها با به حداقل رساندن نیاز به چرخش دریل ، مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند. این کاهش چرخش منجر به سایش کمتری در پوشش ، کمک به افزایش عمر تجهیزات و اطمینان از یک روند حفاری کارآمدتر می شود. از آنجا که PDM ها بیت را مستقیماً بدون چرخش بیش از حد دریل ، هدایت می کنند ، باعث کاهش اصطکاک و آسیب های پوشش می شوند ، هزینه های نگهداری را کاهش می دهند و عمر عملیاتی چاه را افزایش می دهند.

• Coring and Underreaming:
  PDM ها برای عملیاتی مانند Coring و Underreaming بسیار مهم هستند. در تجهیزات ، اپراتورها باید نمونه های سنگی را که اغلب از اعماق زیر سطح است ، استخراج کنند. قدرت پایدار تولید شده توسط PDMS تضمین می کند که این عملیات به طور دقیق و کارآمد انجام می شود. به طور مشابه ، زیرنویس شامل بزرگ شدن قطر گمانه است ، و PDM ها می توانند گشتاور و فشار مورد نیاز برای دستیابی به این کار را فراهم کنند. توانایی آنها در حفظ گشتاور مداوم در شرایط مختلف ، آنها را برای این عملیات تخصصی ایده آل می کند که نیاز به کنترل دقیق و قدرت بالا دارند.

• عملیات فرز:
  از عملیات فرز برای خرد کردن ، برش یا تمیز کردن سنگ و سایر مواد از چاه استفاده می شود. PDM ها به دلیل خروجی بالای گشتاور برای این کارها ایده آل هستند. چرخش پایدار و قدرتمند ارائه شده توسط PDMS ابزارهایی را قادر می سازد تا حتی در شرایط سخت ، فرز را به طور کارآمد انجام دهند. PDM ها ، چه از طریق سنگ سخت و چه از بین بردن زباله ها از چاه ، اطمینان حاصل می کنند که این روند به سرعت و با حداقل سایش تجهیزات انجام می شود.

بهینه سازی عملکرد حفاری

• افزایش سرعت نفوذ (ROP):
  یکی از مهمترین مزایای استفاده از PDMS توانایی آنها در افزایش سرعت نفوذ (ROP) است. حفاری سریعتر به معنای پایین آمدن هزینه های عملیاتی و اتمام سریعتر است. با حفظ قدرت و گشتاور مداوم ، PDMS به اپراتورها کمک می کند تا سریعتر و حتی در سازندهای سخت حرکت کنند. در حفاری عملکرد ، که در آن حداکثر ROP یک هدف اصلی است ، PDM ها قابلیت اطمینان و ثبات لازم برای دستیابی به حفاری با سرعت بالا را بدون به خطر انداختن یکپارچگی چاه فراهم می کنند.

• کاهش سایش پوشش:
  PDM ها میزان چرخش دریل را کاهش می دهند ، که مستقیماً اصطکاک بین مته و پوشش را کاهش می دهد. این کاهش اصطکاک در جلوگیری از پوشیدن پوشیدن پوشش ، مسئله اصلی در حفاری چاه های عمیق بسیار مهم است. خسارت پوشش می تواند باعث خرابی قابل توجهی ، هزینه های تعمیر و تاخیر عملیاتی شود. با به حداقل رساندن سایش پوشش ، PDMS به اپراتورها کمک می کند تا در تعمیرات صرفه جویی کنند و طول عمر زیرساخت های چاه را گسترش دهند. این امر به ویژه در عملیات حفاری با هزینه بالا بسیار ارزشمند است ، جایی که حفظ یکپارچگی تجهیزات برای سودآوری بسیار مهم است.

• ثبات حفاری پیشرفته:
  برخلاف سایر انواع حرکتی که ممکن است با نوسان سطح گشتاور مبارزه کند ، PDM ها در طول عمل گشتاور مداوم را ارائه می دهند. این ثبات حتی در شرایط زمین شناسی به چالش کشیدن ، حفاری صاف را نیز تضمین می کند. PDM ها به ویژه در عملیاتی که در آن قدرت ثابت لازم است برای جلوگیری از نوسانات که منجر به خرابی ابزار می شود ، مفید هستند. توانایی آنها در حفظ قدرت پایدار خطر وقفه های عملیاتی را کاهش داده و ثبات کلی فرآیند حفاری را افزایش می دهد.

واحدهای برق هیدرولیک و تمیز کردن چاه

• تولید برق هیدرولیک:
  PDM ها نقش مهمی در تولید انرژی هیدرولیک برای تمیز کردن چاه و سایر کارهای پایین آویز دارند. با تبدیل مایع هیدرولیک به قدرت مکانیکی ، PDMS ابزارهای تمیز کردن درایو و سایر تجهیزات مورد استفاده برای حفظ یکپارچگی Wellbore. این عملکرد برای جلوگیری از تجمع زباله ها ، قلمه ها و گل ها بسیار حیاتی است که می تواند مانع از چاه و کاهش کارایی تولید شود. PDM ها اطمینان حاصل می کنند که ابزارهای تمیز کردن به طور مؤثر عمل می کنند ، و چاه را از انسداد و بهبود تولید کلی رها می کنند.

