Объемный забойный двигатель


 


Владельцы патента RU 2581856:

Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческий центр "Алмас" (KZ)

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.

 

Изобретение относится к области горного дела, а именно к забойным средствам бурения скважин.

Известен объемный забойный двигатель, содержащий корпус, в полости которого расположен вращающийся вал с прикрепленными к нему лопастями формой полуцилиндра. Патент Российской Федерации №2220270, кл. 7Е21В 4/02, 2001.

В объемном забойном двигателе вал приводится во вращение силой воздействия скоростного напора промывочной жидкости на лопасти полуцилиндрической формы, чего недостаточно для достижения высоких значений крутящего момента при ограниченных расходах промывочной жидкости.

Прототипом выбран объемный забойный двигатель, содержащий 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 отверстий сообщающийся с полостью корпуса. Патент Республики Казахстан №28039, кл. Е21В 4/02, 2013.

В прототипе, хотя и в создании крутящего момента на валу кроме скоростного напора промывочной жидкости участвует еще и сила веса последней, однако полное использование потенциальной энергии промывочной жидкости не обеспечивается ввиду отсутствия роста давлений в полости корпуса, что является причиной снижения эффективности работы объемного забойного двигателя.

Задача изобретения - повышение эффективности работы объемного забойного двигателя.

Технический результат - рост величины крутящего момента на валу за счет полного использования потенциальной энергии промывочной жидкости.

Это достигается тем, что в объемном забойном двигателе, содержащем 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 отверстий сообщающийся с полостью корпуса, согласно изобретению, 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.

Отличительные признаки изобретения - продольные подводящие каналы выполнены разделяясь выходящими в полость корпуса направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков, обеспечивается увеличение площади приложения скоростного напора промывочной жидкости на внутренние стенки полуцилиндрических участков по высоте и окружности вала, происходит торможение потока промывочной жидкости у внутренней стенки, и появлением нарастающего давления, движущегося от нее в сторону продольных подводящих каналов, на поверхности вала создается реактивная сила, направленная по вращению, чем суммарно со скоростным напором и нарастающим давлением промывочной жидкости достигается рост величины крутящего момента на валу.

Совокупностью отличительных признаков изобретения являются боковые радиальные отверстия, которые 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, осуществляется соединение потоков промывочной жидкости в боковых радиальных отверстиях, и в зоне их соединения, впереди внешней стенки полуцилиндрических участков по вращению произойдет местное снижение напора промывочной жидкости, с последующим увеличением напора потока по течению в боковых радиальных отверстиях, силой воздействующего на вогнутые поверхности перегородки, и образуя дополнительный крутящий момент в центральном канале вала.

Таким образом, созданием нарастающего давления промывочной жидкости в полости корпуса вокруг вала и расширением площади приложения, перераспределением ее значений, наибольших у внутренней стенки полуцилиндрических участков, наименьших впереди внешней стенки по вращению, образованием реактивной силы вращения и дополнительного крутящего момента в центральном канале вала, обеспечиваются решение задачи изобретения и достижение технического результата.

На фиг. 1 показан общий вид объемного забойного двигателя, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Объемный забойный двигатель содержит корпус 1 с продольными подводящими каналами разделяясь 2 и 3 выходящими в полость корпуса 1, где установлен на опорах скольжения 4 и 5 с возможностью вращения вал 6, имеющий полуцилиндрические участки 7 скользяще контактирующие с корпусом 1 и центральный канал 8, посредством боковых радиальных отверстий 9 сообщающийся с полостью корпуса 1.

При этом продольные подводящие каналы 2 и 3 выполнены выходящими в полость корпуса 1 направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков 7, между ними проведены боковые радиальные отверстия 9 по ходу вращения вала выходящими в центральный канал 8, где жестко закреплена перегородка 10 формой «S», состоящая из частей, развернутых между собой по кругу, вогнутые поверхности которых обращены в боковые радиальные отверстия 9.

Объемный забойный двигатель работает следующим образом. Поток промывочной жидкости по продольным подводящим каналам 2 и 3 поступает в полость корпуса 1 направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков 7. При этом силой скоростного напора и нарастающим давлением потоков промывочной жидкости из-за торможения у внутренней стенки полуцилиндрических участков 7, вал 6 на опорах скольжения 4 и 5 приводится во вращательное движение.

Далее потоки промывочной жидкости с нарастающим давлением в направлении, обратном вращению вала, поступают в боковые радиальные отверстия 9, где в зоне их соединения перед входом в боковые радиальные отверстия 9 происходят снижения давлений, что уменьшает гидравлические сопротивления вращению вала 6.

В дальнейшем, при движении потоков промывочной жидкости по боковым радиальным отверстиям 9 произойдет рост давлений, выходом в центральный канал 8 и приложением скоростного напора на вогнутые стенки перегородки 10 формой «S», состоящей из частей, развернутых между собой по кругу, появляется дополнительный крутящий момент на валу 6.

Отработанный поток промывочной жидкости по центральному каналу 8, создавая реактивный крутящий момент в направлении вращению вала 6 выходит на забой скважины или в следующую секцию (не показаны) объемного забойного двигателя.

Опытный образец объемного забойного двигателя, изготовленный диаметром корпуса 108 мм в соответствии с существенными признаками изобретения, в ходе лабораторных экспериментов показал, что при расходах промывочной жидкости 120-180 л/мин величина крутящего момента у него заметно выше, чем у прототипа.

