Редуктор забойного двигателя
Владельцы патента RU 2723803:
Общество с ограниченной ответственностью "Новобур" (RU)
Изобретение относится к технике для бурения скважин, а именно к редукторам забойных двигателей. Редуктор забойного двигателя содержит корпус, ведущий и ведомый валы с центральным каналом, опорные узлы валов, редуцирующий узел, поршневой компенсатор, торцевые сальники и переводники. Корпус выполнен с наружными продольными пазами, в которые помещены токопроводящие жилы, и окружен составным защитным кожухом, образованным обечайкой и пластинами соответственно в верхней и нижней частях корпуса. В переводниках выполнены осевые отверстия, через которые выведены концы токопроводящих жил. Обеспечивается расширение функциональных возможностей редуктора в составе электробура и улучшение качества бурения скважин. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к технике для бурения скважин с применением забойного двигателя, а именно к устройствам для передачи вращения от забойного двигателя к долоту.
На практике для этой цели широко применяются редукторы с планетарной передачей, которые обеспечивают передачу большого крутящего момента, изменяющийся в широких пределах коэффициент передачи числа оборотов и высокий коэффициент полезного действия.
Известен планетарный редуктор, содержащий заполненный маслом корпус, в котором жестко установлено зубчатое коронное колесо, водило с размещенными по его периферии сателлитами, взаимодействующими с коронным колесом, вал с солнечным колесом, которое взаимодействует с сателлитами, и выходной вал (Пат. на ПМ №138882 РФ, Е21В 19/06, 2014).
Известен также редуктор забойного двигателя, содержащий солнечное и коронное колеса, водило с радиальными пазами и сателлиты с упорами, размещенными во вкладышах, которые установлены в радиальных пазах водила, причем сопряженные с вкладышами поверхности водила имеют форму цилиндрических поверхностей, оси которых перпендикулярны оси редуктора (А.с. №943385 СССР, Е21В 4/00, 1982).
Кроме того, известен редуктор забойного двигателя, содержащий солнечное колесо, коронное колесо, водило и сателлиты, расположенные группами в кольцевом пространстве между колесами на минимально возможном расстоянии между осями в группе (А.с. №943385 СССР, Е21В 4/00, 1982).
Наряду с перечисленными редукторами с цилиндрическими зубчатыми колесами применяются редукторы с коническими зубчатыми колесами.
Так, известен редуктор забойного двигателя с планетарной передачей, в которой шестерни сателлитов выполнены коническими, опорами сателлитов служат шариковые подшипники, а ведомый вал имеет центральный канал (А.с. СССР №123486, класс 5а 14/20). Помимо него известен редуктор забойного двигателя с косозубой зубчатой планетарной передачей с четырьмя или более рядами зацепления, имеющей ведущий вал с зубчатыми венцами с правым и левым направлениями наклона зубьев в разных рядах, образующими с зубчатыми венцами сателлитов и коронных колес ряды зацепления, охватываемые одним водилом (Пат. №2407878 РФ, Е21В 4/02, 2010).
Наибольшее число общих признаков с заявляемым имеет принятый за прототип редуктор забойного двигателя, содержащий маслонаполненный корпус с отверстием и обратным клапаном, ведущий и ведомый вал с центральным каналом, опорные узлы валов, редуцирующий узел, поршневой компенсатор, торцевые сальники и переводники (Пат. №2021462 РФ, Е21В 4/00, 1994).
Общим недостатком рассмотренных редукторов забойных двигателей, в том числе принятого за прототип, является отсутствие в них токопроводящих жил, которые необходимы при использовании редуктора в составе электробура для подачи электропитания от электродвигателя к регулируемому роторному отклонителю с наддолотным электронным блоком и передачи на поверхность геофизических и технологических параметров процесса электробурения.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей редуктора забойного двигателя для улучшения качества бурения скважин.
Поставленная задача решается тем, что в редукторе забойного двигателя, содержащем маслонаполненный корпус с отверстием и обратным клапаном, ведущий и ведомый вал с центральным каналом, опорные узлы валов, редуцирующий узел, поршневой компенсатор, торцевые сальники и переводники,
согласно изобретению, корпус выполнен с наружными продольными пазами, в которых размещены токопроводящие жилы, и окружен составным защитным кожухом, при этом в переводниках выполнены осевые отверстия, через которые выведены концы токопроводящих жил.
Составной защитный кожух, перекрывающий продольные пазы, образован обечайкой в верхней части корпуса и пластинами в его нижней части.
На фиг. 1 схематично изображен заявляемый редуктор забойного электродвигателя, поделенный для лучшего понимания на две части; на фиг. 2, 3 и 4 - сечения А-А, Б-Б и В-В фиг. 1; на фиг. 5 - редуцирующий узел фиг. 1.
