Гидравлический забойный двигатель

 

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повышение надежности за счет разгрузки осевой опоры при одновременном упрощении монтажно-демонтажных работ. Двигатель состоит из двух двигательных групп рабочих органов различной быстроходности, включающих системы статоров и роторов, осевой опоры роторной системы на статорную. Двигатель имеет узел соединения роторов, в котором между торцами роторов образована герметичная, заполненная газом полость. Роторы установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга. Рабочие полости роторов выполнены с одинаковым по знаку относительно оси вращения двигателя наклоном. С увеличением нагрузки на долото происходит постепенный переход работы винтовой пары с насосного режима на двигательный с созданием положительной работы, используемой для разрушения горной породы. Это достигается благодаря выполнению зубьев и лопаток роторов с одинаковым по знаку наклоном. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5))5 Е 21 В 4/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4405297/23-03 (22) 07.04.88 (46) 23. 10.90. Бюл. ¹ 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) В. С. Будянский, С. t0. БрудныйЧелядинов, И. В. Крекин, В. А. Литвяк и .В. В. Свирина (53) 622.243.92(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 346967, кл. Е 21 В 4/02, 1970. (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к бурению скважин. Цель — повышение надежности эа счет разгрузки осевой опоры при одновременном упрощении монтажно-демонтажных работ. Двигатель состоит из двух двигательных групп рабочих оргаИзобретение относится к устройствам для бурения скважин забойными двигателями.

Целью изобретения является повышение надежности двигателя за счет разгрузки осевой опоры с одновременным упрощением монтажно-демонтажных работ.

На чертеже показан гидравлический забойный двигатель, разрез.

Двигатель состоит из соединенных статорной 1 и роторной 2 систем многоступенчатой турбины 3 и винтовой пары 4. Турбинный рбтор 5 соединен с винтовым ротором 6 с возможностью осевого их взаимного ттеремещения по,средством конусно-шлицевого соединения 7 и опирается на опору 8. Лопат„.Я0„„1601307 А1

2 нов различной быстроходности, включающих системы статоров и роторов, осевой опоры роторной системы на статорную. Двигатель имеет узел соединения роторов, в котором между торцами роторов образована герметичная, заполненная газом полость. Роторы установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга. Рабочие полости роторов выполнены с одинаковым по знаку относительно оси вращения двигателя наклоном. С увеличением нагрузки на долото происходит посгепенный переход работы винтовой пары с насосного реяптма на двигательный с созданием положительной работы, используемой для разрушения горной породы. Это достигается благодаря выполнению зубьев и лопаток роторов с одинаковым по знаку наклоном. 1 ил. ки 9 турбинного ротор= 5 и зубья 10 винтового ротора 6 имеют одинаковый © наклон от входа tt к выходу 12. Сое- . аР днненные турбинный 5 и винтовой 6 рогоры образуют воздушную (гаэовчю) по- CJ4 лость 13, герметичность которой обеспечивается эластичной манжетой 14. Мо- Д мент силы с винтового 6 на турбинный

5 ротор передается с помощью торсиона

15. Движение ротора 6 вверх ограничено упором 16.

Двигатель работает следующим образом.

При сборке двигателя на буровой производится соединение секций турбины 3 и винтовой пары 4. По статорной системе 1 соединение осуществляется посредством резьбы, а по роторной 2—

1601307 посредством конусно-шпицевого соединения 7. Одновременно с обеспечением зацепления между турбинным 5 и винтовым 6 роторами происходит защемление части воздушной соеды с образованием изолированной воздушной полости 13.

Нри спуске двигателя в заполненную жидкостную скважину на винтовой ротор б действуют силы, вызывающие его от- О стыковку от турбинного ротора 5 и обусловленные перепадом давлений и взаимодействием зубьев 10 ротора 6 в винтовой паре 4. На малой глубине погружения двигателя в скважину под дейст- 15 вием указанных сил ротор 6 перемещается в верхнее положение pо упора 16.

::: При этом эластичная манжета 14 сохра: няет герметичность полости 13. С уве,личением глубины погружения двигателя

:; и соответствующим ростом давления внешней среды происходит пристыковка

- друг к другу конусных поверхностей со; единения 7.

После спуска двигателя на забой скважины для ее дальнейшего углубления осуществляют подачу жидкости. Поступая на рабочие органы двигателя, жидкость взаимодействует с ними таким go обоазом, что на разгонном режиме и режимах с малой нагрузкой на долото винтовая пара 4 работает в насосном режиме, сдерживая силовую турбину 3 (двигатель в целом) от выхода на повышенную частоту вращения. На этих ре35 жимах ротор 6 испытывает дополнительно действие гидравлической силы снизу вверх — от перепада давлений, создаваемого винтовой парой 4 как насосом.

Несмотря на то, что на ротор 6 действует упомянчтая сила снизу вверх

Роторы 5 и 6 будут сохранать взаимное сцепление благодаря другой гидравлической силе, обусловленной перепадом давлений внешней среды (сумма давлений вышерасположенного столба жидкости и сработанного в двигателе, долоте и кольцевом пространстве) и в полости 13 (близкое к атмосферному), действующим на площадь поперечного сечения (круга) по контуру, уплотняемому манжетой 14.

Сцепление роторов 5 и 6 на вышеуказанных режимах работы двигателя обеспечит разгрузку его осевой опоры на величину составляющей силы, действующей снизу вверх.

С увеличением нагрузки на долото происходит постепенный переход работы винтовой пары 4 с насосного режима на двигательный с созданием положительной работы, используемой для разрушения горной породы. Это достигается благодаря выполнению зубьев 10 ротора 6 и лопаток 9 ротора 5 с одинаковым по знаку наклоном.

Аналогичный результат достигается н при других конструкциях рабочих органов двигателя, например при соединении в соответствии с предлагаемым техническим решением двух групп турбин различной быстроходности или двух винтовых пар, имеющих одинаковый по знаку, но разный по величине наклон лопаток .(зубьев) роторов.

Формула изо брет ения

Гидравлический забойный двигатель, состоящий.из двух двигательных групп рабочих органов различной быстроходности, включающих системы статоров и роторов, узла соединения роторов, осевой опоры роторной системы на статорную, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет разгрузки осевой опоры при одновременном упрощении монтажно-лемонтажных работ, в узле соединения между торцами роторов образована герметичная, заполненная газом полость, роторы установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга, причем рабочие лопасти роторов выполнены с одинаковым по знаку относительно оси вращения двигателя наклоном.

1601307 !

10 и

Составитель А. Хромин у дактор ц. цугренкова Техред Л.Сердюкова Корректор А. Осауленко

Заказ 3255, Тираж 474 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101