Винтовой забойный двигатель

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к винтовым забойным двигателям, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин. Винтовой забойный двигатель содержит статор и установленный в нем с возможностью эксцентричного вращения ротор, шпиндель и узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя, выполненный в виде подвижного звена скользящего шлицевого соединения, установленный на статор и жестко с ним связанный, дополнительный опорный узел ротора, включающий полый корпус, установленный в нем с зазором и жестко связанный с ротором полым валом с опорой. Опора выполнена в виде планетарной упорно-радиальной и включает закрепленное в полом корпусе опорное кольцо и размещенные по обе стороны его плавающие промежуточные тела, упорные кольца, наборы радиальных плавающих дисков, установленные с образованием эксцентричных диаметральных зазоров для перекрытия зазора между полым корпусом и полым валом. Причем величина каждого эксцентричного диаметрального зазора, в том числе и сумма наружного и внутреннего зазоров на каждом радиальном плавающем диске, равна удвоенному эксцентриситету вращения ротора. Это позволяет снизить осевые и радиальные нагрузки на рабочие органы и на опоры и винтовой забойный двигатель сохранить на более длительный период в работоспособном состоянии. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Винтовой забойный двигатель относится к буровой технике и предназначен для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известен винтовой забойный двигатель, содержащий статор и установленный в статоре с возможностью эксцентричного вращения ротор, снабженный на концах цилиндрическими катками, размещенными в цилиндрических поверхностях корпуса, шпиндель, узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя и верхний переводник (см. например, а.с. №440498, М. Кл. F 04 С 5/00, E 21 b 3/12, опубл. 25.08.74 г., Бюл. №31).

В известном винтовом забойном двигателе радиальные нагрузки, действующие на ротор, частично воспринимаются цилиндрическими катками, установленными на концах ротора, и передаются на корпус. Таким образом, резиновая обкладка статора частично разгружена от действия радиальных сил.

Недостатком известного винтового забойного двигателя является то, что опорные цилиндрические катки вращаются в среде промывочной жидкости и ничем не защищены. В промывочной жидкости содержатся мелкие абразивные частицы (песок, кусочки выбуренной породы, утяжелители раствора и пр.), которые, попадая под катки, способствуют интенсивному истиранию и повышенному износу катков. Это приводит к потере формы катков, изменению их размеров и к вероятности заклинивания ротора, размыва статора промывочной жидкостью и к преждевременному выходу двигателя из строя. Другим недостатком известного винтового забойного двигателя является то, что статор помещается в корпус и крепится в нем за счет торцового сжатия статора. Это частично искажает геометрию зубьев статора, нарушает точность сопряжения его с ротором, способствует более быстрому истиранию и разрушению статора. Также недостатком известного винтового забойного двигателя является то, что возникающие осевые усилия в рабочих органах и на забое жестко передаются на опорные узлы шпинделя как добавочные, непроизводительные, излишние. Эти и другие недостатки не позволяют в достаточной степени использовать известный винтовой забойный двигатель для бурения нефтяных и газовых скважин, потому что снижают надежность, долговечность и экономическую эффективность.

Известен винтовой забойный двигатель, содержащий статор и установленный в статоре с возможностью эксцентричного вращения ротор, шпиндель и узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя. При этом двигатель содержит дополнительный опорный узел ротора, установленный на статор и жестко с ним связанный (см., например, патент №698336, М. Кл. 2 Е 21 В 3/12, опубл. 1993 г.).

Недостатком известного винтового забойного двигателя является то, что гидравлическая нагрузка на ротор воспринимается опорой с точечным односторонним контактом, в котором напряжения чаще всего достигают запредельных величин. Ударная забойная нагрузка непосредственно передается на резиновую обкладку статора и частично воспринимается дополнительным опорным узлом ротора при одностороннем точечном контакте в опоре.

В связи с этим происходит интенсивный износ статора и дополнительного опорного узла ротора, а усугубляется еще тем, что происходит в высокоабразивной среде промывочной жидкости.

