En turboborr är en typ av borrverktyg , en hydraulisk borrhålsmotor i vilken den hydrauliska energin från flödet av borrvätska ( borrslam ) omvandlas till mekanisk rotationsenergi för en axel ansluten till ett bergskärverktyg (borrkrona). Arbetskroppen i vilken energi omvandlas är en flerstegs axialturbin .
Den första industriella modellen av en turbodrill uppfanns och tillverkades 1922-1923. i Sovjetunionen M. A. Kapelyushnikov , S. M. Volokh och N. A. Korneev. Det var en växlad turboborr med en enstegsturbin som gjorde det möjligt att borra oljekällor utan att rotera borrrören. Men på grund av den låga hållbarheten hos en enstegsturbin och en växelreducerare var Kapelyushnikov-turbodrillen sämre vad gäller tekniska och ekonomiska indikatorer än den roterande borrmetoden, som utvecklades snabbt vid den tiden. År 1933 ersattes turbinborrning i Sovjetunionen nästan helt av roterande borrning. Samtidigt visade den värdefulla erfarenheten av den första turbinborrningen, som bevisade genomförbarheten och användbarheten av att överföra motorn för att rotera borrkronan till botten av brunnen, ett antal viktiga fördelar jämfört med den roterande metoden: en betydande ökning i borrhastigheter, möjligheten att borra riktade brunnar, en kraftig minskning av olyckor med borrrör och andra. Därför skapades 1934 en speciell designorganisation i landet - Experimental Bureau of Turbine Drilling (EKTB), de ledande specialisterna av vilka är P. P. Shumilov, R. A. Ioannesyan , M. T. Gusman och E. I. Tagiyev, aktivt engagerade i förbättringen av designen av turboborrar. Ytterligare utveckling av turbinborrningsteknik följde vägen för att skapa växellösa turboborrar utrustade med flerstegsturbiner av axialtyp. Användningen av dessa turboborrar gjorde det möjligt att utföra storskalig konstruktion av vertikala och riktade brunnar i Ural-Volga, Västsibirien och andra olje- och gasregioner i landet. Moderna turboborrar som används för att borra olje- och gaskällor utvecklades på 60-90-talet vid All-Union Scientific Research Institute of Drilling Technology (VNIIBT). Arbetet utfördes på två avdelningar. Laboratorium för turboborrar med högt vridmoment under ledning av professor R. A. Ioanesyan - Yu. R. Ioanesyan, V. S. Lapovok, B. V. Kuzin, D. G. Malyshev och andra M. Nikitin, G. A. Lyubimov, V. P. Shumilov, B. D. Malkin, A. I Ageev, etc.
Turbodrillen innehåller ett hus, en turbinaxel, en axiallageraxel med en inre cylindrisk kavitet, turbinrotorer monterade i serie på turbinaxeln och turbinstatorer i huset , radiella lager, en turbinaxelmutter, ett axiallager, en nippel, åtminstone en kanal som tillhandahåller hydraulisk förbindelse mellan kaviteten i den sista turbinrotorn och den inre cylindriska kaviteten hos den axiella stödaxeln. Turbinaxeln och axeln på det axiella stödet är förbundna med varandra med hjälp av en gänga, och vridkraften för att vrida denna anslutning är större än vridkraften för att vrida turbinaxelns mutter. [ett]
Eftersom turboborren är installerad direkt ovanför bergskärningsverktyget, är energikällan och vridmomentet trycket från vätskeflödet som rör sig under trycket från ytpumpen.
Flödet av borrvätska genom borrsträngen matas in i turboborrens första steg. I statorn i det första steget bildas riktningen för vätskeflödet, det vill säga vätskan, som har passerat statorns kanaler, får en riktning. Således är statorn turbinens styrapparat.
Vätskeflöden från statorkanalerna kommer in i rotorbladen i en given vinkel och utövar en kraft på rotorn, som ett resultat av vilken energin hos den rörliga vätskan skapar krafter som tenderar att vrida rotorn stelt ansluten till turbinaxeln. Vätskeflödet från det första stegets rotorkanaler kommer in i det andra stegets ledskovlar, där vätskeflödesriktningen bildas igen och det matas till det andra stegets rotorblad. Ett vridmoment genereras också på det andra stegets rotor.
Som ett resultat passerar vätskan, under inverkan av tryckenergi, genom alla stadier av turboborrturbinen och matas genom en speciell kanal till bergskärningsverktyget. I flerstegsturboborrar summeras vridmomenten för alla steg på axeln. Under driften av turbinen skapas ett reaktivt moment på statorerna som är orörligt fixerade i turboborrkroppen, vilket är lika i värde, men i motsatt riktning. Reaktionsmomentet genom turboborrens kropp överförs till borrrören och vrider dem till en viss vinkel, beroende på borrsträngens styvhet och längd.