Героторный модуль забойного двигателя

 

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин забойными двигателями. Сущность изобертения: героторный модуль забойного двигателя содержит винтовую пару из статора и полого ротора с уступом на внутренней цилиндрической поверхности , полумуфту, связанную резьбой с ротором , и торсион. На верхнем конце торсиона выполнен диаметральный выступ с конической поверхностью. Между уступом ротора и полумуфтой размещена распорная втулка. Наружная поверхность втулки цилиндрическая , внутренняя - коническая. Между уступом ротора и распорной втулкой установлено дистанционное кольцо. В распорной втулке с обоих торцов выполнены продольные прорези. Прорези в осевом направлении перекрывают друг друга. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sijs Е 21 В 4/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ: (21) 4754247/03 (22) 30.10.89 (46) 15.06,92. Бюл. ЬВ 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) В.С. Будянский, С.Ю. Брудный-Челядинов, И.Л. Константинов и В.В. Свирина (53) 622.243.92(088.8) (56) Двигатель винтовой забойный Р12-195.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации Д2-195,000.ТО. 1988, с; 22-23, рис.7.

Гусман М.Т., Балденко Д.Ф. Винтовые забойные двигатели. Серия Бурение. — М.:

ВНИИОЭНГ. 1972. (54) ГЕРОТОРНЫЙ МОДУЛЬ ЗАБОЙНОГО

ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к забойным двигателям.

Известен забойный винтовой двигатель, включающий винтовую пару, цельный . ротор и карданную передачу.

Недостатками его являются значительная деформация резиновой обкладки статора. обусловленная большой неуравновешенной массой ротора, что вызывает снижение его стойкости, а также малая надежность карданной передачи в условиях работы.в абразивной среде, Замена карданной передачи на гибкую торсионную приводит к значительному увеличению осевых габаритов двигзтеля и среди других, связанных с этим, недостатков — к нерациональному расходованию дефицитного труб. ного проката.

„, Я2„, 1740600 А1 (57) Использование: бурение нефтяных и газовых скважин забойными двигателями, Сущность изобертения: героторный модуль забойного двигателя содержит винтовую пару из статора и полого ротора с уступом на внутренней цилиндрической поверхности, полумуфту, связанную резьбой с ротором, и торсион. На верхнем конце торсиона выполнен диаметральный выступ с конической поверхностью. Между уступом ротора и полумуфтой размещена распорная втулка, Наружная поверхность втулки цилиндрическая, внутренняя — коническая. Между уступом ротора и распорной втулкой установлено дистанционное кольцо. В распорной втулке с обоих торцов выполнены 3 продольные прорези. Прорези в осевом направлении перекрывают друг друга. 2 э.п. ф-лы, 4 ил.

;ь

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является забойный винтовой двигатель, включающий винтовую пару, содержащую статор и полый ротор с уступом на внутренней цилиндрической поверхности, полумуфту, связанную С) резьбой с ротором, торсион с выполненным С) на верхнем его конце диаметральным выступом с конической поверхностью. Момент силы, возникающий в винтовой паре этого двигателя, передается с ротора на торсион через резьбовое соединение ротора с полумуфтой и далее по взаимодействующим коническим поверхностям с полумуфты на диаметральный выступ торсиона.

Недостатками этого двигателя являются: ненадежность работы резьбового соединения полумуфты с ротором, приводящая к отсоединению последнего и аварии двига1740600

20 статора. Особенно этот недостаток проявляется при использовании винтового двига- 25

45 ской поверхности ротора и нажимным тор- 55 цом полумуфты и установленной с возможностью взаимодействия с торсиотеля, обусловленная возможностью возникновения на соединении разнонаправленных моментов силы в случае секционирования двигателя, а также в случае использования винтовой пары в качестве регулирующего устройства турбобура; ненадежность работы конусного соединения торсиона и полумуфты, приводящая к отсоединению от торсиона и "всплыванию" ротора с полумуфтой при использовании двигателя в качестве регулирующего устройства турбобура, а также при спуске двигателя в скважину. В дальнейшем при работе может быть нарушено гидравлическое разобщение по взаимодействующим конусным поверхностям полумуфты и торсиона и, как следствие, возникновение протечки рабочей жидкости через полость ротора, минуя рабочие органы.

Недостатком также является жесткая привязка в осевом направлении положения верхнего конца торсиона относительно ротора, а следовательно, ротора относительно теля в качестве регулирующего устройства турбобура. Невозможность изменения вэаимного осевого положения ротора и статора лишает возможности корректировать таким способом характеристику этого устройства и турбобура в целом.

Цель изобретения — повышение надежности работы модуля за счет предотвращения разъединения полумуфты с ротором при секционировании двигателя, предотвращение разъединения торсиона с ротором и исключение протечки жидкости между ними и улучшение эксплуатационной характеристики модуля за счет обеспечения корректировки взаимного осевого положения ротора и статора.

Указанная цель достигается тем, что героторный модуль забойного двигателя, включающий винтовую пару, содержащую статор и полый ротор с уступом на внутренней цилиндрической поверхности, полумуф.ты, связанную резьбой с ротором, торсион с выполненным на верхнем его конце диаметральным выступом с конической nosepхностью, снабжен по крайней мере одной распорной втулкой с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями, размещенной внутри полого ротора между уступом на внутренней цилиндриченом по конической поверхности, а с ротором — по цилиндрической поверхности, а также снабжен дистанционным кольцом, ус5

15 тановленным между торцом распорной втулки и уступом на внутренней поверхности ротора. При этом в распорнои втулке с обоих торцов выполнены продольные прорези, взаимное перекрывающиеся в осевом направлении.