Эти недостатки препятствуют использованию известного винтового забойного двигателя в бурении нефтяных и газовых скважин из-за недостаточной надежности и долговечности его узлов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является винтовой забойный двигатель, содержащий статор и установленный в статоре с возможностью эксцентричного вращения ротор, шпиндель и узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя, при этом двигатель содержит дополнительный опорный узел ротора, установленный на статор и жестко с ним связанный, и узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя снабжен подвижным звеном скользящего шлицевого или шпоночного соединения (см. а.с. СССР №887802, Кл. Е 21 В 4/00, опубл. 07.12.81 г., Бюл. №45). Вышеуказанное техническое решение принято за прототип, т.к. в нем устранены некоторые недостатки известных технических решений и оно наиболее полно отражает положительные стороны винтовых забойных двигателей.

Недостатком известного винтового забойного двигателя является то, что рабочие органы - ротор и статор - выполнены коническими. В результате при бурении появляется вероятность неконтролируемого заклинивания ротора в статоре при резком изменении перепада давления, изменяющейся силовой нагрузке на рабочих органах и при возникновении дополнительных радиальных нагрузок.

Другим недостатком известного винтового забойного двигателя является то, что вал дополнительного опорного узла ротора и ротор смещены относительно друг друга (оси их не совмещаются) и соединены посредством подвижной в поперечном направлении тяги. Это создает дополнительные осевые и радиальные нагрузки на рабочие органы и на опорные узлы и это лишает возможности дополнительный опорный узел ротора удерживать ротор в заданном геометрически верном положении в статоре и противодействовать перекашивающему моменту.

Также недостатком известного винтового забойного двигателя является то, что дополнительный опорный узел ротора работает в среде промывочной жидкости, способствующей интенсивному истиранию, повышенному износу и преждевременному направлению известного винтового забойного двигателя в ремонт.

Эти и другие недостатки известного винтового забойного двигателя не позволяют снижать контактные напряжения в рабочих органах, уменьшать пагубное влияние перекашивающего момента на работоспособность рабочих органов, не дают возможности предотвращать преждевременный износ рабочих органов, не позволяют надежно центрировать ротор в статоре и стабилизировать их работу, т.е. не позволяют повысить надежность и долговечность известного винтового забойного двигателя.

Задачами предлагаемого изобретения являются устранение имеющихся недостатков известного винтового забойного двигателя и уменьшение дополнительных осевых и радиальных нагрузок на рабочие органы, предотвращение преждевременного истирания, износа и досрочного разрушения рабочих органов и опорных узлов, сохранение на более длительный период в работоспособном состоянии узлов двигателя и, в конечном счете, повышение надежности и долговечности винтового забойного двигателя.

Поставленные задачи решаются за счет того, что в известном винтовом забойном двигателе, содержащем статор и установленный в статоре с возможностью эксцентричного вращения ротор, шпиндель и узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя, выполненный в виде подвижного звена скользящего шлицевого или шпоночного соединения, установленный на статор и жестко с ним связанный дополнительный опорный узел ротора, включающий полый корпус с установленным в нем с зазором и жестко связанным с ротором полым валом с опорой, согласно изобретению опора выполнена в виде планетарной упорно-радиальной и включает, по меньшей мере, одно закрепленное в полом корпусе опорное кольцо, установленное с внутренним эксцентричным диаметральным зазором по полому валу, и последовательно размещенные по обе стороны опорного кольца плавающие промежуточные тела, упорные кольца, установленные на полом вале с образованием наружного эксцентричного диаметрального зазора по корпусу, наборы радиальных плавающих опорных дисков, установленных поочередно с образованием эксцентричных диаметральных зазоров сначала наружных по полому корпусу, затем последовательно увеличивающихся внутренних по полому валу и уменьшающихся наружных по полому корпусу и в конце только внутренних по полому валу для полного перекрытая зазора между полым корпусом и полым валом, причем величина каждого, в том числе и сумма наружного и внутреннего, эксцентричного диаметрального зазора равна удвоенному эксцентриситету вращения ротора:

- плавающие промежуточные тела, установленные между опорным и упорными кольцами дополнительного опорного узла ротора, выполнены в виде размещенных по окружности шаров или чередующихся шаров и секторов, установленных на распределительное кольцо;

- на торцах каждого радиального плавающего опорного диска в наборах выполнены торцовые канавки, и в каждой паре торцовых канавок двух смежных радиальных плавающих опорных дисков установлено уплотнительное кольцо;

- дополнительный опорный узел ротора заполнен жидкой смазкой.