Редуктор забойного двигателя содержит корпус 1, герметично соединенные между собой ведущий 2 и ведомый валы 3 с центральным каналом 4, установленные в опорных узлах 5 и 6, поршневой компенсатор 7, торцовые сальники 8, 9 и редуцирующий узел (фиг. 1, 5). На корпусе 1 проточены наружные продольные пазы 11, в которые уложены токопроводящие жилы 12 (фиг. 2, 3 и 4). Для предупреждения повреждения жил 12 к корпусу 1 присоединен с помощью винтов и сварки составной защитный кожух, представляющий собой обечайку 13 в верхней, то есть расположенной ближе к наземной поверхности части корпуса (фиг. 4), и пластины 14 в нижней части корпуса (фиг. 2, 3). В переводниках 15 выполнены осевые отверстия 16, через которые выведены концы токопроводящих жил 12 для соединения с электродвигателем вверху и с регулируемым роторным отклонителем внизу, оснащенным наддолотным электронным блоком (не показаны). Корпус 1 заполнен маслом через отверстие 17 и снабжен обратным клапаном 18.
В качестве редуцирующего узла применена планетарная передача с двумя рядами зацепления, содержащая солнечное зубчатое колесо 19 на ведущем валу 2, жестко установленное в корпусе 1 зубчатое коронное колесо 20, водило 21, фиксирующее оси 22 двух рядов шестерен - сателлитов 23 и взаимодействующее с ведомым валом 3. Муфта 24 соединяет вал электродвигателя (не показан) с ведущим валом 2 редуцирующего узла. Специалисту в данной области должно быть понятно, что конструкция редуцирующего узла может отличаться от описанной выше и сама по себе не является предметом заявляемого технического решения.
При бурении редуктор встраивается между электродвигателем и регулируемым роторным отклонителем и присоединяется к ним посредством переводников 15, при этом концы токопроводящих жил 12 вставляются в колодки штепсельных разъемов (не показаны) названных устройств.
Заявляемый редуктор забойного двигателя работает следующим образом. Вращение от вала электродвигателя сообщается через муфту 24 ведущему валу 2 редуктора. Установленное на ведущем валу 2 солнечное зубчатое колесо 19 взаимодействует с шестернями - сателлитами 23, размещенными на осях 22, которые закреплены в водиле 21 (фиг. 1, 5). В результате шестерни - сателлиты 23 приводятся во вращение относительно осей 22 и синхронно входят в зацепление с неподвижным зубчатым коронным колесом 20. От шестерен - сателлитов 23 вращение передается на водило 21, от него - к ведомому валу 3. За счет заполнения корпуса 1 маслом происходит непрерывная смазка взаимодействующих зубчатых колес, что предотвращает их износ и повышает надежность работы редуцирующего узла и редуктора в целом. Отношение частоты вращения ведомого вала 3 к частоте вращения ведущего вала 2 зависит от соотношения числа зубьев на шестернях-сателлитах 23 и коронном колесе 20. От ведомого вала 3 вращение передается к валу регулируемого роторного отклонителя и далее - к буровому долоту. Одновременно с вращением ведущего 2 и ведомого валов 3 по их центральному каналу 4 движется буровой раствор, попадающий затем в регулируемый роторный отклонитель. В нем часть потока бурового раствора приводит в действие механизм, управляющий положением бурового долота, а основной поток бурового раствора попадает в долото и вращает его (не показано). По токопроводящим жилам 12, проложенным снаружи корпуса 1 редуктора, подается электропитание на исполнительные элементы регулируемого роторного отклонителя; эти же жилы 12 служат каналами для передачи от наддолотного электронного блока на поверхность в реальном масштабе времени таких технологических параметров, как обороты долота, осевая нагрузка на долото, уровень вибрации. Благодаря заявляемому редуктору забойного электродвигателя повышается качество бурения скважин.
1. Редуктор забойного двигателя, содержащий маслонаполненный корпус с отверстием и обратным клапаном, ведущий и ведомый валы с центральным каналом, опорные узлы валов, редуцирующий узел, поршневой компенсатор, торцевые сальники и переводники, отличающийся тем, что корпус выполнен с наружными продольными пазами, в которых размещены токопроводящие жилы, и окружен составным защитным кожухом, при этом в переводниках выполнены осевые отверстия, через которые выведены концы токопроводящих жил.
2. Редуктор забойного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что составной защитный кожух, перекрывающий продольные пазы, образован обечайкой в верхней части корпуса и пластинами в его нижней части.