На фиг. 1 изображен героторный модуль забойного двигателя, общий вид; продольный разрез; на фиг, 2 и 3 — варианты закрепления торсиона в роторе; на фиг. 4 — . распорная втулка в трех проекциях.

Модуль состоит из винтовой пары, включающей статор 1 и ротор 2 и с уступом 3 на внутренней цилиндрической поверхности, полумуфты 4, закрепленной в роторе на резьбе 5 и взаимодействующей своим нажимным торцом 6 с торсионом 7, на диаметральном выступе 8 с конической поверхностью которого установлена распорная втулка 9 с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями, контактирующая с выступом 8 по конусной поверхности, а с ротором — по цилиндрической поверхности и опирающаяся на уступ 3 ротора, Между распорной втулкой и уступом может быть установлено дистанционное кольцо 10, установленное между торцом распорной втулки 9 с уступом 3 на внутренней поверхности ротора 2.

По другому варианту торсион крепится с помощью двух распорных втулок. Распорная втулка 9 выполняется с обоих ее торцов с взаимно перекрывающимися в осевом направлении продольными прорезями 11.

Устройство работает следующим образом, При сборке героторного модуля (фиг. 1) в цилиндрическую расточку ротора 2 вводится распорная втулка 9 до упора в уступ 3 расточки. HB конусную поверхность распорной втулки своей ответной конусной поверхностью на верхнем диаметральном выступе 8 садится торсион 7 и с помои ю полумуфты 4, взаимодействующей нажимным торцом 6 с торсионом при креплении реэьбового соединения 5, происходит заклинивания распорной втулки 9 в зазоре между ротором и торсионом.

8 работе момент силы, возникающий в винтовой паре героторного модуля, используемого.как односекционный двигатель или винтовой регулятор турбобура. передается с ротора 2 на торсион 7 или обратно через распорную втулку 9, минуя резьбовое соединение 5, что предотвращает разьединение полумуфты 4 с ротором 2 и протечку жидкости между ними.

При использовании секционного винтового двигателя имеет место несоответствие

1740600 моментных характеристик отдельных двигательных секций, что вызывает противодействие вращению.

В предлагаемом устройстве достаточно применить в качестве верхней секции более 5 быстроходную винтовую пару и будет исключен отворот полумуфты 4 от ротора 2.

При работе винтовой пары в насосом режиме, а также при спуске инструмента в скважину, т.е. когда возникает подъемная 10 сила. действующая на ротор, в предлагаемом.устройстве не происходит отстыковки ротора 2 от торсиона 7 и его "всплывание" . благодаря взаимодействующим между собой по коническим поверхностям торсиона 15 и распорной втулки,,зажатых между уступом 3 ротора и нажимным торцом 6 полумуфты.

Кроме того, возможность крепления верхнего хвостовика торсиона к ротору в 20 любой точке его внутренней цилиндрической поверхности с помощью распорной втулки и дистанционного кольца 10 позволяет производить оперативную (в условиях турбинного цеха) корректировку характери- 25 стики героторного модуля-регулятора в соответствии с требованиями режима бурения, путем введения в зацепление со статором 1 требуемой длины ротора 2 при прочих постоянных значениях конструктив- 30 ных параметров.

Важное значение имеет также выполнение распорных втулок 9 с продольными прорезями 11 с обоих торцов, взаимно перекрывающихся в осевом направлении 35 (фиг. 3). Такое решение кроме надежного крепления торсиона в роторе позволяет обеспечить полную ликвидацию проточек рабочей жидкости, минующих рабочие органы, а также снимает эту функцию с резьбо- 40 вого соединения 5, что очевидно повышает надежность последнего.

Устройство позволяет повысить технико-экономические показатели как турбийного бурения с использованием 45 низкооборотных долот с герметизированными маслонаполненными опорами, так и бурения винтовычми забойными двигателями за счет улучшения энергетической характеристики, ее стабильности во времени, повышения надежности забойного двигателя и его монтажных качеств.

Формула изобретения

1. Героторный модуль забойного двигателя, включающий винтовую пару, содержащую статор и полый ротор с уступом на внутренней цилиндрической поверхности, полумуфту, связанную резьбой с ротором, торсион с выполненным на верхнем его конце диаметрал ьн ы м выступом с конической поверхностью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы модуля за счет предотвращения разъединения полумуфты с ротором при секционировании двигателя, предотвращения разьединения торсиона с ротором и исключения протечки жидкости между ними, он снабжен по крайней мере. одной распорной втулкой с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями, размещенной внутри полого ротора между уступом на внутренней цилиндрической поверхности ротора и нажимным торцом полумуфты и установленной с воэможностью взаимодействия с торсионом по конической поверхности, а с ротором — по цилиндрической поверхности.

2. Модуль по и, 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационной характеристики модуля за счет обеспечения корректировки взаимного осевого положения ротора и статора, он снабжен диста н цион ным кол ьцом, установленным между торцом распорной втулки и уступом на внутренней поверхности ротора.

3. Модуль по и. 1, отличающийся тем, что в распорной втулке с обоих торцов выполнены продольные прорези, взаимно перекрывающиеся в осевом направлении.

174060О

Ф»

Составитель 8, Будянский

Редактор М. Кобылянская Техред М.Моргентэл Корректор С. Черни

Заказ 2060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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