В результате того, что предлагаемый винтовой забойный двигатель, содержащий статор и установленный в статоре с возможностью эксцентричного вращения ротор, шпиндель и узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя, выполненный в виде подвижного звена скользящего шлицевого или шпоночного соединения, установленный на статор и жестко с ним связанный дополнительный опорный узел ротора, включающий полый корпус с установленным в нем с зазором и жестко связанным с ротором полым валом с опорой, и опора выполнена в виде планетарной упорно-радиальной и включает, по меньшей мере, одно закрепленное в полом корпусе опорное кольцо, установленное с внутренним эксцентричным диаметральным зазором по полому валу, и последовательно размещенные по обе стороны опорного кольца плавающие промежуточные тела, упорные кольца, установленные на полом валу с образованием наружного эксцентричного диаметрального зазора по корпусу, наборы радиальных плавающих опорных дисков, установленных поочередно с образованием эксцентричных диаметральных зазоров сначала наружных по полому корпусу, затем последовательно увеличивающихся внутренних по полому валу и уменьшающихся наружных по полому корпусу и в конце только внутренних по полому валу для полного перекрытия зазора между полым корпусом и полым валом, причем величина каждого, в том числе и сумма наружного и внутреннего, эксцентричного диаметрального зазора равна удвоенному эксцентриситету вращения вала, действующие нагрузки от гидравлических сил, в том числе и перекашивающий момент, и от сил, возникающих при вращении ротора в статоре в связи с их косозубым зацеплением, в большей степени воспринимаются дополнительным опорным узлом ротора и гасятся массой бурильной колонны. При этом достигается существенное снижение дополнительных радиальных и осевых нагрузок на рабочие органы (на ротор и на статор), уменьшение создаваемых ими напряжений в резиновой обкладке статора, предотвращается преждевременный износ и досрочное разрушение рабочих органов и в конечном счете обеспечивается повышение надежности и долговечности винтового забойного двигателя.

Кроме того, обеспечивается возможность кругового вращения ротора вокруг собственной оси, планетарного обращения ротора вокруг центральной оси статора с минимальным сопротивлением вращению и удержания ротора от осевого непроизводительного перемещения в статоре, создаются необходимые условия для передачи осевой и радиальной нагрузки с ротора на полый корпус и на статор, минуя резиновую обкладку статора, достигается герметизация дополнительного опорного узла ротора и обеспечивается возможность удержания жидкой смазки в дополнительном опорном узле ротора при работе винтового забойного двигателя, снижаются возможные контактные напряжения, уменьшается деформация и нагрев резиновой обкладки статора, предотвращается преждевременное ее разрушение.

В связи с тем что плавающие промежуточные тела, установленные между опорным и упорными кольцами дополнительного опорного узла ротора, выполнены в виде размещенных по окружности шаров или чередующихся шаров и секторов, установленных на распределительное кольцо, достигается возможность передачи гидравлических и механических осевых усилий с вращающегося и планетарно обращающегося ротора на полый корпус с минимальным сопротивлением вращению, с минимальными потерями на трение, создаются необходимые условия для снижения контактных напряжений и обеспечения возможности равномерного износа плавающих промежуточных тел и сохранения их на длительный период в работоспособном состоянии.

В результате того что в предлагаемом винтовом забойном двигателе на торцах каждого радиального плавающего опорного диска в наборах выполнены торцовые канавки и в каждой паре торцовых канавок двух смежных радиальных плавающих опорных дисков установлено уплотнительное кольцо, создаются необходимые условия для повышения герметизации и удержания жидкой смазки в дополнительном опорном узле ротора, т.е. в полости, где помещены трущиеся детали и детали, передающие силовую нагрузку с вращающихся частей на полый корпус, работающие в условиях вибрации, ударов, вращения и планетарного обращения.