Объемный забойный двигатель, содержащий 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, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

Группа изобретений относится к клапанам, используемым при бурении скважин, к компоновкам низа бурильной колонны и к способам избирательного приведения в действие забойного двигателя.

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.

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.

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.

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.

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 гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, и может быть использовано при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин. Забойный двигатель содержит трубчатый корпус, размещенный внутри него многозаходный винтовой героторный механизм, включающий статор с обкладкой из эластомера и установленный в статоре ротор, и шпиндельную секцию, включающую вал, установленный на осевой опоре, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника, а также на верхней и нижней радиальных опорах скольжения, состоящих из наружной и внутренней втулок, размещенных в корпусе шпиндельной секции, и, соответственно, на валу шпиндельной секции. Вал шпиндельной секции скреплен на входе приводным валом с ротором, а на выходе скреплен с долотом. Двигатель снабжен верхним ловильным устройством, состоящим из вала, упора и гайки, и нижним ловильным устройством, выполненным в виде ловильной втулки с наружным буртом, упорного кольца и резьбового переводника. Верхнее ловильное устройство скреплено с верхней частью ротора героторного винтового механизма, а нижнее ловильное устройство установлено на валу шпиндельной секции между внутренней втулкой нижней радиальной опоры скольжения и осевой опорой, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника. Вал шпиндельной секции и ловильная втулка нижнего ловильного устройства с ловильным буртом жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы. Упорное кольцо выполнено разъемным и установлено внутри корпуса шпиндельной секции между направленными друг к другу торцами резьбового переводника и наружного кольца упорно-радиального многорядного подшипника. Ловильный бурт в ловильной втулке расположен между внутренним кольцом упорно-радиального многорядного подшипника и указанным упорным кольцом. Диаметр ловильного бурта ловильной втулки превышает диаметр отверстия упорного кольца. Диаметр отверстия нижней радиальной опоры скольжения превышает диаметр ловильной втулки. Обеспечивается снижение аварийности, повышение ресурса и надежности двигателя, точности проходки скважины, темпа набора параметров кривизны скважины и проходимости. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к области винтовых забойных двигателей и насосов. Компоновка гидравлического забойного двигателя содержит объемный или винтовой забойный двигатель, имеющий впускной конец и выпускной конец. Двигатель содержит статор и ротор, при этом поверхность статора выполнена из гибкого материала для обеспечения образования уплотнения между входящими в контакт поверхностями ротора и статора; по меньшей мере одно устройство, расположенное между статором и ротором вблизи, по меньшей мере, одного из впускного конца и выпускного конца, причем указанное устройство выбрано из группы, включающей блок колеса, содержащий колесо, прикрепленное к ротору; неподвижно закрепленную вставку, установленную внутри статора; поршневую компоновку, содержащую множество поршней, соединенных со статором; и прецессионное устройство, содержащее зубчатое колесо, соединенное с ротором, при этом указанное по меньшей мере одно устройство ограничивает радиальное и/или тангенциальное перемещение ротора относительно статора. Обеспечивается регулирование положения ротора относительно статора. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к винтовым героторным гидромашинам. Винтовая гидромашина содержит статор, представляющий собой трубчатый корпус 10 с закрепленной в нем обкладкой 6 из упругоэластичного материала с внутренними винтовыми зубьями 5. Внутри статора эксцентрично расположен ротор 2 с наружными винтовыми зубьями 1, число которых на единицу меньше числа зубьев 5 обкладки 6. Ходы винтовых зубьев 5 и 1 обкладки 6 и ротора 2 пропорциональны их числам зубьев. Вершины зубьев 5 обкладки 6 статора имеют смещение навстречу наибольшему давлению текучей среды, действующему при работе гидромашины. Срединные оси 7 профилей зубьев 5 имеют наклон в ту же сторону. Изобретение направлено на увеличение рабочего момента и КПД гидромашины, применяемой в рабочем режиме двигателя, и рабочего давления и КПД при работе в качестве насоса, на увеличение надежности запуска гидромашины после остановки ее в скважине и на увеличение долговечности гидромашины. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к винтовым героторным гидромашинам, применяемым в качестве винтовых двигателей, вращение ротора с долотом в которых осуществляется насосной подачей текучей среды, для бурения нефтяных и газовых скважин, а также в качестве винтовых насосов для добычи нефти, мультифазных насосов для перекачки газожидкостных смесей и может быть использовано для винтовых двигателей или насосов общего назначения. Винтовая гидромашина содержит статор с внутренними винтовыми зубьями, облицованными упругоэластичным материалом, например резиной, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора. Ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев. Шаг зубьев ротора равен шагу зубьев статора, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев. Зубья ротора и/или статора на своем протяжении имеют гармоническое изменение угла наклона винтовой линии. Развертка одного витка одноименных точек поверхностей зубьев на плоскости, например, вершин зубьев, представляет собой равноудаленные на шаг зубьев в направлении оси гидромашины вытянутые синусоиды. Длина синусоид кратна одному их периоду и, по меньшей мере, равна ему, а их амплитуда составляет 0,001-0,25 радиальной высоты зубьев. В режиме работы двигателя обеспечивается повышение эффективности бурения. Увеличивается надежность запуска гидромашины после остановки ее в скважине. Увеличивается долговечность гидромашины при работе как в качестве двигателя, так и насоса. 9 ил.
Наверх