Подшипниковый узел забойного двигателя с масляным уплотнением со смазываемым буровым раствором дальним от забоя упорным подшипником

Авторы патента:


Подшипниковый узел забойного двигателя с масляным уплотнением со смазываемым буровым раствором дальним от забоя упорным подшипником
Подшипниковый узел забойного двигателя с масляным уплотнением со смазываемым буровым раствором дальним от забоя упорным подшипником
Подшипниковый узел забойного двигателя с масляным уплотнением со смазываемым буровым раствором дальним от забоя упорным подшипником
Подшипниковый узел забойного двигателя с масляным уплотнением со смазываемым буровым раствором дальним от забоя упорным подшипником
Подшипниковый узел забойного двигателя с масляным уплотнением со смазываемым буровым раствором дальним от забоя упорным подшипником

 


Владельцы патента RU 2559981:

НЭШНЛ ОЙЛВЭЛЛ ВАРКО, Л.П. (US)

Группа изобретений относится к подшипниковому узлу забойного двигателя. Подшипниковая секция для забойного двигателя содержит кольцевой резервуар для масла, расположенный в радиальном направлении между оправкой и корпусом и проходящий в осевом направлении между верхним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, и нижним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, причем часть кольцевого резервуара для масла образует кольцевую вторую подшипниковую камеру, имеющую нижний конец, ограниченный кольцевым нижним выступом, относящимся к оправке, и верхний конец, ограниченный кольцевым верхним выступом, относящимся к корпусу; упорный подшипник, расположенный во второй подшипниковой камере и выполненный с возможностью выдерживания сжимающих нагрузок между верхним и нижним выступами при действии осевого сжатия на указанную подшипниковую секцию. Обеспечивается оптимизация использования бурового раствора. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

[0001] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение в целом относится к подшипниковым узлам для забойных двигателей, используемых при бурении скважин на нефть, газ и воду. Более конкретно, настоящее изобретение относится к подшипникам забойного двигателя, противостоящим действующим в направлении к забою и в направлении от забоя осевым нагрузкам.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] При бурении ствола скважины в земле, такой как для отбора углеводородов или минералов из подповерхностной формации, обычной практикой является соединение буровой коронки с нижним концом узла секций бурильных труб, соединенных концами, (который обычно называют "бурильной колонной"), и затем поворачивают бурильную колонну, так что буровая коронка проникает вглубь земли для создания необходимого ствола скважины. При известном бурении ствола скважины бурильная колонна и коронка повернуты посредством "роторного стола" или посредством "верхнего привода", связанного с буровой установкой, расположенной на поверхности земли над стволом скважины (или при бурении в море на опирающейся на морское дно буровой платформе или на соответственно приспособленном плавучем основании).

[0004] Во время процесса бурения бурильную текучую среду (также обычно называемую в области техники как "буровой раствор" или просто "раствор") закачивают под давлением вниз с поверхности в бурильную колонну, через буровую коронку в ствол скважины, и затем буровой раствор протекает назад к поверхности в кольцевом пространстве между бурильной колонной и стволом скважины. Буровой раствор, в котором в качестве основы может быть использована вода или масло, обычно является вязким, в результате чего улучшается его способность переноса отходов бурения из ствола скважины к поверхности. Буровой раствор может выполнять различные другие важные функции, включая повышение рабочих характеристик буровой коронки (например, при прокачивании текучей среды под давлением сквозь отверстия в буровой коронке создаются струи бурового раствора, которые проникают в породу и ослабляют подстилающий пласт перед буровой коронкой), охлаждение буровой коронки и образование защитного шламового сальника на стенке ствола скважины (для стабилизации и уплотнения стенки ствола скважины). Для оптимизации указанных функций требуется большое количество бурового раствора, необходимое для достижения буровой коронки.

[0005] В частности, начиная с середины 1980-х годов, в нефтегазовой промышленности получил широкое распространение способ "наклонного бурения" для создания горизонтальных и в целом не являющихся вертикальными скважин, которые обеспечивают более эффективный доступ к большим запасам нефтегазоносных пластов разреза, чем это было возможно с использованием строго вертикальных скважин. При наклонном бурении используются специализированные компоненты бурильной колонны и "забойные компоновки" (забойное оборудование бурильной колонны) для индуцирования, отслеживания и управления отклонениями линии буровой коронки для формирования ствола скважины с необходимым наклоном.

[0006] Наклонное бурение обычно осуществляют с использованием "погружного мотора" (downhole motor) (или иначе называемого "забойного двигателя"), размещенного в бурильной колонне непосредственно над буровой коронкой. Типичный забойный двигатель содержит следующие основные компоненты (начиная с верхней части двигателя):

- верхний переводник, выполненный с возможностью облегчения соединения с нижним концом бурильной колонны (термин "переводник" является общим известным термином в нефтегазовой промышленности для обозначения любого небольшого или вторичного компонента бурильной колонны);

- силовая секция, содержащая объемный двигатель известного типа со спирально-лопастным ротором, выполненным с возможностью эксцентричного поворота в секции статора;

- приводный вал, заключенный в корпус приводного вала, причем верхний конец приводного вала в рабочем состоянии соединен с ротором силовой секции; и

- подшипниковая секция, содержащая цилиндрическую оправку, соосно расположенную с возможностью поворота в цилиндрическом корпусе; причем ее верхний конец соединен с нижним концом приводного вала, и нижний ее конец выполнен с возможностью соединения с буровой коронкой. Как правило, соединение оправки с приводным валом осуществляют путем оборудования верхнего конца оправки резьбовым "штепсельным" соединителем, который ввинчивают в сопряженный "розеточный" соединитель переходника, относящегося к нижнему концу узла приводного вала.

[0007] При бурении с использованием забойного двигателя буровой раствор циркулирует под давлением сквозь бурильную колонну и совершает поворот к поверхности, как в известных способах бурения. Однако, буровой раствор под повышенным давлением, выходящий из нижнего конца буровой трубы, отклоняется в силовую секцию забойного двигателя для генерирования мощности для поворота буровой коронки.

[0008] Подшипниковая секция должна обеспечивать возможность поворота оправки относительно и корпуса и в то же время передавать осевую нагрузку между оправкой и корпусом. Осевые нагрузки при в рабочих режимах бурения являются следующими: "действующая в направлении к забою" нагрузка и "действующая в направлении от забоя (надзабойная)" нагрузка. Действующая в направлении к забою нагрузка соответствует рабочему режиму, во время которого буровая коронка проникает в подповерхностную формацию под действием вертикальной нагрузки, созданной весом бурильной колонны, на которую в свою очередь действуют сжимающие силы; иными словами, буровая коронка находится на забое ствола скважины. Надзабойная нагрузка соответствует рабочим режимам, во время которых буровая коронка поднята над забоем ствола скважины, и на бурильную колонну действуют растягивающие силы (т.е., когда коронка перемещена в верхнем направлении от забоя ствола скважины и свисает с бурильной колонны, как при подъеме бурильной колонны из ствола скважины, или когда ствол скважины разбуривают в верхнем направлении). Растягивающие нагрузки, действующие на корпус подшипниковой секции и оправку, также индуцируются при циркулировании бурового раствора, когда буровая коронка поднята над забоем, из-за падения давления на буровой коронке и подшипниковом узле.

[0009] Соответственно, подшипниковая секция забойного двигателя должна выдерживать осевые нагрузки в обоих осевых направлениях, с оправкой, совершающей поворот в корпусе. Подшипниковая секция забойного двигателя может быть выполнена по меньшей мере с одним подшипником, который противостоит только действующим в направлении к забою осевым нагрузкам, и с другим по меньшей мере одним подшипником, который противостоит только надзабойным осевым нагрузкам. Согласно другому варианту реализации, может быть использован по меньшей мере один двунаправленный упорный подшипник для противостояния как действующим в направлении к забою, так и надзабойным нагрузкам. Типичный узел упорного подшипника содержит подшипники (обычно, но не обязательно, роликовые подшипники, ролики которого размещены в подшипниковом сепараторе), расположенные в кольцевой подшипниковой камере. Подходящие радиальные подшипники (например, упорные подшипники или втулки) используют для поддерживания соосного совмещения между оправкой и корпусом подшипника.