Это снижает вероятность просачивания промывочной жидкости, содержащей мелкие высокоабразивные частицы, в дополнительный опорный узел ротора и исключает гидроабразивный ускоренный износ деталей.

В связи с тем что дополнительный опорный узел ротора предлагаемого винтового забойного двигателя заполнен жидкой смазкой, достигается снижение коэффициента трения, уменьшение износа трущихся деталей, снижение непроизводительных потерь энергии, подводимой к двигателю, повышение кпд, надежности и долговечности винтового забойного двигателя.

Таким образом, реализация отличительных признаков в совокупности с известными в предлагаемом винтовом забойном двигателе создает возможность ликвидировать недостатки, присущие известному винтовому забойному двигателю, и обеспечить уменьшение дополнительных осевых и радиальных нагрузок на рабочие органы и на опорные узлы, предотвратить преждевременное истирание, повышенный износ и досрочное разрушение резиновой обкладки статора и осевых опор, сохранить на более длительный период в работоспособном состоянии узлы двигателя и в конечном счете повысить надежность и долговечность предлагаемого винтового забойного двигателя.

Для пояснения сущности предлагаемого изобретения предоставлены чертежи.

На фиг.1 показан общий вид винтового забойного двигателя, его верхняя часть, продольный разрез.

На фиг.2 изображен общий вид винтового забойного двигателя, его нижняя часть, продольный разрез с вырывами.

На фиг.3 показан вид А на фиг.1 - продольный разрез дополнительного опорного узла ротора в увеличенном масштабе.

Винтовой забойный двигатель содержит статор 1 и установленный в статоре 1 с возможностью эксцентричного вращения ротор 2, шпиндель 3 и узел 4 кинематического соединения ротора 2 с выходным валом 5 шпинделя 3, выполненный в виде подвижного звена 6 скользящего шлицевого или шпоночного соединения, установленный на статор 1 и жестко связанный со статором 1 дополнительный опорный узел 7 ротора 2, включающий полый корпус 8 с установленным в полом корпусе 8 с зазором и жестко связанный с ротором 2 полым валом 9 с опорой. Опора полого вала 9 выполнена в виде планетарной упорно-радиальной и включает, по меньшей мере, одно закрепленное в полом корпусе 8 опорное кольцо 10, установленное с внутренним эксцентричным диаметральным зазором 11 по полому валу 9, и последовательно размещенные по обе стороны опорного кольца 10 плавающие промежуточные тела, выполненные в виде размещенных по окружности шаров 12 или чередующихся шаров 12 и секторов 13, установленных на распределительное кольцо 14.

Опора полого вала 9 также включает упорные кольца 15, установленные на полом вале 9 с образованием наружного эксцентричного диаметрального зазора 16 по полому корпусу 8, верхний набор 17 и нижний набор 18 радиальных плавающих опорных дисков 19, установленных поочередно с образованием эксцентричных диаметральных зазоров сначала наружных эксцентричных диаметральных зазоров 16 по полому корпусу 8, затем последовательно увеличивающихся внутренних эксцентричных диаметральных зазоров 20 по полому валу 9 и уменьшающихся наружных эксцентричных диаметральных зазоров 21 по полому корпусу 8 и в конце только внутренних эксцентричных диаметральных зазоров 11 по полому валу 9 для полного перекрытия зазора между полым корпусом 8 и полым валом 9. При этом величина каждого эксцентричного диаметрального зазора 11 и 16, а также сумма наружного 21 и внутреннего 20 эксцентричного диаметрального зазора у каждого радиального плавающего опорного диска 19 равна удвоенному эксцентриситету “е” вращения ротора 2 в статоре 1.