• پاکسازی های Wellbore:
  در حین عملیات حفاری و تولید ، بقایای قلمه ، گل و سایر مواد غالباً در چاه جمع می شوند. از PDM ها برای برقراری ابزارهای تمیز کردن این مواد استفاده می شود و اطمینان حاصل می شود که چاه چاه باقی مانده است. این امر برای حفظ عملیات صاف و جلوگیری از خرابی به دلیل انسداد بسیار مهم است. توانایی آنها در ارائه گشتاور مداوم و قابل اعتماد ، PDM ها را برای تمیز کردن چاه ها بسیار مؤثر می کند و امکان تولید بدون وقفه و عملکرد بهینه را فراهم می آورد.

سایر برنامه های صنعتی

• عملیات لوله های سیم پیچ:
  PDM ها اغلب در عملیات لوله های سیم پیچ ، که برای کارهای مداخله چاه استفاده می شوند ، استفاده می شود. لوله های سیم پیچ امکان کاربردهای مختلفی از جمله تمیز کردن ، تحریک و حتی حفاری را فراهم می کنند. PDM ها می توانند ابزارهایی را از طریق لوله های سیم پیچ هدایت کنند و نیاز به دکل های سنتی را از بین ببرند. این انعطاف پذیری باعث می شود که عملیات لوله های سیم پیچ کارآمدتر ، مقرون به صرفه تر و کمتر به تنظیمات دکل پیچیده وابسته باشد. PDM ها با تأمین قدرت مداوم ، تطبیق پذیری عملیات لوله های سیم پیچ را تقویت می کنند و آنها را برای طیف گسترده ای از کارها ایده آل می کنند.

• حفاری زیر تعادل:
  حفاری زیر متعادل روشی است که فشار در چاه در پایین تر از فشار سازند اطراف نگه داشته می شود. این روش به جلوگیری از ایجاد آسیب و بهبود کارایی حفاری کمک می کند. PDM ها برای عملیات حفاری کم متعادل مناسب هستند زیرا می توانند در شرایط فشار مختلف به طور قابل اعتماد عمل کنند. توانایی آنها در حفظ گشتاور در حالی که فشارهای نوسان کننده را انجام می دهد ، تضمین می کند که حفاری حتی در شرایط چالش برانگیز هموار است.

• محیط های با درجه حرارت بالا و پر فشار:
  PDM ها برای مقاومت در برابر شرایط شدید از جمله درجه حرارت بالا و فشارهای زیاد طراحی شده اند. این امر باعث می شود آنها برای حفاری های عمیق و کاربردهای زمین گرمایی ، که در آن دما و فشارها به طور قابل توجهی بالاتر از عملیات حفاری استاندارد هستند ، ایده آل شود. PDM ها کارایی و توان خود را در این محیط های سخت حفظ می کنند و از عملکرد قابل اعتماد حتی در چالش برانگیزترین شرایط اطمینان می دهند.

• تنظیمات چند روتور/استاتور:
  تطبیق پذیری PDMS در تنظیمات روتور/استاتور آنها نیز مشهود است. با تنظیم تعداد لوب ها در روتور و استاتور ، اپراتورها می توانند خروجی موتور را متناسب با نیازهای خاص حفاری خود بهینه کنند. این سفارشی سازی اجازه می دهد تا از PDM ها در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده شود ، از کارهای حفاری سبک گرفته تا عملیات سنگین در سازندهای چالش برانگیز. توانایی تنظیم دقیق عملکرد موتور تضمین می کند که PDM ها می توانند با سهولت نیازهای عملیاتی متنوعی را برطرف کنند.

مزایای موتورهای جابجایی مثبت

کارآیی و قدرت

• PDM ها در مقایسه با سایر انواع حرکتی ، به ویژه در محیط های پر فشار و پر فشار ، تولید انرژی بیشتری را ارائه می دهند. این امر باعث می شود آنها برای انجام وظایف در جایی که قدرت سازگار و قابل اعتماد ضروری باشد ، ایده آل شود.

• در برنامه هایی مانند حفاری جهت دار ، حفاری عملکرد و فرز ، PDM ها گشتاور مورد نیاز برای حفظ راندمان عملیاتی بالا را حتی در شرایط چالش برانگیز ارائه می دهند.

کاهش سایش و پارگی

• یکی از ویژگی های برجسته PDMS بخش های تحمل اصطکاک کم آنها است. اینها به کاهش تلفات برق کمک می کند و در نتیجه باعث تولید گرمای کمتری و سایش کمتری می شود. در نتیجه ، PDM ها بیشتر طول می کشد و نیاز به نگهداری کمتری دارد.

• مؤلفه هایی مانند شفت های فلکس تیتانیوم و روتورهای پوشیده از کاربید کروم یا تنگستن باعث افزایش دوام موتور می شوند و اطمینان می دهند که می تواند در برابر استفاده طولانی مدت در محیط های سخت مقاومت کند و در نهایت کاهش خرابی را کاهش می دهد.

