Забойный винтовой двигатель

 

Использование: бурение скважин на нефть и газ. Сущность изобретения: двигатель содержит одну или несколько двигательных секций, опорную секцию и узлы соединения секций, Каждая двигательная секция содержит корпус со статором и размещенный внутри ротор, имеющие соответственно внутренние и наружные винтовые зубья. Узел соединения секций выполнен в виде торцевых зубьев. Ширина вершин зубьев больше ширины основания. Узел расположен между корпусами опорной и двигательной секций и(или) между корпусами двигательных секций. В интервале зубчатого соединения корпусов установлен эластичный уплотнительный элемент. Ширина уплотнительного элемента не менее высоты зубчатого соединения корпусов. Эластичный уплотнительный элемент может быть выполнен за одно со статором и армирован упругим элементом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769340/03 (22) 15.12.89 (46) 15.12,92. Бюл. М 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Д.Ф.Балденко, А.B.BëàñoB, M.Т.Гусман и Н.Ф,Мутовкин (56) Гусман М.Т., Балденко Д.Ф. Винтовые забойные двигатели. М., ВНИИОЭНГ, 1972, с. 72, рис. 27. (54) ЗАБОЙНЫЙ ВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: бурение скважин на нефть и газ. Сущность изобретения: двигатель содержит одну или несколько двигательных секций, опорную секцию и узлы соединения секций, Каждая двигательная

Изобретение относится к забойным двигателям героторного типа и может быть использовано для бурения скважин для добычи нефти, Известен забойный винтовой двигатель, содержащий одну или несколько двигательных секций, включающих корпус со статором, выполненным в виде привулканизированнай к корпусу резиновой обкладки; и ротор, расположенный внутри статора, имеющие соответственно внутренние и наружные винтовые зубья, находящиеся в постоянном контакте, причем число зубьев статора на единицу превышает число зубьев ротора, опорную секцию, включающую корпус, выходной вал с осевыми и радиальными опорами, один или несколько узлов соединения корпусов секций.

Недостаткам двигателя является то, что в данной схеме для обеспечения рабатоспо.БЫ 1781403 А1 (я)5 Е 21 В 4/02 секция содержит корпус со статором и размещенный внутри ротор, имеющие соответственно внутренние и наружные винтовые зубья, Узел соединения секций выполнен в виде торцевых зубьев, Ширина вершин зубьев больше ширины основания. Узел расположен между корпусами опорной и двигательной секций и(или) между корпусами двигательных секций. В интервале зубчатого соединения корпусов установлен эластичный уплотнительный элемент. Ширина уплатнительного элемента не менее высоты зубчатого соединения корпусов.

Эластичный уплотнительный элемент мажет быть выполнен за одно са статорам и армирован упругим элементом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, собности двигателя, гибкая труба должна иметь достаточно большую длину, затрудняющую бурение участков набора кривизны горизонтальных скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения горизонтальных скважин, упрощение конструкции и уменьшение длины двигателя, повышение надежности работы двигателя, - Для этого винтовой забойный двигатель, содержащий одну или несколько двигательных секций, включающих корпус со статором, выполненным в виде привулканизирован ной к корпусу резиновой. обкладки, и ротор, расположенный внутри статарг, имеющие соответственно внутренние и наружные винтовые зубья, находящиеся в постоянном контакте, причем число зубьев статора на единицу превышает число зубьев ротора, опорную секцию, включающую кор1781403

20

55 пус, выходной вал с осевыми и радиальными опорами, один или несколько узлов соединения корпусов секций, снабжен кольцевым эластичным уплотнительным элементом, а узлы соединения корпусов секций выполнены в виде торцевых зубьев, ширина вершин которых по окружности корпуса больше ширины основания и расположены между корпусами ойорйой и двигательной секций и(или). между кЪрйуссамй двигательных секций, причем эластичный уплотнительный элемент размещен в интервале зубчатого соединения корпусов и имеет высоту не менее высоты зубчатого соединения корпусов, кроме того, эластичный уплотнительный элемент выполнен за одно со статором и армирован упругим элементом.

На фиг. 1 изображен продольный разрез забойного винтового двигателя; на фиг.

2 и фиг, 3 — варианты выполнения уплотнительного элемента; на фиг. 4 — вариант размещения узла соединения частей корпуса.