В дополнительном опорном узле 7 ротора 2 предлагаемого винтового забойного двигателя опорное кольцо 10 и упорные кольца 15 выполнены с рабочими поверхностями, наклоненными к центральной оси под углом 80-89°, образующими беговые дорожки на внутренней конусной поверхности, обращенной друг к другу.

Но можно опорное кольцо 10 и упорные кольца 15 выполнить с беговыми дорожками, расположенными под прямым углом к центральной оси.

Плавающие промежуточные тела, установленные между опорным кольцом 10 и упорными кольцами 15, могут быть выполнены в виде размещенных по окружности шаров 12, секторов 13, роликов (не показано) или в виде их чередующихся комбинаций, установленных на распределительное кольцо 14, а также они могут быть выполнены в виде сплошных колец, изготовленных из антифрикционных материалов (не показаны).

Для полного перекрытия зазора между полым корпусом 8 и полым валом 9 с обеих сторон установленных упорных колец 15 в состав дополнительного опорного узла 7 ротора 2 включены верхний набор 17 и нижний набор 18 радиальных плавающих опорных дисков 19 с различными внутренними и наружными диаметрами, но разность наружного и внутреннего диаметров у каждого радиального плавающего опорного диска 19 в наборе одинакова.

На торцах каждого радиального плавающего опорного диска 19 в верхнем наборе 17 и в нижнем наборе 18 выполнены торцовые канавки 22, и в каждой паре торцовых канавок 22 двух смежных радиальных плавающих опорных дисков 19 установлено резиновое (или из другого материала) уплотнительное кольцо 23. Уплотнительное кольцо 23 может быть изготовлено, например, из полиуретана, фторопласта и т.п. Количество радиальных плавающих опорных дисков 19 в каждом верхнем 17 или нижнем 18 наборе и местоположение торцовых канавок 22 на торцах взаимодействующих торцовых поверхностей определяется величиной эксцентриситета “е” вращения ротора 2 и условием максимальной предельно допустимой деформации резинового уплотнительного кольца 23, которая не должна превышать 20% его диаметра поперечного сечения.

Свободное пространство между полым корпусом 8 и полым валом 9 заполнено жидкой смазкой (например, масло цилиндровое Ц-52), содержащей антифрикционные добавки (например, порошок меди, универсальный модификатор и др.).

Детали дополнительного опорного узла 7 ротора 2, установленные на полом валу 9, закрепляются гайкой 24, на которой установлено торцовое уплотнение 25 для ограничения проникновения мелких абразивных частиц, содержащихся в промывочной жидкости, в узлы трения.

В полом корпусе 8 опорное кольцо 10 закрепляется затяжкой резьбы верхнего переводника через дистанционную втулку.

Узел 4 кинематического соединения ротора 2 с выходным валом 5 шпинделя 3 выполнен в виде гибкой муфты. Он может быть выполнен в виде торсиона (не показан), в виде двухшарнирного карданного вала и т.п. Шпиндель 3 может быть выполнен с шаровыми осевыми и металлическими радиальными опорами, с резинометаллическими опорами, с твердосплавными опорами и т.п. в зависимости от условий эксплуатации винтового забойного двигателя.

Возможны другие варианты конструктивного выполнения винтового забойного двигателя.

Верхним переводником винтовой забойный двигатель присоединяется к бурильным трубам (не показаны). Снизу к выходному валу 5 шпинделя 3 присоединяется долото (не показано).

Работает винтовой забойный двигатель следующим образом.

Промывочная жидкость через бурильные трубы под избыточным давлением поступает в верхний переводник винтового забойного двигателя, в центральное отверстие полого вала 9 дополнительного опорного узла 7 ротора 2 к рабочим органам: ротору 2 и статору 1. Под действием избыточного давления ротор 2 вместе с полым валом 9 планетарно обращается вокруг оси статора 1 и поворачивается вокруг собственной оси. Вращение ротора 2 передается через узел 4 кинематического соединения ротора 2 с выходным валом 5 шпинделя 3 и подвижное звено 6 скользящего шлицевого или шпоночного соединения на выходной вал 5 шпинделя 3 и на долото.