[0010] Упорные подшипники, расположенные в подшипниковой секции забойного двигателя, могут быть подшипниками с масляной смазкой или смазываемыми буровым раствором. В подшипниковом узле с масляным уплотнением упорные подшипники расположены в заполненном маслом резервуаре для обеспечения чистой рабочей среды. Резервуар для масла размещен в кольцевой области между оправкой и корпусом и ограничен внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оправки, а также уплотняющими элементами, расположенными в верхнем и нижнем концах резервуара.

[0011] Смазываемые буровым раствором подшипниковые узлы содержат подшипники, которые предназначены для работы в буровой текучей среде ("буровом растворе"). Небольшая часть бурового раствора, протекающего к буровой коронке, отклоняется и протекает через подшипники для их смазывания и охлаждения.

[0012] Подшипниковые узлы с масляным уплотнением имеют некоторые преимущества над смазываемыми буровым раствором подшипниковыми узлами. Благодаря чистой рабочей среде компоненты с масляным уплотнением имеют тенденцию к увеличению срока службы. Поскольку известные смазываемые буровым раствором подшипниковые узлы требуют, чтобы часть бурового раствора была отклонена через подшипники с возвращением в межтрубное пространство ствола скважины, полный расход текучей среды через буровую коронку является уменьшенным, в результате чего уменьшается эффективность использования бурового раствора, протекающего через коронку. Узлы с масляным уплотнением не требуют отклонения части потока бурового раствора и могут быть выполнены таким образом, что весь буровой раствор может направляться через коронку, в результате чего оптимизируется использование бурового раствора, протекающего через коронку. В частности, это может быть предпочтительным в случае использования дополнительных бурильных инструментов, установленных между забойным двигателем и буровой коронкой, таких как роторная управляемая система, для оптимальной работы которой требуется подача на инструмент полного потока бурового раствора.

[0013] Однако, смазываемые буровым раствором подшипники также имеют свои преимущества. В частности смазываемые буровым раствором подшипники с плоскими контактными поверхностями могут выдерживать более высокие статические осевые нагрузки, чем известные роликовые подшипники. Кроме того, смазываемые буровым раствором подшипники могут надежно функционировать в жестких средах без необходимости использования уплотняющей подшипниковой камеры.

[0014] Как указано выше, отдельные упорные подшипники могут использоваться для выдерживания действующих в направлении к забою и надзабойных осевых нагрузок, или двунаправленные упорные подшипники могут использоваться для выдерживания как действующих в направлении к забою, так и надзабойных осевых нагрузок. В любом случае оправка должна содержать передающий нагрузку выступ, расположенный выше надзабойного подшипника, для передачи надзабойных нагрузок от оправки к корпусу. В известных подшипниковых узлах это обычно достигается с помощью кольца, снабженного массивом кольцевых пазов и выступов, выполненных механическим способом с жестким допуском, которые имеют подходящий размер для стыкования с соответствующими кольцевыми выступами и пазами, выполненными с жестким допуском на оправке. Указанное кольцо обязательно выполнено в форме разрезного кольца для обеспечения возможность его установки на оправку. Установленное на оправку, указанное разрезное кольцо образует необходимый выступ для надзабойных нагрузок, которые передаются от дальнего от забоя упорного подшипника (или согласно другому варианту реализации двунаправленного упорного подшипника) к оправке через сопряженные кольцевые пазы и выступы оправки и разрезного кольца. Интервалы пазов и выступов в оправке и разрезном кольце должны совпадать с большой точностью, чтобы осевая нагрузка была равномерно распределена между смежными наборами сопряженных поверхностей пазов/выступов.

[0015] Подшипник (т.е., подшипник, содержащий элементы качения любого типа, такие как шары, цилиндрические ролики, конические ролики и сферические ролики) имеет максимальную статическую и динамическую нагрузки, которые задают допустимые пределы нагрузки во время работы. Дальний от забоя упорный подшипник может испытывать высокие статические нагрузки, если буровая коронка заклинилась в стволе скважины, и к бурильной колонне следует приложить растягивающую нагрузку для попытки освободить коронку. Если предел статической нагрузки надзабойного подшипника будет превышен, то после освобождения коронки забойный двигатель выйдет из строя и должен быть удален из ствола скважины и заменен, чтобы можно было продолжить бурение.

[0016] В силу причин, по меньшей мере описанных выше, в уровне техники имеется потребность в подшипниковой секции забойного двигателя с масляным уплотнением, в которой оправка оснащена передающим нагрузку выступом для выдерживания надзабойных осевых нагрузок, но без потребности в высокоточной механической обработке оправки и относящихся к ней выступающих компонентов. Кроме того, в уровне техники имеется потребность в подшипниковой секции забойного двигателя, содержащей дальний от забоя упорный подшипник, имеющий предел статической нагрузки, намного больше, чем у роликовых подшипников. Кроме того, в уровне техники имеется дополнительная потребность в подшипниковой секции забойного двигателя, содержащей узел смазываемого буровым раствором надзабойного подшипника, причем поток бурового раствора через указанный надзабойный подшипниковый узел совершает поворот к основному потоку бурового раствора через подшипниковую секцию, вместо выхода в межтрубное пространство ствола скважины и таким образом уменьшения общего потока бурового раствора, достигающего буровой коронки. Раскрытые в настоящей заявке варианты реализации удовлетворяют вышеуказанные потребности уровня техники.

РАСКРЫТИЕ И30БРЕТЕНИЯ

[0017] Согласно вариантам реализации, в целом описанным в настоящей заявке, подшипниковые узлы забойного двигателя имеют подшипниковую камеру с масляным уплотнением, в которой размещен по меньшей мере один упорный подшипник с масляным уплотнением для противостояния действующим в направлении к забою осевым нагрузкам, причем надзабойным осевым нагрузкам противостоит смазываемый буровым раствором упорный подшипник, расположенный в камере для дальнего от забоя упорного подшипника, размещенной над подшипниковой камерой с масляным уплотнением. Радиальным нагрузкам, действующим на подшипниковые узлы, противостоят радиальные подшипники, размещенные в камере с масляным уплотнением. Снабженные масляным уплотнением, радиальные подшипники и ближний к забою упорный подшипник находятся в оптимальной рабочей среде, и таким образом отсутствует потребность в отклонении части потока бурового раствора через камеру ближнего к забою упорного подшипника. Буровой раствор, используемый для смазывания и охлаждения дальнего от забоя упорного подшипника, воссоединяется с потоком бурового раствора, протекающего к буровой коронке, вместо выхода в межтрубное пространство ствола скважины.

[0018] Согласно вариантам реализации, описанным в настоящей заявке, нижний конец переходника приводного вала, соединенного с оправкой, эффективно служит непосредственно или посредством промежуточной конструкции в качестве передающего нагрузку выступа, необходимого в соединении с оправкой для передачи надзабойных осевых нагрузок. Это избавляет от необходимости использования промежуточного поддерживающего выступа вдоль оправки, такого как выступ разрезного кольца, используемого в известных узлах, и таким образом избавляет от необходимости механической обработки с жестким допуском, предусмотренным для выполнения таких выступов разрезного кольца. Кроме того, использование переходника приводного вала для передачи надзабойных осевых нагрузок сокращает общую длину подшипникового узла. Кроме того, при отказе от использования роликовых подшипников для противостояния надзабойным осевым нагрузкам предел статической нагрузки узла дальнего от забоя упорного подшипника значительно увеличивается, так что если бурильную колонну вытягивают для освобождения заклиненной буровой коронки, имеется лишь небольшой или нулевой риск перегрузки дальнего от забоя упорного подшипника и таким образом вывода из строя забойного двигателя после освобождения коронки.

