РЕДУКТОРНАЯ ВСТАВКА ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК E21B4/00 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для снижения скорости вращения вала забойного двигателя, для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известен редуктор-вставка забойного двигателя, содержащий корпус, понижающую передачу, размещенную в маслонаполненной камере, систему маслозащиты с уплотнениями, ведущий и ведомый валы, каждый из которых установлен на двух опорах [1] Недостатком известного устройства является то, что уплотнение расположено между одной из опор и муфтой, соединяющей вал редуктора с валом шпинделя, что обуславливает наличие на валу консоли значительной длины.

Соединяемые валы забойных двигателей обычно имеют значительную несоосность, в связи с чем при наличии жестких соединительных муфт на радиальные опоры передаются высокие радиальные нагрузки и они быстро выходят из строя. При больших люфтах валов система маслозащиты работает неудовлетворительно и в редуктор попадает абразивная промывочная жидкость.

Известна редукторная вставка забойного двигателя, содержащая корпус, передачу, размещенную в маслонаполненной камере, ограниченной кожухом, систему маслозащиты с уплотнениями верхним и нижним, ведущий и ведомый валы. Каждый из указанных валов установлен на двух опорах: сферическом подшипнике и радиальной опоре, связанной с корпусом упругим элементом. При этом сферические опоры установлены на обоих валах со стороны передачи, а уплотнения размещены на валах ближе к сферической опоре [2] Недостатком известного устройства является то, что сферические подшипники не уплотнены со стороны маслонаполненной камеры. Это при прогрессирующем зашламлении внутренней полости абразивной жидкостью, сократит срок их службы.

Передача является одноступенчатой, что при малом передаточном числе и низких энергетических характеристиках и КПД не позволит значительно снизить частоту оборотов выходного вала. Это обрекает и передачу и элементы выходного вала на значительные нагрузки в зоне забоя, которые ускоряют износ передачи. Подача буровой жидкости через редукторную вставку осуществляется по кольцевому зазору маслонаполненной камеры, что при изменениях уровней обтекания на подаче жидкости, в особенности в зоне верхнего уплотнения последнее испытывает наибольшее воздействие абразивной жидкости из-за ее турбулентности и фронтальном действии на верхние детали устройства. Это снижает долговечность уплотнения, особенно верхнего.

Технический результат изобретения увеличение долговечности предлагаемого устройства за счет усиления верхнего уплотнения в части сферического подшипника, ввода двухступенчатой передачи, перевода подачи буровой жидкости через кольцевой зазор на подачу через сквозное осевое центральное промывочное отверстие.

Редукторная вставка забойного двигателя, содержащая корпус, передачу, размещенную в маслонаполненной камере, систему маслозащиты с уплотнениями, ведущий и ведомый валы, каждый из которых установлен на верхнем сферическом подшипнике и опоре, отличающаяся тем, что дополнительно содержит уплотнение, расположенное ниже верхнего сферического подшипника, уплотнения, расположенного между контактирующими поверхностями ведущего и ведомого валов, упорные подшипники, расположенные в верхних частях ведомого вала, верхнюю полумуфту, переводники, центральный промывочный канал, расположенный по всей длине оси устройства, ведомый вал, расположенный в нижней части устройства, причем передача выполнена двухступенчатой, при этом ведомый вал имеет три радиальные опоры, из которых самая нижняя является эластичной резинометаллической.

На чертеже схематически изображена редукторная вставка забойного двигателя.

Она содержит корпус 1, передачу 2, расположенную в маслонаполненной камере 3, систему маслозащиты с уплотнениями 4 и 5, ведущий 6 и ведомый 7 валы, каждый из которых установлен на верхнем сферическом подшипнике 8 и опоре 9, уплотнение 10, расположенное ниже верхнего сферического подшипника 8, уплотнение 11, расположенное между контактирующими поверхностями ведущего 6 и ведомого 7 валов, упорные подшипники 12 и 13, расположенные в верхних частях ведомых валов, верхнюю полумуфту 14, ведущего вала 6, нижнюю полумуфту 15, относящуюся к ведомому валу 7, переводники 16 и 17, а также центральный промывочный канал 18, расположенный по всей длине устройства, ведомый вал 19, расположенный в нижней части устройства.

Передача 2 выполнена двухступенчатой, а ведомый вал 19 имеет три радиальные опоры 20, 21, 22, из которых 21 является эластичной резинометаллической.