مقاومت در برابر خوردگی

• PDM ها با استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته می شوند و از ماندگاری و ثبات عملیاتی آنها اطمینان می دهند ، حتی در محیط هایی که در معرض مواد شیمیایی خشن یا درجه حرارت شدید هستند. این مقاومت در برابر خوردگی در عملیات حفاری نفت و گاز بسیار مهم است ، جایی که PDM ها اغلب در معرض مایعات ساینده و درجه حرارت بالا قرار می گیرند.

مسائل مشترک با موتورهای جابجایی مثبت

اضافه بار و خرابی های بالقوه

اضافه بار یکی از رایج ترین مواردی است که می تواند به PDM آسیب برساند. هنگامی که موتور در معرض گشتاور بیش از حد یا فشار فراتر از ظرفیت رتبه آن قرار می گیرد ، می تواند منجر به خرابی فاجعه بار شود. با این حال ، PDM های مدرن برای جلوگیری از چنین خسارت هایی به سیستم های محافظت از اضافه بار مجهز هستند. این سیستم ها با تنظیم خودکار بار موتور کمک می کنند و اطمینان حاصل می کنند که موتور از محدودیت های عملیاتی ایمن آن تجاوز نمی کند.

اگر محافظت از اضافه بار از بین برود یا نقص عملکرد داشته باشد ، موتور می تواند بیش از حد گرم شود و منجر به آسیب به یاتاقان ها یا اجزای استاتور/روتور شود. ضروری است که به طور منظم از سیستم حفاظت استفاده کرده و از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل شود.

اصطکاک و نکات مربوط به نگهداری

مسئله متداول دیگر ایجاد اصطکاک است که با گذشت زمان با حرکت روتور و استاتور بر روی یکدیگر اتفاق می افتد. این می تواند باعث افزایش سایش شود و منجر به تلفات کارایی و خرابی احتمالی حرکتی شود. برای به حداقل رساندن این امر ، روغن کاری مناسب بسیار مهم است. استفاده از روغنهای مصنوعی با کیفیت بالا و اطمینان از جریان سیال مداوم مراحل حیاتی در کاهش اصطکاک است.

نگهداری روتین باید شامل موارد زیر باشد:

• بررسی علائم سایش بیش از حد : به دنبال علائم تخریب در استاتور و روتور ، به خصوص در نقاط استرس بالا باشید.

• تغییرات منظم روغن : اطمینان حاصل کنید که روغن مورد استفاده تمیز و در ویسکوزیته مناسب برای روغن کاری اجزای داخلی به طور کارآمد است.

• بازرسی برای آوار یا انسداد : هرگونه انسداد می تواند از جریان صحیح مایعات جلوگیری کند و باعث استرس بر روی موتور شود.

پایان

موتورهای جابجایی مثبت (PDM) در عملیات صنعتی به ویژه در حفاری نفت و گاز بسیار مهم هستند. آنها به طور مؤثر مایع هیدرولیک را برای کارهایی مانند حفاری و فرز به قدرت مکانیکی تبدیل می کنند. PDM ها در شرایط چالش برانگیز عملکرد ، قابلیت اطمینان و کارآیی مداوم را ارائه می دهند. نگهداری منظم و محافظت از اضافه بار برای اطمینان از ماندگاری و جلوگیری از خرابی ضروری است. با درک برنامه های کاربردی و مسائل بالقوه ، اپراتورها می توانند عملکرد و طول عمر PDMS را در عملیات مختلف حفاری به حداکثر برسانند.

متداول

س: موتور جابجایی مثبت (PDM) برای چه چیزی استفاده می شود؟

پاسخ: موتورهای جابجایی مثبت (PDMS) انرژی مایع هیدرولیک را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند ، ابزارهای رانندگی مانند بیت های مته در عملیات حفاری. آنها برای کارهایی مانند حفاری جهت دار ، تغذیه ، فرز و تمیز کردن چاه ضروری هستند.

س: موتورهای جابجایی مثبت (PDM) چگونه کار می کنند؟

پاسخ: PDM ها از پیکربندی روتور و استاتور استفاده می کنند که روتور در داخل استاتور حرکت می کند تا حفره هایی پر از مایع حفاری ایجاد کند. این مایع تحت فشار ، روتور را مجبور به چرخش ، تولید گشتاور و قدرت مکانیکی برای حفاری و سایر برنامه ها می کند.

س: مزایای استفاده از موتورهای جابجایی مثبت (PDM) چیست؟

پاسخ: PDM ها قدرت مداوم و قابل اعتماد را فراهم می کنند ، با افزایش میزان نفوذ ، کاهش سایش پوشش و افزایش ثبات چاه ، باعث افزایش راندمان حفاری می شوند. آنها همچنین در محیط های پر فشار و درجه حرارت بالا به خوبی عمل می کنند و آنها را برای شرایط سخت حفاری مناسب می کنند.