В результате действия избыточного давления промывочной жидкости на ротор 2 и в результате кинематического взаимодействия ротора 2 со статором 1, имеющих косые зубья, на ротор 2 действует гидравлические осевые силы и механические осевые и радиальные силы, а также перекашивающий ротор 2 момент.

Осевые силы, действующие сверху вниз, передаются с ротора 2 на полый вал 9 дополнительного опорного узла 7 ротора 2, жестко связанного с ротором 2, через упорные кольца 15, шары 12 и секторы 13 на опорное кольцо 10 и на полый корпус 8, от которого передаются на бурильную колонну и гасятся ее массой.

Распределительное кольцо 14 равномерно распределяет осевую нагрузку на каждый шар 12 и на каждый сектор 13. В связи с этим истирание и износ каждого шара 12 и каждого сектора 13 будут одинаковые (равные).

Осевая нагрузка с ротора 2 не может передаваться на выходной вал 5 шпинделя 3 из-за выполнения узла 4 кинематического соединения ротора 2 с выходным валом 5 шпинделя 3 в виде подвижного звена 6 скользящего шлицевого или шпоночного соединения. В связи с этим шпиндель 3 разгружен от осевой нагрузки рабочих органов, и рабочие органы (ротор и статор) разгружены от ударной забойной нагрузки.

Радиальная нагрузка с ротора 2 при работе винтового забойного двигателя передается на полый вал 9 дополнительного опорного узла 7 ротора 2 и, благодаря тому что величина каждого внутреннего эксцентричного диаметрального зазора 11 по полому валу 9 и наружного эксцентричного диаметрального зазора 16 по полому корпусу 8, а также сумма наружного 21 и внутреннего 20 эксцентричного диаметрального зазоров у каждого радиального плавающего опорного диска 19 равна удвоенному эксцентриситету “е” вращения ротора 2 в статоре 1, она (радиальная нагрузка) передается через опорное кольцо 10, через каждое упорное кольцо 15, через каждый радиальный плавающий опорный диск 19 верхнего 17 и нижнего 18 наборов радиальных плавающих опорных дисков 19 на полый корпус 8 и гасится массой винтового забойного двигателя.

В связи с жестким соединением полого вала 9 с ротором 2 дополнительный опорный узел 7 ротора 2 большую часть перекашивающего момента принимает на себя. При этом снижается вредное влияние перекашивающего момента на резиновую обкладку статора 1, снижается ее нагрев, уменьшается износ, предотвращается преждевременное разрушение статора 1.

Кроме того, благодаря существенной длине полого вала 9 дополнительного опорного узла 7 ротора 2 в полом корпусе 8, ротор 2 длительное время сохраняет свое заданное геометрически точное расположение в статоре 1.

В связи с этим стабилизируется вращение ротора 2 вокруг своей оси и планетарное обращение ротора 2 вокруг оси статора 1. В результате уменьшается сопротивление вращению ротора 2 в статоре 1, снижается износ их зубьев, повышаются энергетические возможности винтового забойного двигателя.

В связи с включением двух наборов радиальных плавающих опорных дисков: верхнего набора 17 и нижнего набора 18 в дополнительный опорный узел 7 ротора 2 достигается возможность на значительной длине полого вала 9 передачи радиальных нагрузок с полого вала 9 на полый корпус 8 с минимальными потерями, а в совокупности с выполнением на каждом радиальном плавающем опорном диске 19 торцовых канавок 22 и установкой в каждую пару смежных торцовых канавок 22 по резиновому уплотнительному кольцу 23, достигается полное перекрытие зазора между полым корпусом 8 и полым валом 9 и обеспечивается возможность герметизации внутренней полости дополнительного опорного узла 7 ротора 2. Это позволяет дополнительный опорный узел 7 ротора 2 заполнить жидкой смазкой, в результате существенно снизить потери на трение, повысить работоспособность и КПД винтового забойного двигателя, увеличить его надежность и долговечность.