В забойном двигателе редукторная вставка устанавливается между секциями движущего органа (например турбины) и опорного узла-шпинделя (не показаны). Ведущий вал 6 редукторной вставки соединяется с возможностью передачи крутящего момента с валом секции движущего органа (турбины), а ведомый вал 19 с валом шпинделя.

Работа редукторной вставки осуществляется следующим образом. Скорость вращения и крутящий момент с вала двигателя передаются через ведущий вал на двухступенчатую передачу 2, в которой происходит уменьшение скорости вращения и увеличение крутящего момента. Вращение измененными параметрами через ведомый вал 19 передается на вал шпинделя и далее на долото (не показано). Промывочная жидкость проходит по центральному промывочному каналу 18, проходящему по осевым отверстиям всех валов редукторной вставки, при этом герметизация между концами валов решена уплотнениями 11.

Добавленное уплотнение 10, установленное ниже верхнего сферического подшипника 8, увеличивает срок службы последнего, так как по мере и в моменты проникновения абразивной жидкости в маслонаполненную полость сферический подшипник оказывается защищенным с обеих сторон. Внутренняя полость этого подшипника может быть заполнена консистентной смазкой.

Эта доработка нужна именно для верхнего сферического подшипника 8 потому, что в случае проникновения абразивной жидкости в маслонаполненную полость первым страдает от износа именно этот подшипник.

Подача промывочной жидкости по центральному каналу 18 создает условия ламинарности потока и исключает лобовую ударную нагрузку при изменении направления потока на поверхность деталей, имеющих между собой технологические зазоры. Более того, централизованный поток жидкости создает отсасывающий эффект с пограничной зоны уплотненной маслонаполненной камеры 3. Все это повышает долговечность устройства. Нижняя радиальная эластичная резинометаллическая опора 21 компенсирует радиальные биения и люфт в консоли ведомого вала 19, снижает радиальные усилия. Уплотнение 5, расположенное около нижнего сферического подшипника 20, работает в хороших условиях, т.к. радиальное смещение вала 19 под ним за счет эластичной опоры 21 незначительно. Применение двухступенчатой шариковинтовой передачи дает большее передаточное число, позволяющее решить лучшие силовые характеристики на ведомом валу 19, и при решенных прочностных качествах редукторной вставки увеличивает износоустойчивость устройства и повышает долговечность.

Предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить ресурс работы редуктора, осуществлять надежную герметизацию маслонаполненной камеры.

При бурении забойными двигателями с использованием редукторных вставок увеличивается проходка на долото, рейсовая скорость бурения.

Использование: в горном деле в забойных двигателях для бурения нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: редукторная вставка забойного двигателя включает корпус, размещенную в маслонаполненной камере передачу, ведущий и ведомый валы с установленными на них радиальными и сферическими опорами, установленные между каждой радиальной и сферической опорами уплотнения и канал для промывочной жидкости. Вставка снабжена дополнительным уплотнением, размещенным на ведущем валу между сферической опорой и передачей, полумуфтами, установленными на входном конце ведущего вала и выходном конце ведомого вала, и переводниками, размещенными между корпусом редукторной вставки и корпусами смежных секций двигателя. Передача выполнена в виде двухступенчатой планетарной передачи с шариковым зацеплением, центральное звено первой ступени которой связано с ведущим валом, а водило второй ступени с ведомом валом. Канал для промывочной жидкости образован осевыми отверстиями, выполненными в ведущем и ведомом валах и водиле передачи и установленными между ними уплотнениями. Вставка снабжена упорными подшипниками, на которых установлены в корпусе водило передачи и ведомый вал. 1 ил.

РЕДУКТОРНАЯ ВСТАВКА ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ, включающая корпус, размещенную в маслонаполненной камере передачу, ведущий и ведомый валы с установленными на них и связанными с корпусом посредством упругих элементов радиальными опорами и размещенными на валах со стороны передачи сферическими опорами, установленные между каждой радиальной и сферической опорами уплотнения и канал для промывочной жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным уплотнением, размещенным на ведущем валу между сферической опорой и передачей, полумуфтами установленными на входном конце ведущего вала и выходном конце ведомого вала, и переводниками, размещенными между корпусом редукторной вставки и корпусами смежных секций забойного двигателя, а передача выполнена в виде двухступенчатой планетарной передачи с шариковым зацеплением, центральное звено первой ступени которой связано с ведущим валом, а водило второй ступени с ведомым валом, причем канал для промывочной жидкости образован осевыми отверстиями, выполненными в ведущем и ведомом валах и водиле передачи и установленными между ними уплотнениями, при этом вставка снабжена упорными подшипниками, на которых установлены в корпусе водило передачи и ведомый вал.