[0019] Соответственно, в настоящей заявке описаны варианты реализации подшипниковой секции для забойного двигателя, содержащей:

(a) удлиненную оправку, соосно расположенную с возможностью поворота в удлиненном цилиндрическом корпусе и имеющую наружную поверхность, центральное отверстие и стенку, образованную наружной поверхностью и центральным отверстием; причем цилиндрический корпус имеет внутреннюю поверхность;

(b) кольцевую первую подшипниковую камеру, ограниченную наружной в радиальном направлении поверхностью оправки и внутренней поверхностью корпуса, ограниченную в осевом направлении в ее нижнем конце кольцевой опорной поверхностью, относящейся к корпусу, и ограниченную в ее верхнем конце нижним концом цилиндрического переходника приводного вала, установленного в верхнем конце оправки; и

(c) смазываемый буровым раствором узел упорного подшипника, расположенный в первой подшипниковой камере таким образом, что он сжат между кольцевой опорной поверхностью и переходником приводного вала при действии осевого растяжения на указанную подшипниковую секцию, что обеспечивает противодействие надзабойным осевым нагрузкам. Оправка в целом является цилиндрической и имеет центральное отверстие для прохода бурового раствора и в целом цилиндрическую стенку. По меньшей мере один проход для бурового раствора сформирован сквозь стенку оправки, так что буровой раствор, протекающий через первую подшипниковую камеру для смазывания и охлаждения узла упорного подшипника, проходит из подшипниковой камеры по меньшей мере через один проход для бурового раствора, соединяется с основным потоком бурового раствора, протекающего через центральное отверстие оправки, и проходит вниз к буровой коронке.

[0020] Согласно дополнительным вариантам реализации подшипниковая секция также содержит:

(a) кольцевой резервуар для масла, ограниченный с боковых сторон наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью корпуса и проходящий между верхним и нижним поворотными уплотнениями, расположенными между оправкой и корпусом, причем часть кольцевого резервуара для масла образует вторую кольцевую подшипниковую камеру, ограниченную в ее нижнем конце кольцевым нижним выступом, относящимся к оправке, и ограниченную в ее верхнем конце кольцевым верхним выступом, относящимся к корпусу; и

(b) упорный подшипник, расположенный во второй подшипниковой камере таким образом, что он сжат между верхним и нижним выступами при действии осевого сжатия на указанную подшипниковую секцию, что обеспечивает противодействие действующим в направлении к забою осевым нагрузкам.

[0021] Согласно некоторым вариантам реализации подшипниковая секция дополнительно содержит смазываемый буровым раствором узел радиального подшипника, расположенный в первой (или верхней) подшипниковой камере.

[0022] Таким образом, варианты реализации, описанные в настоящей заявке, содержат комбинацию признаков и преимуществ, предназначенных для устранения различных недостатков, присущих некоторым известным устройствам, системам и способам. Различные характеристики, описанные выше, а также другие признаки, станут очевидными для специалистов после прочтения следующего подробного описания со ссылкой на сопроводительные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0023] При подробном описании предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения сделана ссылка на сопроводительные чертежи.

[0024] На фиг.1 показан продольное сечение известной подшипниковой секции забойного двигателя, показывающий ближние к забою и дальние от забоя подшипники с относящимися к ним выступами для передачи нагрузки разрезного кольца.

[0025] На фиг.1A показано увеличенное изображение подшипниковой камеры известной подшипниковой секции, показанной на фиг.1, причем на подшипниковую секцию действует направленная к забою осевая нагрузка.

[0026] На фиг.2 показан продольное сечение подшипниковой секции согласно одному варианту реализации забойного двигателя, содержащей узел дальнего от забоя упорного подшипника в соответствии с принципами, описанными в настоящей заявке.

[0027] На фиг.3A показано увеличенное изображение узла дальнего от забоя упорного подшипника, показанного на фиг.2, когда на подшипниковую секцию действует надзабойная осевая нагрузка.

[0028] На фиг.3B показано увеличенное изображение узла дальнего от забоя упорного подшипника, показанного на фиг.2, указывающее путь для потока бурового раствора в узле дальнего от забоя упорного подшипника.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ И30БРЕТЕНИЯ

[0029] Ниже описаны различные варианты реализации настоящего изобретения. Несмотря на то, что по меньшей мере один из этих вариантов реализации может быть предпочтительным, описанные варианты реализации не должны интерпретироваться или использоваться иным способом в качестве ограничения объема защиты настоящего изобретения, включая пункты приложенной формулы. Кроме того, специалистам должно быть понятно, что следующее описание имеет широкую область применения, и описание любого варианта реализации предназначено для использования только в качестве примера данного варианта реализации и не может быть использовано для ограничения объема защиты настоящего изобретения, включая пункты приложенной формулы, указанным вариантом реализации.

[0030] Некоторые термины в следующем описании и пунктах приложенной формулы использованы для обозначения отличительных особенностей или компонентов. Специалисту должно быть понятно, что один и тот же признак или компонент может иметь различные названия. В настоящем документе не проводится различие между компонентами или признаками, которые отличаются названием, но не функцией. Фигуры чертежей не обязательно являются масштабированными. Некоторые признаки и компоненты в настоящей заявке могут быть показаны в увеличенном масштабе или схематически, и некоторые секции известных элементов могут быть не показаны в интересах ясности и краткости.

[0031] В следующем ниже описании и в пунктах приложенной формулы термины "включая" и "содержащий" использованы открытым способом, и таким образом должны быть интерпретированы как означающие "включая помимо прочего". Кроме того, термин "соединение" или "соединения" предназначен для обозначения косвенного или прямого соединения. Таким образом, если первое устройство соединено с вторым устройством, то указанное соединение может быть прямым соединением или косвенным соединением посредством других устройств, компонентов и соединений. Кроме того, использованные в настоящей заявке термины "осевой" и "в осевом направлении" в целом означают вдоль или параллельно центральной оси (например, центральной оси корпуса или прохода), в то время как термины "радиальный" и "радиально" в целом означают перпендикулярной центральной оси. Например, осевое расстояние относится к расстоянию, измеренному вдоль или параллельно центральной оси, а радиальное расстояние означает, что расстояние измерено перпендикулярно центральной оси.

[0032] На фиг.1 и 1A показан типичный подшипниковый узел с масляным уплотнением, расположенный в подшипниковой секции 10 обычного турбобура. Подшипниковая секция 10 содержит оправку 20, имеющую верхний конец 20U, нижний конец 20L и в целом цилиндрическую стенку 23, образующую центральное отверстие 22, через которое буровой раствор может быть закачан вниз к буровой коронке (не показана), соединенной прямо или косвенно с нижним концом 20L оправки 20. Оправка 20 соосно расположена с возможностью поворота в цилиндрическом корпусе 30, который обычно сформирован из различных резьбовых секций (таких как 30A, 30B, 30C, 30D, показанных на фиг.1), свинченных вместе. Корпус 30 имеет верхний конец 30U, выполненный с возможностью соединения с нижним концом корпуса приводного вала (не показан) забойного двигателя, и нижний конец 30L (через который проходит нижний конец 20L оправки 20). Верхний конец 20U оправки 20 выполнен с возможностью соединения с приводным валом (не показан) забойного двигателя, так что приводный вал поворачивает оправку 20 в корпусе 30 и относительно него.

