Турбобур



Турбобур
Турбобур

 


Владельцы патента RU 2610490:

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

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям. Турбобур содержит корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении. Уступы на роторе выполнены имеющими зазор с корпусом. Между уступами расположены выдвинутые относительно них в сторону корпуса полуцилиндрические участки, внешней стороной скользяще контактирующие с внутренней стенкой корпуса. Уступы и полуцилиндрические участки разделены выпуклыми поверхностями наружу. Обеспечивается достижение стабильно высоких значений крутящего момента и частоты вращения ротора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям.

Известен забойный двигатель, содержащий корпус, размещенный внутри него ротор, кольцевую полость между ними, подводящие каналы. Патент Российской Федерации №2155851, кл. E21B 4/02, 2000.

Конструкция забойного двигателя не обеспечивает достижение высоких значений энергетических характеристик из-за потерь давлений рабочей жидкости в системе подачи.

Прототипом изобретения выбран турбобур, содержащий корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении. Патент Российской Федерации №2135729, кл. E21B 4/02, 1999.

Недостатки прототипа: неполное использование потенциальной энергии воздействия скоростного напора рабочей жидкости на ротор, присутствие гидродинамических помех вращению ротора в виде сжимающих давлений рабочей жидкости, приложенных к поверхности ротора в направлении центра, что совокупно снижает энергетические характеристики турбобура, отсюда - надежность его работы.

Задача изобретения - повышение надежности работы турбобура.

Технический результат - достижение стабильно высоких значений крутящего момента и частоты вращения ротора путем максимального использования потенциальной энергии рабочей жидкости и уменьшения гидродинамических помех вращательному движению ротора.

Результат достигается тем, что в турбобуре, содержащем корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении, согласно изобретению уступы на роторе выполнены имеющими зазор с корпусом, между уступами расположены выдвинутые относительно них в сторону корпуса полуцилиндрические участки, внешней стороной скользяще контактирующие с внутренней стенкой корпуса, при этом уступы и полуцилиндрические участки разделены выпуклыми поверхностями кнаружи.

Совокупностью отличительных признаков изобретения обеспечивается одновременное приложение ударно скоростного напора рабочей жидкости на уступы и на полуцилиндрические участки, где сила давления значительно увеличивается, в полости между корпусом и ротором в силу наличия уступов появляется водоворотная зона, которая характеризуется повышенной пульсацией скоростей и давлений, и наибольший вектор деформированной эпюры осредненных скоростей смещается в сторону корпуса, направленный в полуцилиндрические участки ротора ближе к внешней стороне, удлинением плеча сил крутящего момента и достижением максимального использования энергии скоростного напора рабочей жидкости.

Отличительный признак - уступы и полуцилиндрические участки разделены выпуклыми поверхностями кнаружи, при вращении ротора на этих поверхностях образуется безотрывная транзитная струя, позволяющая уменьшить величину окружной поперечной силы прижатия ротора к центру, тем самым помех его вращению в полости корпуса.

Существенные признаки изобретения имеют причинно-следственную связь, обеспечивают решение поставленной задачи и достижение технического результата.

На фигуре изображен турбобур в поперечном сечении.

Турбобур содержит корпус 1 с подводящими каналами 2, в полости корпуса 1 размещен ротор 3, жестко посаженный на вал 4. На роторе 3 выполнены уступы 5 и выдвинутые относительно них в сторону корпуса 1 полуцилиндрические участки 6, внешней стороной скользяще контактирующие с внутренней стенкой корпуса 1. При этом уступы 5 и полуцилиндрические участки 6 разделены выпуклыми поверхностями 7 кнаружи.

Турбобур работает следующим образом. При подаче потоки рабочей жидкости через подводящие каналы 2 корпуса 1 поступают в полость последнего, и одновременным приложением ударно скоростного напора на уступы 5 и на полуцилиндрические участки 6 приводят во вращательное движение ротор 3 с валом 4. Корпус 1 не вращается. При этом наибольшую ударную нагрузку рабочей жидкости воспринимают части полуцилиндрических участков 6, расположенные ближе к корпусу, этим создаются условия для повышения значения крутящего момента и частоты вращения. Внутренние гидродинамические помехи вращательному движению ротора 3 снижаются присутствием выпуклых поверхностей 7, кнаружи, что также способствует максимальному использованию потенциальной энергии рабочей жидкости.