Торцовое уплотнение 25, установленное на гайке 24, закрепляющей комплект деталей на полом валу 9, предотвращает попадание мелких твердых абразивных частиц, находящихся в промывочной жидкости, в места трения дополнительного опорного узла 7 ротора 2.

Таким образом, реализация отличительных признаков предлагаемого винтового забойного двигателя в сочетании и в совокупности с известными создают возможность ликвидировать недостатки, присущие известному винтовому забойному двигателю, и обеспечить достижение положительного технического результата:

- предотвращение преждевременного истирания, износа и досрочного разрушения рабочих органов за счет добавочного центрирования и стабилизации вращения ротора в статоре, снижения осевых и радиальных нагрузок и уменьшения нагрева резиновой обкладки статора;

- снижение просачивания промывочной жидкости, содержащей мелкие абразивные частицы, в дополнительный опорный узел ротора за счет обеспечения надежной герметизации вращающихся и планетарно обращающихся частей (создано новое качество);

- снижение коэффициента трения и сокращение потерь на трение в дополнительном опорном узле ротора за счет улучшения смазки трущихся частей и повышения интенсивности смазки;

- сохранение на более длительный период в работоспособном состоянии винтового забойного двигателя и его узлов.

В результате реализации предлагаемого изобретения создан новый винтовой забойный двигатель с автономными рабочими органами, имеющими маслонаполненный опорный узел для восприятия собственных нагрузок, и с автономными шпинделями, различными по конструкции в зависимости от условий бурения нефтяных и газовых скважин. Маслонаполненный опорный узел работает в условиях незначительного перепада давления, поэтому может служить достаточно долго без ремонта и без поломок.

Все это позволяет расширить арсенал технических средств, уменьшить непроизводительные нагрузки на рабочие органы, повысить кпд, надежность и долговечность винтового забойного двигателя, предназначенного для бурения нефтяных и газовых скважин, повысить его экономическую эффективность, то есть позволяет решить поставленные в изобретении задачи.

Формула изобретения

1. Винтовой забойный двигатель, содержащий статор и установленный в статоре с возможностью эксцентричного вращения ротор, шпиндель и узел кинематического соединения ротора с выходным валом шпинделя, выполненный в виде подвижного звена скользящего шлицевого или шпоночного соединения, установленный на статор и жестко с ним связанный дополнительный опорный узел ротора, включающий полый корпус с установленным в нем с зазором и жестко связанным с ротором полым валом с опорой, отличающийся тем, что опора выполнена в виде планетарной упорно-радиальной и включает, по меньшей мере, одно закрепленное в полом корпусе опорное кольцо, установленное с внутренним эксцентричным диаметральным зазором по полому валу, и последовательно размещенные по обе стороны опорного кольца плавающие промежуточные тела, упорные кольца, установленные на полом вале с образованием наружного эксцентричного диаметрального зазора по корпусу, наборы радиальных плавающих опорных дисков, установленных поочередно с образованием эксцентричных диаметральных зазоров, сначала наружных по полому корпусу, затем последовательно увеличивающихся внутренних по полому валу и уменьшающихся наружных по полому корпусу и в конце только внутренних по полому валу для полного перекрытия зазора между полым корпусом и полым валом, причем величина каждого, в том числе и сумма наружного и внутреннего эксцентричного диаметрального зазора равна удвоенному эксцентриситету вращения ротора.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что плавающие промежуточные тела, установленные между опорным и упорными кольцами дополнительного опорного узла ротора, выполнены в виде размещенных по окружности шаров или чередующихся шаров и секторов, установленных на распределительное кольцо.

3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что на торцах каждого радиального плавающего опорного диска в наборах выполнены торцовые канавки и в каждой паре торцовых канавок двух смежных радиальных плавающих опорных дисков установлено уплотнительное кольцо.

4. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительный опорный узел ротора заполнен жидкой смазкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИБТ-Буровой инструмент"

(73) Патентообладатель:Щелконогов Геннадий Александрович

Договор № РД0032160 зарегистрирован 04.02.2008

Извещение опубликовано: 20.03.2008        БИ: 08/2008