ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-ОТКЛОНИТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к двигателям-отклонителям и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при наклонно-направленном бурении.

Известен забойный двигатель-отклонитель, включающий последовательно соединенные с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры /1/. Вал ротора винтовой рабочей пары такого двигателя является продолжением ротора и вместе с ротором вращается вокруг своей оси и вокруг оси статора. Для соединения валов рабочей пары и опорной секции, имеющих различные оси вращения, используется подвижный промежуточный вал, который установлен под углом и к валу рабочей пары, и к валу опоры, и соединен с ними двумя универсальными шарнирами.

Недостатком такого двигателя является сложность и громоздкость соединительных узлов валом, усложняющие весь двигатель, и сложность их изготовления и ремонтно-восстановительных работ.

Целью изобретения является упрощение двигателя-отклонителя с одновременным повышением его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в забойном двигателе-отклонителе, включающем последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал, подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид забойного двигателя-отклонителя.

Забойный двигатель-отклонитель состоит из последовательно соединенных между собой с перекосом под углом α секции 1 с эксцентричной рабочей пары 2 и секции 3 с опорой 4. Вал 5 рабочей пары 2 вращается вокруг своей оси 6, совпадающей с осью ротора 7 и вокруг оси 8 статора 9 рабочей пары 2. Оси 6 и 8 имеют эксцентриситет.

Вал 10 опоры 4 вращается вокруг своей оси 11. Соосно с валом 10 и под углом перекоса секций 1 и 3 к валу 5 установлен промежуточный вал 12, через который взаимодействуют валы 5 и 10. Промежуточный вал 1 соединен с валами 5 и 10 торцовыми гребенчатыми зацеплениями 13 и 14. Гребни промежуточного вала на противоположных его торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. В каждом зацеплении общее число параллельных между собой зубьев не менее трех. Зубья обоих гребней в зацеплении контактируют между собой боковыми поверхностями, которые могут быть армированы упругими элементами 15 или между которыми могут быть установлены тела качения 16.

Торцы 17 зубьев, которые контактируют с основаниями ответных зубьев, могут быть скруглены.

Между торцами зубьев гребня вала пары и основания зубьев гребня промежуточного вала может быть зазор 18.

Двигатель-отклонитель работает следующим образом.

Двигатель-отклонитель в составе компоновки низа бурильной колонны устанавливают на забое ствола скважины. В процессе бурения при прокачивании через рабочую пару 2 двигателя промывочной жидкости ротор 7, вращаясь вокруг своей оси, обкатывается по стенкам статора 9 вокруг оси 8.

Вал 5 жестко скреплен с ротором 7, имеет две взаимно перпендикулярные степени свободы в торцовых гребенчатых зацеплениях 13 и 14, и передать движение ротора 7 на вал 10 может, только разложив его движение по окружности на два взаимно перпендикулярных направления, передвигаясь своим гребнем вдоль зацепления 13 с промежуточным валом 12 и одновременно вместе с валом 12 передвигаясь вдоль его зацепления 14 с валом 10.

Таким образом, промежуточный вал 12 с двумя взаимно перпендикулярными гребенчатыми зацеплениями 13 и 14 обеспечивает ротору двумя степенями свободы передачу его вращения без каких-либо шарнирных соединений валу 10 опорной секции 3.

Преимущества предлагаемого двигателя-отклонителя заключается в простоте и надежности передачи планетарного вращения ротора в искривленном двигателе опорному валу, что значительно удешевит бурение наклонно-направленных скважин забойными двигателями.

Использование: в горной промышленности, а именно в конструкции забойных двигателей. Сущность изобретения: двигатель-отклонитель включает последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал. Подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Забойный двигатель-отклонитель, включающий последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал, отличающийся тем, что подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 2. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что гребни вала рабочей пары в зацеплении с промежуточным валом установлены с зазором между их торцами и основаниями ответных гребней. 3. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что торцы гребней, контактирующие с основаниями ответных гребней, скруглены. 4. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что боковые контактные поверхности гребней одного из гребней зацепления армированы упругими элементами. 5. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что гребенчатое зацепление снабжено телами качения, установленными между боковыми контактирующими поверхностями гребней.