[0033] Как показано на фиг.1A, кольцевая подшипниковая камера 25 сформирована между оправкой 20 и корпусом 30 в средней области подшипниковой секции 10. Часть наружной поверхности 21 оправки 20, расположенной в подшипниковой камере 25, механически обработана для формирования группы кольцевых пазов 28 и выступов 29, которые взаимодействуют с разрезным кольцом 40, имеющим нижний кольцевой выступ 41L, верхний кольцевой выступ 41U и внутреннюю цилиндрическую поверхность 47. Внутренняя цилиндрическая поверхность 47 разрезного кольца 40 механически обработана для формирования группы кольцевых выступов 49 и пазов 48, которые состыкованы с жестким допуском с кольцевыми пазами 28 и выступами 29 оправки 20. Кольцевые пазы 28 и 48 и кольцевые выступы 29 и 49 должны быть механически обработаны с большой точностью для равномерной передачи осевых нагрузок между оправкой 20 и разрезным кольцом 40. Разрезное кольцо 40 удержано на месте радиально на оправке 20 посредством стопорного кольца 42, которое расположено в круговой канавке 44, выполненной в разрезном кольце 40, и удерживается на месте в осевом направлении посредством пружинным стопорным кольцом 46.

[0034] Нижний упорный подшипник 50 с масляной смазкой, с нижним кольцом 51L качения и верхним кольцом 51U качения расположен в подшипниковой камере 25 ниже и непосредственно вплотную к нижнему выступу 41L разрезного кольца 40. Прокладки 55 могут быть установлены, как показано на чертеже, для облегчения размещения подшипника 50 в подшипниковой камере 25. Действующие в направлении от забоя (растягивающие) осевые нагрузки передаются от оправки 20 к разрезному кольцу 40 (через кольцевые пазы 28 и 48 и кольцевые выступы 29 и 49); затем через нижний выступ 41L разрезного кольца 40 к верхнему кольцу 51U подшипника, нижнему упорному подшипнику 50 и нижнему кольцу 51L подшипника; и затем к нижнему выступу 32, сформированному в корпусе 30.

[0035] Верхний упорный подшипник 60 с масляной смазкой со своими нижним кольцом 61L и верхним кольцом 61U расположен в подшипниковой камере 25 выше и непосредственно вплотную с верхним выступом 41L) разрезного кольца 40. Как показано на фиг.1A, действующие в направлении к забою (сжимающие) осевые нагрузки передаются от оправки 20 к разрезному кольцу 40 (через кольцевые пазы 28 и 48 и кольцевые выступы 29 и 49); затем через верхний выступ 41U разрезного кольца 40 к нижнему кольцу 61L, верхнему упорному подшипнику 60 и верхнему кольцу 61U подшипника; и затем к верхнему выступу 34, сформированному в корпусе 30.

[0036] Соответственно, подшипниковая камера 25 известной подшипниковой секции 10 образована наружной поверхностью 21 оправки 20, внутренней поверхностью 31 корпуса 30, нижним выступом 32 в корпусе 30 и верхним выступом 34 в корпусе 30. Между подшипниковой камерой 25 и нижним концом 30L корпуса 30 расположена нижняя радиальная опора (в форме нижней втулки 24) ниже подшипниковой камеры 25 в кольцевом пространстве между оправкой 20 и корпусом 30 для радиального поддерживания оправки 20 при ее повороте в корпусе 30. Аналогично, верхняя радиальная опора (в форме верхней втулки 26) расположена над подшипниковой камерой 25 в кольцевом пространстве между оправкой 20 и корпусом 30.

[0037] Подшипниковая секция 10, показанная на фиг.1, также содержит выполненный в форме кольца поршень 72, выполненный с возможностью перемещения в осевом направлении в цилиндрической камере 70, расположенной в области над подшипниковой камерой 25. Поршень 72 является частью системы компенсации давления, в результате действия которой положение поршня 72 автоматически регулирует компенсацию изменений объема масла, вызванных изменениями температуры и постепенной протечкой масла через поворотные уплотнения. Подшипниковая камера 25 и цилиндрическая камера 70 расположены в кольцевом резервуаре для масла, уплотненном в его нижнем конце нижним поворотным уплотнением 15 и в его верхнем конце уплотнениями, относящимися к поршню 72.

[0038] На фиг.2 показан вариант реализации подшипниковой секции 100 забойного двигателя, содержащей ближний к забою упорный подшипник с масляным уплотнением и смазываемый буровым раствором дальний от забоя упорный подшипник, в соответствии с принципами, описанными в настоящей заявке. Подшипниковая секция 100 содержит оправку 20 и корпус 30, в целом подобные описанным и показанным выше из подшипниковой секции 10, показанной на фиг.1. На фиг.2 показана подшипниковая секция 100, содержащая альтернативную систему компенсации давления, отличающуюся от системы, показанной на фиг.1, с поршнем 72, расположенным в цилиндрической камере 70, сформированной втулкой 74, установленной в корпусе 30 без возможности поворота. Данная альтернативная система компенсации давления описана в патентной заявке США №12/985,703, поданной 6 января 2011 и поименованной "Система компенсации давления для подшипникового узла забойного двигателя с масляным уплотнением", которая полностью включена по ссылке в настоящую заявку. Варианты реализации дальних от забоя узлов упорного подшипника в соответствии с принципами, описанными в настоящей заявке, в частности являются хорошо адаптированным для использования в соединении с данными альтернативными системами компенсации давления. Однако, следует подразумевать, что варианты реализации, описанные в настоящей заявке, являются независимыми от любой системы компенсации давления, встроенной в подшипниковую секцию забойного двигателя, содержащую подшипниковые узлы, и ни в коем случае не являются ограниченными или суженными любой такой системой компенсации давления.

[0039] Как показано на фиг.2, подшипниковая секция 100 содержит ближний к забою упорный подшипник 60 с масляным уплотнением, с нижним кольцом 61L и верхним кольцом 61U, расположенный в кольцевой нижней подшипниковой камере 125 между оправкой 20 и корпусом 30. Действующие в направлении к забою (сжимающие) осевые нагрузки передаются от оправки 20 к нижнему кольцу 61L подшипника через передающий нагрузку выступ 27, сформированный на оправке 20, и затем в корпус 30 через упорный подшипник 60, верхнее кольцо 61U и передающий нагрузку выступ 34, относящийся к корпусу 30 (например, согласно варианту реализации, показанному на фиг.2, нижний конец втулки 74 служит в качестве выступа 34). Соответственно, нижняя подшипниковая камера 125 подшипниковой секции 100 образована наружной поверхностью 21 оправки 20, внутренней поверхностью 31 корпуса 30, выступом 27, сформированным на оправке 20, и выступом 34, сформированным на корпусе 30.

[0040] Нижняя радиальная втулка 24 расположена ниже нижней подшипниковой камеры 125 в кольцевом пространстве между оправкой 20 и корпусом 30 для радиального поддерживания оправки 20 при ее повороте в корпусе 30. Подобным образом верхняя радиальная втулка 26 расположена над нижней подшипниковой камерой 125. Нижняя подшипниковая камера 125 и цилиндрическая камера 70 расположены в кольцевом резервуаре для масла, уплотненном в его нижнем конце нижним поворотным уплотнением 115, установленным между оправкой 20 и корпусом 30, и в его верхнем конце верхним поворотным уплотнением 135, расположенным между оправкой 20 и корпусом 30.