Двигатель содержит одну или несколько двигательных секций, включающих ротор

1, размещенный внутри статора 2, выполненного в виде привулканизированной к корпусу 3 резиновой обкладки. Ротор 1 и статор 2 имеют соответственно наружные и внутренние винтовые зубья, находящиеся в постоянном контакте. Число зубьев статора

2 на единицу превышает число зубьев ротора 1. Опорная секция содержит радиальные и осевые опоры 4 и выходной вал 5, установленные в корпусе. Роторы 1 соединены между собой или с выходным валом 5 двухшарнирным соединением б. Узлы соединения корпусов секций двигателя выполнены в виде торцевых зубьев 7, ширина вершин которых по окружности корпуса больше ширины основания. Величина зазора выбирается таким образом, чтобы зубья не могли выйти из зацепления, Такое соединение частей корпуса и их постоянная кинематическая связь позволяют передавать осевую нагрузку — сжимающую и растягивающую, крутящий момент, а также позволяют перекашивать оси частей корпуса на угол до 10О, Величина угла перекоса определяется, величиной зазора между зубьями и формой зуба.

На фиг. 1 показаны зубья наиболее простой трапециевидной формы, но форма зубьев может быть и другой, например, овальной. Единственное ограничение, накладываемое на форму зуба, — ширина зуба должна быть больше ширины основания.

Соединение частей корпуса может быть расположено в интервале соединения рабочих органов и опорного узла, как показано на фиг. 1, так и в интервале узла соединения рабочих органов (фиг, 3), когда рабочие органы выполнены секционными.

В интервале зубчатого соединения корпусов размещены кольцевые эластичные уплотнительные элементы 8. препятствующие утечке рабочей жидкости в затрубное пространство. Элементы 8 должны иметь высоту не менее высоты зубчатого соединения корпусов. Из конструктивных соображений, этот элемент 8 удобно выполнить за одно с резиновой обкладкой статора, как показано на фиг, 1. Возможно выполнение этого элемента 8 отдельно от обкладки статора, как показано на фиг. 3.

С целью повышения надежности работы двигателя, при больших углах перекоса, для предотвращения выдавливания эластичного уплотнения;.в зазор между зубьюми, эластичное уплотнение может быть армировано упругим элементом 9 (фиг. 2).

Работа двигателя осуществляется следующим образом, Рабочая жидкость под давлением поступает в каналы между ротором 1 и статором 2 и приводит во вращение ротор, через шарнирное соединение 6 вращение с ротора передается на выходной вал

5 и далее на долото. Рабочая жидкость, пройдя через рабочие органы, попадает во внутреннйй канал выходного вала 5 и далее на забой скважины, При бурении участков набора кривизны горизонтальных скважин двигатель спуск@ется в скважину и с помощью клина или других отклоняющих устройств, производится набор кривизны. 3а счет перекоса осей частей корпуса в зоне зубьев и за счет малой длины этих частей производится интенсивный набор кривизны с радиусом 1020 м, Столь малые радиусы искривленных участков позволяют забуривать горизонтальные стволы из эксплуатационных колонн существующих скважин непосредственно в зоне продуктивного пласта.

Использование изобретения повысит технико-экономические показатели бурения горизонтальных скважин и в целом повысит нефтеотдачу эксплуатируемых месторождений, Формула изобретения

1. Эабойный винтовой двигатель, содержащий одну или несколько двигательных секций, включающих корпус со статором, выполненным в виде привулканизированной к корпусу резиновой обкладки, и ротор, расположенный внутри статора, имеющие соответственно внутренние и наружные винтовые зубья, находящиеся в постоянном контакте, причем число зубьев статора на единицу превышает число зубьев ротора, опорную секцию, включающую корпус, вы1781403 ходной вал с осевыми и радиальными опорами, один или несколько узлов соединения корпусов секций, отл ич а ю щий с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения горизонтальных скважин, он снабжен кольцевым эластичным уплотнительным элементом, а узлы соединения корпусов секций выполнены в виде торцевых зубьев, ширина вершин которых по окружности корпуса больше ширины основания, и расположены между корпусами опорной и двигательной секций и(или) между корпусами двигательных секций, причем эластичный уплотнительный элемент размещен в интервале зубчатого соединения корпусов и имеет высоту не менее высоты зубчатого соединения корпусов.

5 2. Двигатель по и. 1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения длины двигателя, эластичный уплотнительный элемент выполнен за одно со статором.

10 3.Двигатель поп. 1, отличаю щи йс я тем, что, с целью повышения надежности работы двигателя, эластичный элемент армирован упругим элементом, 1781403

ФИГ

Составитель Н.Мутовкин

Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Редактор

Заказ 4261 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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