Motors de desplaçament positiu (PDM)

El motor de desplaçament positiu (PDM), conegut comunament com a motor de fang oMotor de desplaçament positiu (PDM), és una eina elèctrica volumètrica de fons de forat que converteix l'energia hidràulica del fluid de perforació en rotació mecànica. Ampliament utilitzat en perforacions direccionals, pous horitzontals i aplicacions de-forats rectes, el PDM permet un control precís de la rotació de la broca sense fer girar tota la sarda de perforació des de la superfície.

Un PDM s'acciona mitjançant el fluid de perforació (fang) bombejat des de les bombes de fang de superfície. A mesura que el fluid flueix a través d'una vàlvula de derivació i entra a la secció del motor, es desenvolupa un diferencial de pressió a través de l'entrada i sortida del motor. Aquesta caiguda de pressió fa que el rotor giri de manera excèntrica dins de l'estator. La velocitat de rotació i el parell es transmeten a través d'una junta universal (eix flexible) i un conjunt d'eix motriu a la broca, permetent les operacions de perforació.

Un PDM consta de quatre conjunts principals:

1. Vàlvula de bypass
2. Motor hidràulic (estator i rotor)
3. Junta universal (eix flexible)
4. Muntatge de l'eix motriu

1. Vàlvula de derivació

La vàlvula de derivació consta d'un cos de vàlvula, màniga de vàlvula, nucli de vàlvula i molla. Sota l'acció de la pressió del fluid, el nucli de la vàlvula llisca dins de la màniga, canviant el camí del flux. La vàlvula té dos estats:

• Estat de derivació (obert):Durant l'entrada o sortida (quan el flux de fang és baix o s'atura), la molla empeny el nucli cap amunt, obrint els ports de derivació. El fang de la sarda de perforació passa per alt el motor i surt a l'anell.
• Estat tancat:Quan el cabal de fang i la pressió arriben a un valor establert, el nucli es desplaça cap avall, tancant els ports de derivació. Tot el fang flueix a través del motor, convertint l'energia de pressió en rotació mecànica.

2. Secció del motor (estator i rotor)

El motor és el component bàsic del PDM.

Estator:Un tub d'acer amb un revestiment d'elastòmer (cautxú) modelat en forma helicoïdal amb paràmetres geomètrics específics.

Rotor:Un cargol helicoïdal d'acer-revestit dur (normalment cromat-o cara-dura) que s'enganxa amb l'estator.

El rotor i l'estator formen una sèrie de cavitats segellades. Com que la pressió del fang obliga el rotor a girar excèntricament dins de l'estator, la rotació es transmet a la broca. Un sol pas helicoïdal (un fil complet) equival a una etapa. Per a un funcionament eficient, la caiguda de pressió per etapa no ha de superar els 0,8 MPa (aproximadament 116 psi); més enllà d'això, les fuites internes (lliscament) augmenten, la velocitat del rotor disminueix bruscament i es poden produir danys al motor.

Característiques de rendiment:

• El parell de sortida teòric és proporcional a la caiguda de pressió del motor.
• La velocitat de rotació de sortida (RPM) és proporcional al cabal de fang d'entrada.
• A mesura que augmenta la càrrega (parell de bits), la velocitat del motor disminueix.

Mitjançant el control de la pressió i el cabal de la bomba de superfície, el perforador pot controlar eficaçment el parell de torsió i el RPM de fons.

Lòbuls del rotor (rosques):Els rotors poden ser d'un sol-lòbul o de diversos-lòbuls.

• Menys lòbuls (p. ex., 1:2)→ Majors RPM, menor parell.
• Més lòbuls (p. ex., 7:8)→ RPM més baixes, parell més alt (ideal per a aplicacions de parell elevat-com ara la perforació horitzontal).

3. Junta universal (eix flexible)

L'articulació universal converteix el moviment planetari (excèntric) del rotor en rotació concèntrica (axial) per a l'eix motriu. La majoria dels PDM moderns utilitzen un disseny d'eix flexible (eix-flexible) per a fiabilitat i compacitat.

4. Conjunt de l'eix motriu

L'eix motriu transmet la rotació i el parell des de l'articulació universal a la broca. També suporta les càrregues axials (pes-a la-bit) i radials que es troben durant la perforació. Per tant, els eixos de transmissió requereixen una gran duresa, una excel·lent resistència al desgast i una llarga vida útil. El tractament tèrmic (trefat i temperat) s'aplica habitualment per allargar significativament la vida útil dels components de l'eix de transmissió.

Orientacions operatives

• Caudal:El flux real de fang ha de romandre dins del rang recomanat pel fabricant. Un flux excessiu pot accelerar el desgast; un cabal insuficient redueix l'eficiència del motor.
• Caiguda de pressió:Controleu la caiguda de pressió a través del motor. Un augment sobtat o un comportament erràtic pot indicar una parada del motor o danys interns.
• Parell d'arrencada:El parell de ruptura inicial pot ser superior al parell de funcionament; els operadors haurien d'aplicar la càrrega lentament.

Aplicacions

Els PDM són essencials per:

• Perforació direccional i horitzontal (amb carcassa doblegada).
• Desviació i perforació{0}}de reentrada.
• Perforació de tubs en espiral.
• Perforació de-forats rectes on es desitja una velocitat de broca controlada.

El motor de desplaçament positiu és una eina de fons madura i fiable que transforma l'energia hidràulica en rotació mecànica, permetent una perforació eficient en pous verticals, desviats i horitzontals. Entendre els seus components-la vàlvula de derivació, el motor (estator/rotor), l'articulació universal i l'eix de transmissió-, així com les relacions entre el cabal, la caiguda de pressió, el parell i la velocitat, és fonamental per optimitzar el rendiment de la perforació i prevenir falles de fons. Els avenços en la tecnologia d'elastòmers, el recobriment del rotor i el tractament tèrmic dels eixos d'accionament continuen ampliant l'embolcall operatiu dels PDM en entorns de perforació d'alta-temperatura, parell-alt i exigents. Per obtenir informació més detallada, no dubteu a contactar amb l'equip de Vigor per obtenir informació més detallada del producte.