[0041] Как показано на фиг.2, нижний конец цилиндрического корпуса 90 приводного вала навинчен посредством резьбы на верхний конец 30U корпуса 30, и нижний конец переходника 92 приводного вала, расположенного в корпусе 90 приводного вала, навинчен с образованием резьбового соединения на верхний конец 20U оправки 20 (на чертеже обозначено как резьбовое соединение 91). Цилиндрический нижний конец переходника 92 приводного вала образует кольцевую опорную поверхность 93, охватывающую верхний конец 20U оправки 20. Между корпусом 90 приводного вала и переходником 92 приводного вала сформировано межтрубное пространство 97 корпуса приводного вала. Переходник 92 приводного вала выполнен с каналами 99 для бурового раствора, через которые буровой раствор может вытекать из межтрубного пространства 97 в центральное отверстие 22 оправки 20.

[0042] Фиг.3A и 3B показан вариант реализации смазываемого буровым раствором узла 80 дальнего от забоя упорного подшипника в соответствии с принципами, описанными в настоящей заявке, также содержащего дополнительный узел 140 радиального подшипника (описанного более подробно ниже). Узел 80 дальнего от забоя упорного подшипника расположен в кольцевой верхней подшипниковой камере 81 между оправкой 20 и корпусом 30. Нижний передающий нагрузку выступ, связанный с корпусом 30, выполнен в форме кольцевой дорожки 82 нижнего упорного подшипника, установленной на верхнем конце кольцевой опорной поверхности 33, формирующей часть корпуса 30, с использованием подходящего установочного средства (такого как, в качестве неограничивающего примера, запрессовка или посадка с натягом дорожки 82 подшипника в корпус 30, или с использованием антиротационных установочных штифтов между дорожкой 82 подшипника и корпусом 30), в результате чего предотвращен относительный поворот между нижней дорожкой 82 упорного подшипника и корпусом 30. Нижняя дорожка 82 упорного подшипника имеет плоскую верхнюю поверхность 82U, перпендикулярную оси оправки 20, и предпочтительно выполнена из твердого, хорошо отполированного износостойкого материала, такого как карбид вольфрама или цементированный карбид, или ее верхняя поверхность 82U выполнена из указанного материала. Кольцевая верхняя дорожка 84 упорного подшипника, имеющая плоскую нижнюю поверхность 84L, установлена подобным антиротационным способом, как описано выше для нижней дорожки 82 подшипника, в нижнем конце снабженного внутренней резьбой кольца 86, которое имеет плоскую кольцевую верхнюю поверхность 86U и навинчено на оправку 20 (с образованием резьбового соединения 85). Нижняя поверхность 84L верхней дорожки 84 упорного подшипника предпочтительно выполнена из твердого материала, такого как материал верхней поверхности 82U нижней дорожки 82 подшипника, описанный выше.

[0043] На фиг.3A и 3B также показан дополнительный узел 140 радиального подшипника в соединении с узлом 80 дальнего от забоя упорного подшипника. Снабженное внутренней резьбой опорное кольцо 110 радиального подшипника, имеющее плоские кольцевые верхнюю и нижнюю поверхности 110U и 110L, соосно навинчено на оправку 20 (с образованием резьбового соединения 111) над снабженным резьбой кольцом 86, причем нижняя поверхность 110L сближена с верхней поверхностью 86U снабженного резьбой кольца 86, и верхняя поверхность 110U сближена с кольцевой опорной поверхностью 93 переходника 92 приводного вала. В показанном на чертеже варианте реализации 140 узел радиального подшипника 140 содержит внутреннюю дорожку 142 радиального подшипника, соосно и без возможности поворота выполненную на опорном кольце 110, и наружную дорожку 144 радиального подшипника, соосно и без возможности поворота выполненную в корпусе 30. Как показано на фиг.3A, внутренняя дорожка 142 имеет цилиндрическую контактную поверхность 142A, и наружная дорожка 144 имеет цилиндрическую контактную поверхность 144A. Контактные поверхности 142A и 144A совершают поворот относительно друг друга и находятся в согласованном контакте при повороте оправки 20 относительно корпуса 30.

[0044] Дорожки 142 и 144 радиального подшипника могут быть выполнены из твердого хорошо отполированного и износостойкого материала, такого как карбид вольфрама или цементированный карбид, или могут иметь соответствующие контактные поверхности 142A и 144A, выполненные из наваренного твердого сплава из указанного материала, Дополнительно, любая одна или обе из контактных поверхностей 142A и 144A могут быть снабжены каналами (не показаны) для облегчения протекания смазочного бурового раствора вдоль границы раздела между контактными поверхностями 142A и 144A. Дополнительно и не обязательно для самого широкого использования в вариантах реализации, описанных в настоящей заявке, узел 140 радиального подшипника 140 предпочтительно обеспечивает дополнительную радиальную опору для верхнего конца 20U оправки 20 при ее повороте в корпусе 30.

[0045] Работа подшипниковой секции 100 понятна из сопроводительных чертежей и приведенного выше описания. В дополнение к возможности поворота относительно корпуса 30 оправка 20 также может перемещаться в осевом направлении относительно корпуса 30 в небольшом диапазоне, ограниченном размерами и положениями различных компонентов ближних к забою узлов и дальних от забоя узлов упорного подшипника. Более конкретно, когда на подшипниковую секцию 100 действуют направленные к забою нагрузки, например, когда буровая коронка находится под нагрузкой на забое ствола скважины, оправка 20 смещена немного в верхнем направлении в корпус 30, так что ближний к забою упорный подшипник 60 и относящиеся к нему дорожки 61U и 61L являются сжатыми между передающим нагрузку выступом 27 оправки 20 и передающим нагрузку выступом 34 корпуса 30. Сжимающие, действующие в направлении к забою осевые нагрузки таким образом передаются от оправки 20 к корпусу 30 через упорный подшипник 60.

[0046] Данное смещение оправки 20 в верхнем направлении в корпус 30 вызывает смещение снабженного резьбой кольца 86 немного вверх относительно корпуса 30, в результате чего образуется зазор между нижней поверхностью 84L дорожки 84 подшипника и верхней поверхностью 82U дорожки 82 подшипника. Однако, когда сжимающая нагрузка на подшипниковую секцию 100 уменьшается (при подъеме буровой коронки над забоем скважины), на подшипниковую секцию 100 действует надзабойная (растягивающая) осевая нагрузка, и гравитация и/или давление текучей среды вызывает смещение оправки 20 в осевом направлении вниз относительно корпуса 30, в результате чего нижняя поверхность 84L дорожки 84 подшипника входит в плотный согласующий контакт с верхней поверхностью 82U дорожки 82 подшипника, как показано на фиг.3A. В то же время длина нижней подшипниковой камеры 125 (т.е., расстояние между передающими нагрузку выступами 27 и 34) немного увеличится, и таким образом разгрузится упорный подшипник 60. Таким образом, надзабойным осевым нагрузкам противодействует контакт между поверхностями 82U и 84L дорожек 82 и 84 узла 80 дальнего от забоя упорного подшипника.

[0047] Во время работы забойного двигателя буровой раствор закачивают вниз через межтрубное пространство 97 корпуса приводного вала, и затем буровой раствор направляется в центральное отверстие 22 оправки 20 через каналы 99 для бурового раствора, выполненные в переходнике 92 приводного вала. Небольшая часть протекающего бурового раствора отклоняется через узел дальнего от забоя упорного подшипника 80 для обеспечения смазывания и охлаждения узла упорного подшипника 80 (и узла радиального подшипника 140 в случае его использования) и затем воссоединяется с основным потоком бурового раствора в центральном отверстии 22 оправки. Как в частности показано на фиг.3B, буровой раствор 150 протекает вниз из межтрубного пространства 97 корпуса приводного вала через кольцевое пространство 95 между переходником 92 приводного вала и корпусом 30 подшипниковой секции; затем вдоль границы раздела между контактными поверхностями 142A и 144A дорожек 142 и 144 радиального подшипника; затем вниз через верхнюю подшипниковую камеру 81 и вдоль радиальной границы раздела между нижней поверхностью 84L дорожки 84 верхнего упорного подшипника и верхней поверхностью 82U дорожки 82 нижнего подшипника; и наконец по меньшей мере через один проход 155 для бурового раствора, выполненный в стенке оправки 23, в центральное отверстие 22. Таким образом, по существу весь буровой раствор, отведенный через верхнюю подшипниковую камеру 81 для смазывания и охлаждения подшипникового узла 80, воссоединится с основным потоком бурового раствора в центральном отверстии 22 и протекает вниз к буровой коронке.