Эксперименты, проведенные с целью исследование энергетических характеристик опытного образца предлагаемого изобретением турбобура наружным диаметром 195 мм, на буровом стенде, оснащенном контрольно-измерительными приборами и возможностью визуального наблюдения при замедленной съемке за силовым взаимодействием рабочей жидкости и ротора, показали, что конструкция работоспособна, при малой габаритной длине (1,6-2,2 м) и расходе рабочей жидкости 280-340 л/мин, численные значения крутящего момента и частоты вращения выше, чем у серийных турбобуров соответствующего диаметра.

Турбобур, содержащий корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении, отличающийся тем, что уступы на роторе выполнены имеющими зазор с корпусом, между уступами расположены выдвинутые относительно них в сторону корпуса полуцилиндрические участки, внешней стороной скользяще контактирующие с внутренней стенкой корпуса, при этом уступы и полуцилиндрические участки разделены выпуклыми поверхностями наружу.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области бурения. Устройство для использования в скважине, содержащее статор, включающий винтовой зуб, имеющий профиль, сформированный вдоль внутренней поверхности статора; и ротор, размещенный в статоре и включающий винтовой зуб, имеющий профиль, сформированный на наружной поверхности ротора, причем профиль винтового зуба ротора выполнен асимметричным и винтовой зуб ротора включает первую сторону и вторую сторону так, что геометрия первой стороны образует поверхность нагружения, а геометрия второй стороны образует поверхность уплотнения.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине. Компоновка гидравлического забойного двигателя содержит винтовой двигатель, имеющий ближний конец и дальний конец и содержащий статор и ротор.

Группа изобретений относится к области бурения скважин. Сборка бурового снаряда, который содержит сборку забойного двигателя, содержащую верхний переводник, содержащий бурт, имеющий первый внутренний диаметр вблизи дистального конца верхнего переводника, и рабочую пару, содержащую винтовой двигатель, имеющий статор и ротор, выполненные с возможностью эксцентрического вращения при прохождении бурового раствора через двигатель и имеющие ближний конец и дистальный конец, ближний конец статора прикреплен к дистальному концу верхнего переводника; зацепление ротора, содержащее вал, имеющий ближний конец и дистальный конец и эксцентрически вращающийся посредством трансмиссии эксцентриковой передачи ротора; дистальный конец вала напрямую или опосредованно прикреплен к ближнему концу ротора; а вал проходит от дистального конца зацепления ротора в верхний переводник на расстоянии мимо бурта, при том что по меньшей мере часть вала, проходящая мимо бурта, имеет внешний диаметр меньше, чем первый внутренний диаметр бурта; ближний конец вала имеет эффективный внешний диаметр, больший, чем первый внутренний диаметр, и/или прикреплен к сборному зацеплению ротора, содержащему одну или более деталей, которые имеют эффективный внешний диаметр, больший, чем первый внутренний диаметр; по меньшей мере, одно устройство, расположенное между ближним концом и дистальным концом вала зацепления ротора, которое выполнено с возможностью ограничения радиального и/или тангенциального перемещения вала зацепления ротора и с помощью трансмиссии через вал для ограничения радиального и/или тангенциального перемещения ротора; внешний вал двигателя, напрямую или опосредованно прикрепленный к ближнему концу ротора; буровое долото, напрямую или опосредованно прикрепленное к дистальному концу внешнего вала двигателя.

Группа изобретений относится к области бурения. Генератор мощности содержит: корпус, имеющий продольную ось; ротор, расположенный в корпусе и выполненный с возможностью вращения в основном вокруг продольной оси в первом направлении относительно корпуса в ответ на подачу жидкости в генератор мощности; выходной вал, по меньшей мере частично размещенный внутри корпуса и соединенный с ротором; и антиреверсный подшипник, расположенный радиально между выходным валом и корпусом и выполненный с возможностью поддерживать выходной вал внутри корпуса и обеспечивать вращение выходного вала в первом направлении, но оказывать сопротивление вращению выходного вала во втором направлении, противоположном первому направлению по продольной оси относительно корпуса.

Изобретение относится к приводам вращения, размещаемым в скважине, в частности размещаемым внутри винтового героторного гидравлического двигателя. Карданный вал содержит вал с продольной осью и две полумуфты.

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.

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.

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.

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

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.
Наверх