[0048] В непоказанном на чертежах дополнительном варианте реализации, в котором дорожка 84 подшипника не зафиксирована в осевом направлении относительно снабженного резьбой кольца 86, поток рабочей текучей среды через подшипниковый узел удерживает поверхности 82U и 84L вместе, и зазор образован между дорожкой 84 подшипника и снабженным резьбой кольцом 86, а не между дорожкой 84 и дорожкой 82 подшипника. Однако, работа данного узла будет иной, как описана выше.

[0049] Как указано выше, узел 140 радиального подшипника, показанный на фиг.2, 3A и 3B, является дополнительным. Согласно одному альтернативному варианту реализации снабженное резьбой кольцо 86 и опорное кольцо 110 радиального подшипника являются комбинированными и образуют одно целое. Согласно второму дополнительному варианту реализации компоненты узла 80 дальнего от забоя упорного подшипника по существу являются подобными описанным выше и показанным на фиг.2, 3A и 3B, за исключением того, что опорное кольцо 110 радиального подшипника, внутренняя дорожка 142 радиального подшипника и наружная дорожка 144 радиального подшипника удалены. Согласно данному дополнительному варианту реализации верхняя поверхность 86U снабженного резьбой кольца 86 сближена непосредственно с кольцевой опорной поверхностью 93 переходника 92 приводного вала, но работа подшипниковой секции 100 при действующей в направлении к забою и при действующей в направлении от забоя осевых нагрузках по существу подобна описанной выше в настоящей заявке. Согласно третьему дополнительному варианту реализации также удалено снабженное резьбой кольцо 86, а верхняя дорожка 84 упорного подшипника установлена на нижнем конце переходника 92 приводного вала.

[0050] В смазываемом буровым раствором надзабойном подшипниковом узле 80, показанном на фиг.2, 3A и 3B, передающие нагрузку поверхности (нижняя поверхность 84L дорожки 84 подшипника и верхняя поверхность 82U дорожки 82 подшипника) находятся в прямом контакте друг с другом, когда подшипниковая секция 100 работает над забоем, причем нижняя поверхность 84L совершает поворот относительно верхней поверхности 82U. Однако, данный вариант реализации приведен только в качестве примера, и могут быть использованы смазываемые буровым раствором подшипниковые узлы других типов без отступления от идеи и объема защиты настоящего изобретения. Например, вместо показанного на чертежах узла могут быть использованы подшипники со вставками из пол и кристаллического алмаза (PDC), имеющиеся в продаже в компании US Synthetic Bearings, г.Орем, штат Юта, как и подшипники с керамическими вставками, изготавливаемые компанией Ceradyne, Inc., г. Коста Меса, штат Калифорния.

[0051] Согласно другому дополнительному варианту реализации могут быть использованы смазываемые буровым раствором шарикоподшипники и дорожки, такие как смазываемые буровым раствором шарикоподшипники, имеющиеся в продаже в компании QA Bearing Technologies, Ltd., г. Эдмонтон, штат Альберта, и в компании QA Bearing Technologies (USA), Inc., r. Хьюстон, штат Техас. Не смотря на то, что эти альтернативные подшипники не обеспечивают такие же высокие допустимые статические нагрузки как имеющиеся в продаже смазываемые буровым раствором подшипники других типов, тем не менее указанные альтернативные подшипники могут обеспечить преимущество по сравнению с известными подшипниковыми устройствами на том основании, что они не требуют, чтобы изготовленное с жестким допуском разрезное кольцо содержало передающие нагрузку выступы (как в подшипниковой секции уровня техники, показанной на фиг.1).

[0052] Согласно дополнительным вариантам реализации радиальные подшипники 112 и 114 могут быть выполнены в форме подшипников со вставками из PDC или в форме шариковых подшипников.

[0053] Согласно дополнительным вариантам реализации узел 140 радиального подшипника может быть размещен ниже смазываемого буровым раствором узла 80 дальнего от забоя упорного подшипника, в отличие от варианта реализации, показанного на фиг.2, 3A и 3B.

[0054] Не смотря на то, что выше были описанный и показаны на чертежах предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, специалисты могут внести различные изменения без отступления от объема защиты или идеи настоящего изобретения, описанного в настоящей заявке. Варианты реализации, описанные в настоящей заявке, являются только примерами и не являются ограничениями. Могут быть сделаны различные изменения и модификации систем, устройств и способов, описанных в настоящей заявке, которые находятся в пределах объема защиты настоящего изобретения. Например, могут быть различными относительные размеры различных частей, материалы, из которых выполнены различные элементы, и другие параметры. Соответственно, объем защиты ограничивается не вариантами реализации, описанными в настоящей заявке, но только пунктами приложенной формулы, объем которых включает все эквиваленты предмета пунктов приложенной формулы.

1. Подшипниковая секция для забойного двигателя, содержащая:
удлиненную оправку, расположенную соосно с возможностью поворота в удлиненном цилиндрическом корпусе и имеющую верхний конец, нижний конец, наружную поверхность, проходящую от верхнего конца к нижнему концу, и центральное отверстие, проходящее от верхнего конца к нижнему концу;
кольцевую первую подшипниковую камеру, расположенную в радиальном направлении между оправкой и корпусом и имеющую нижний конец, образованный кольцевой опорной поверхностью, относящейся к корпусу, и верхний конец, образованный нижним концом цилиндрического переходника приводного вала, установленного в верхнем конце оправки; и
смазываемый буровым раствором узел упорного подшипника, расположенный в первой подшипниковой камере вплотную в осевом направлении к нижнему концу этой первой подшипниковой камеры и выполненный с возможностью выдерживания сжимающих нагрузок между кольцевой опорной поверхностью и кольцевым переходником приводного вала при действии осевого растяжения на указанную подшипниковую секцию;
кольцевой резервуар для масла, расположенный в радиальном направлении между оправкой и корпусом и проходящий в осевом направлении между верхним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, и нижним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, причем часть кольцевого резервуара для масла образует кольцевую вторую подшипниковую камеру, имеющую нижний конец, ограниченный кольцевым нижним выступом, относящимся к оправке, и верхний конец, ограниченный кольцевым верхним выступом, относящимся к корпусу; и
упорный подшипник, расположенный во второй подшипниковой камере и выполненный с возможностью выдерживания сжимающих нагрузок между верхним и нижним выступами при действии осевого сжатия на указанную подшипниковую секцию
причем
кольцевое пространство между переходником приводного вала и корпусом имеет сообщение через текучую среду с первой подшипниковой камерой и выполнено с обеспечением возможности протекания бурового раствора в эту первую подшипниковую камеру; и
по меньшей мере один проход, проходящий через оправку от первой подшипниковой камеры к центральному отверстию и выполненный с обеспечением возможности протекания бурового раствора от первой подшипниковой камеры в центральное отверстие.

2. Подшипниковая секция по п. 1, в которой смазываемый буровым раствором узел упорного подшипника содержит:
верхнюю дорожку подшипника, установленную без возможности поворота в нижнем конце переходника приводного вала; и
нижнюю дорожку подшипника, установленную без возможности поворота на кольцевой опорной поверхности, относящейся к корпусу.

3. Подшипниковая секция по п. 2, в которой:
верхняя дорожка подшипника имеет плоскую нижнюю поверхность, расположенную перпендикулярно оси оправки; а
нижняя дорожка подшипника имеет плоскую верхнюю поверхность, расположенную перпендикулярно оси оправки и выполненную с возможностью взаимодействия со стыкованием с нижней поверхностью верхней дорожки подшипника.

4. Подшипниковая секция по п. 3, в которой нижняя поверхность верхней дорожки подшипника и верхняя поверхность нижней дорожки подшипника содержат наваренный твердый сплав из износостойкого материала.

5. Подшипниковая секция по п. 4, в которой износостойкий материал содержит цементированный карбид.

6. Подшипниковая секция по п. 1, в которой смазываемый буровым раствором узел упорного подшипника содержит подшипники со вставками из поликристаллического алмаза.

7. Подшипниковая секция по п. 1, в которой смазываемый буровым раствором узел упорного подшипника содержит подшипники с керамическими вставками.

8. Подшипниковая секция по п. 1, в которой смазываемый буровым раствором узел упорного подшипника содержит шариковые подшипники.

9. Подшипниковая секция по п. 1, дополнительно содержащая узел радиального подшипника, расположенный в первой подшипниковой камере.

10. Подшипниковая секция по п. 9, в которой узел радиального подшипника содержит:
опорное кольцо радиального подшипника, расположенное соосно вокруг оправки;
цилиндрическую внутреннюю дорожку радиального подшипника, имеющую наружную цилиндрическую контактную поверхность, расположенную соосно вокруг опорного кольца радиального подшипника и установленную на нем без возможности поворота;
цилиндрическую наружную дорожку радиального подшипника, имеющую внутреннюю цилиндрическую контактную поверхность и соединенную с корпусом без возможности поворота, причем внутренняя цилиндрическая контактная поверхность взаимодействует со стыкованием с наружной цилиндрической контактной поверхностью внутренней дорожки радиального подшипника.

11. Подшипниковая секция по п. 9, в которой узел радиального подшипника содержит подшипники со вставками из поликристаллического алмаза.

12. Подшипниковая секция по п. 9, в которой узел радиального подшипника содержит шариковые подшипники.

13. Подшипниковая секция по п. 9, дополнительно содержащая:
кольцевой резервуар для масла, расположенный в радиальном направлении между оправкой и корпусом и проходящий в осевом направлении между верхним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, и нижним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, причем часть кольцевого резервуара для масла образует кольцевую вторую подшипниковую камеру, имеющую нижний конец, ограниченный кольцевым нижним выступом, относящимся к оправке, и верхний конец, ограниченный кольцевым верхним выступом, относящимся к корпусу; и
упорный подшипник, расположенный во второй подшипниковой камере и выполненный с возможностью выдерживания сжимающих нагрузок между верхним и нижним выступами при действии осевого сжатия на указанную подшипниковую секцию.

14. Подшипниковая секция для забойного двигателя, содержащая: удлиненную оправку, соосно расположенную с возможностью поворота в
удлиненном цилиндрическом корпусе и имеющая верхний конец, нижний конец, наружную поверхность, проходящую от верхнего конца к нижнему концу, и центральное отверстие, проходящее от верхнего конца к нижнему концу, причем цилиндрический корпус имеет внутреннюю поверхность;
кольцевую первую подшипниковую камеру, расположенную между оправкой и корпусом и имеющую нижний конец, ограниченный кольцевой опорной поверхностью, относящейся к корпусу, и верхний конец, ограниченный нижним концом цилиндрического переходника приводного вала, установленного в верхнем конце оправки;
смазываемый буровым раствором узел упорного подшипника, расположенный в первой подшипниковой камере вплотную в осевом направлении к нижнему концу этой первой подшипниковой камеры и выполненный с обеспечением возможности выдерживания сжимающих нагрузок между кольцевой опорной поверхностью и переходником приводного вала при действии осевого растяжения на указанную подшипниковую секцию;
кольцевой резервуар для масла, ограниченный оправкой и корпусом и проходящий между верхним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, и нижним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, причем часть кольцевого резервуара для масла образует кольцевую вторую подшипниковую камеру, имеющую нижний конец, ограниченный кольцевым нижним выступом, относящимся к оправке, и верхний конец, ограниченный кольцевым верхним выступом, относящимся к корпусу; и
упорный подшипник, расположенный во второй подшипниковой камере и выполненный с возможностью выдерживания сжимающих нагрузок между верхним и нижним выступами при действии осевого сжатия на указанную подшипниковую секцию;
причем:
кольцевое пространство между переходником приводного вала и корпусом имеет сообщение через текучую среду с первой подшипниковой камерой и выполнено с обеспечением возможности протекания бурового раствора в эту первую подшипниковую камеру; и
по меньшей мере один проход, проходящий через оправку от первой подшипниковой камеры к центральному отверстию и выполненный с обеспечением возможности протекания бурового раствора первой подшипниковой камеры в центральное отверстие.

15. Подшипниковая секция по п. 14, дополнительно содержащая узел радиального подшипника, расположенный в первой подшипниковой камере.

16. Подшипниковая секция по п. 15, в которой узел радиального подшипника содержит:
опорное кольцо радиального подшипника, расположенное соосно вокруг оправки;
цилиндрическую внутреннюю дорожку радиального подшипника, имеющую наружную цилиндрическую контактную поверхность, расположенную соосно вокруг опорного кольца радиального подшипника и установленную на нем без возможности поворота;
цилиндрическую наружную дорожку радиального подшипника, имеющую внутреннюю цилиндрическую контактную поверхность и установленную в корпусе без возможности поворота, причем внутренняя цилиндрическая контактная поверхность взаимодействует со стыкованием с наружной цилиндрической контактной поверхностью внутренней дорожки радиального подшипника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу осевого позиционирования подшипников на шейке вала. В способе осевого позиционирования подшипников 10, 11 на шейке 9 вала ротора установка осевого люфта ротора в картере 2 обеспечивается при закреплении промежуточного кольца 23 и двух подшипников 10, 11 при посадке с натягом таким образом, чтобы наружное кольцо 13а подшипника 10 принудительно перемещалось в осевом направлении относительно внутреннего кольца 14а подшипника 10 в пределах расстояния, определяющего требуемый осевой люфт.

Изобретение относится к винтовому компрессору с впрыском текучей среды. .

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в качестве насосов, вакуум-насосов и компрессоров холодильных машин медицинской и бытовой техники.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к техническим средствам для управления потоком бурового раствора, проходящим через скважинный инструмент, установленный в стволе скважины, проходящей через подземный пласт.

Изобретение относится к забойным двигателям и может быть использовано для бурения нефтяных, газовых и других скважин. Винтовой забойный двигатель состоит из двух секций - верхней и нижней, каждая из которых включает в свой состав винтовые рабочие органы, выполненные на базе многозаходного героторного механизма с внутренним циклоидальным зацеплением, шпиндель с выходным валом, установленным на осевой и радиальных опорах, шарнирный узел соединения ротора винтовых рабочих органов с выходным валом и каналы для прохода жидкости.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к универсальному переходнику для бурильного двигателя, имеющего провода или порты. Узел нижней части бурильной колонны содержит забойный двигатель, расположенный на бурильной колонне и имеющий ротор и статор, причем в роторе выполнено первое отверстие, шпиндель, расположенный снизу от скважинного двигателя, в котором выполнено второе отверстие, вал, в котором выполнено третье отверстие и который имеет первый и второй концы, причем первый конец соединен с ротором посредством первого универсального переходника, при этом второй конец соединен со шпинделем посредством второго универсального переходника, и внутренний стержень, расположенный в третьем отверстии вала, причем внутренний стержень имеет внутренний проход и имеет третий и четвертый концы, при этом третий конец герметизирует сообщение внутреннего прохода с первым отверстием ротора, а четвертый конец герметизирует сообщение внутреннего прохода со вторым отверстием шпинделя.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, и может быть использовано при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин винтовыми героторными гидравлическими двигателями.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин гидравлическими забойными двигателями (ГЗД), а именно к способам контроля режима работы ГЗД в забойных условиях.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к забойным двигателям для бурения скважин. Шпиндель включает корпус, дроссель и вал со сквозным осевым каналом, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения в пределах гарантированного люфта.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в составе забойного двигателя. .

Изобретение относится к устройствам приводов вращения, размещаемых в скважине, и может быть использовано в гидравлических героторных винтовых двигателях и турбобурах.

Изобретение относится к области машиностроения и используется при обкатке и испытаниях гидравлического забойного двигателя (ГЗД). .

Изобретение относится к области машиностроения и используется для обкатки и испытания гидравлического забойного двигателя (ГЗД). .

Группа изобретений относится к области бурения скважин, а именно к системам компенсации давления для подшипниковых узлов с масляным уплотнением. Подшипниковая секция забойного двигателя содержит удлиненный шпиндель, расположенный коаксиально с удлиненным цилиндрическим корпусом, имеющим продольную ось, и с возможностью поворота в нем. Шпиндель имеет внешнюю поверхность, а корпус имеет внутреннюю поверхность. Подшипниковая секция дополнительно содержит кольцевой масляный резервуар, расположенный в радиальном направлении между внешней поверхностью шпинделя и внутренней поверхностью корпуса и проходящий в осевом направлении между верхним поворотным уплотнением и нижним поворотным уплотнением, каждое из которых расположено в радиальном направлении между шпинделем и корпусом, причем частью масляного резервуара образована кольцевая камера подшипника; компенсационную систему для компенсации давления масла, содержащую: цилиндрическую гильзу, имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность и внешнюю цилиндрическую поверхность и расположенную коаксиально с внешней цилиндрической поверхностью шпинделя в области, расположенной в осевом направлении над камерой подшипника, причем гильза соединена без возможности поворота с корпусом с образованием кольцевой поршневой камеры между внешней цилиндрической поверхностью гильзы и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, при этом шпиндель выполнен с возможностью поворота относительно гильзы, а компенсационная система дополнительно содержит: круговой выступ, выполненный на нижнем конце гильзы, соединяющий указанную гильзу с корпусом и содержащий нефтепроводный канал, обеспечивающий возможность прохода через него масла, радиальный подшипник, расположенный между внутренней цилиндрической поверхностью гильзы и внешней цилиндрической поверхностью шпинделя; и кольцевой поршень, расположенный в поршневой камере без возможности поворота и выполненный с возможностью перемещения в ней в осевом направлении и содержащий внутреннюю поверхность, взаимодействующую с внешней поверхностью гильзы с обеспечением уплотнения, и внешнюю поверхность, взаимодействующую с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса с обеспечением уплотнения. Обеспечивается радиальная опора шпинделя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, в частности к осцилляторам для бурильной колонны, предназначенным для создания гидромеханических импульсов, воздействующих на бурильную колонну. Осциллятор содержит героторный винтовой гидравлический двигатель, включающий статор и расположенный внутри него ротор, и клапан, клапанные элементы которого взаимодействуют, совместно образуя переменное проходное сечение для текучей среды через клапан. Осциллятор содержит плунжерный модуль, трансмиссионный вал, радиально-упорную опору вращения и генератор гидромеханических импульсов, содержащий корпус, размещенную внутри корпуса оправку, элементы для передачи крутящего момента между корпусом и оправкой, пружинный модуль между корпусом и оправкой, упорную втулку между верхним упорным торцом корпуса и пружинным модулем, кольцевой поршень с уплотнениями, установленный между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оправки, реагирующий на давление текучей среды, а также содержащий уплотнения во входной части между корпусом и оправкой и камеру для рабочей жидкости-масла, ограниченную уплотнениями во входной части корпуса и уплотнениями кольцевого поршня между корпусом и оправкой, и упорное кольцо, установленное на внутреннем трубчатом элементе, составляющем нижнюю часть оправки. Вращательный привод для передачи момента между оправкой и корпусом при продольном перемещении относительно друг друга снабжен ударным кольцом, установленным в оправке с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки. Повышается ресурс и надежность осциллятора, снижаются силы трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшаются крутильные напряжения в бурильной колонне при наклонно-направленном бурении, снижается вероятность прихвата бурильной колонны, обеспечивается возможность приложения осевой нагрузки на осциллятор при работе гидромеханическим ясом для освобождения от прихвата, повышается ресурс долота и скорость проходки скважины. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области бурения скважин и, более конкретно, к способу изготовления статора забойного двигателя. Способ изготовления статора для забойного двигателя включает в себя создание шпинделя 506, имеющего наружную геометрию, комплементарную с необходимой внутренней геометрией статора, и наложение гибкого рукава поверх шпинделя 506. Кроме того, создают трубу 502 статора, имеющую внутреннюю поверхность, и связывающее вещество наносят на внутреннюю поверхность трубы 502 статора. Гибкий рукав и шпиндель 506 устанавливают в трубу 502 статора и армирующий материал 510 вводят в трубу 502 статора для заполнения пространства между гибким рукавом и трубой 502 статора. Армирующий материал 510 отверждается и служит для связывания армирующего материала 510 с гибким рукавом и трубой 502 статора. Изобретение направлено на экономически эффективное изготовление забойных двигателей и его компонентов. 16 з.п. ф-лы, 22 ил.

Группа изобретений относится к клапанам, используемым при бурении скважин, к компоновкам низа бурильной колонны и к способам избирательного приведения в действие забойного двигателя. Технический результат заключается в повышении надежности и точности управления работой забойного двигателя. Клапан, используемый при бурении скважин, содержит цилиндр, имеющий внутреннее пространство с круглым поперечным сечением, впускное отверстие, выпускное отверстие и перепускное отверстие, первый диск, размещенный в цилиндре с возможностью вращения и имеющий дроссельное отверстие, и второй диск, размещенный в цилиндре с возможностью вращения, прижатый к первому диску для выборочного образования уплотнения и имеющий дроссельное отверстие. Второй диск соединен с ротором в двигателе, а выпускное отверстие сообщено с двигателем для подачи текучей среды в двигатель для его работы. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области бурения. Способ изготовления вставки статора для забойного двигателя, в котором обеспечивают шпиндель, имеющий наружную геометрию, комплементарную с необходимой внутренней геометрией статора; осуществляют наложение гибкого рукава поверх шпинделя; устанавливают гибкий рукав и шпиндель в форму; осуществляют ввод армирующего материала в форму для заполнения пространства между гибким рукавом и формой; отверждают армирующий материал для связывания армирующего материала с гибким рукавом; удаляют отвержденный армирующий материал и гибкий рукав из формы; таким образом получая статор. Обеспечивается быстрота замены статора в полевых условиях. 23 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к забойным средствам бурения скважин. Объемный забойный двигатель содержит корпус с продольными подводящими каналами, установленный в полости корпуса с возможностью вращения вал, имеющий полуцилиндрические участки, скользяще контактирующие с корпусом, и центральный канал, посредством боковых радиальных отверстии сообщающийся с полостью корпуса. Продольные подводящие каналы выполнены разделяясь выходящими в полость корпуса направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков. Боковые радиальные отверстия проведены между полуцилиндрическими участками, по ходу вращения вала выходящими в центральный канал, где жестко закреплена перегородка формой «S», состоящая из частей, развернутых между собой по кругу, вогнутые поверхности которых обращены в боковые радиальные отверстия. Обеспечивается рост величины крутящего момента на валу за счет полного использования потенциальной энергии промывочной жидкости. 2 ил.
Наверх