ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С СИНУСОШАРИКОВЫМ РЕДУКТОРОМ Российский патент 1996 года по МПК E21B4/00 

Изобретение относится к технике бурения скважин, а именно к забойным двигателям.

Цель изобретения расширение технологической возможности забойного двигателя и снижение его габаритов и веса.

Указанная цель достигается тем, что забойный двигатель, включающий привод связанный с инструментом опорным или опорно-редукторное устройство выполнено в виде синусошарикового редукторного модуля снабженного гаммой синусошариковых редуцирующих механизмов и присоединительных элементов. Синусошариковый редукторный модуль содержит корпус трубообразной формы и коаксиально установленный и жестко закрепленный в нем переводниками вставной пакет. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса выполнена полость, а по краям пакета, сверху и снизу, каналы в собранном виде, связанные с полостью для протока буровой жидкости. Вставкой пакет состоит из корпуса, ведущего и ведомого валов, осевых и радиальных опор, деталей синусошарикового редуцирующего механизма, элементов крепления и системы маслозащиты и смазки, выполненных в виде блоков верхней опоры с ведущим валом, синусошарикового редуцирующего механизма и нижней опоры с ведомым валом, установленных последовательно сверху вниз и связанных между собой, при этом валы блоков пакета соединены между собой, с валом привода и инструментом муфтами. На корпусе блока синусошарикового механизма, со стороны верхней опоры выполнена внутренняя резьба, а со стороны нижней наружная, при этом детали в корпусе блока верхней опоры закреплены ниппелем, имеющим в своем теле каналы для протока буровой жидкости, а в корпусах остальных блоков упомянутыми резьбовыми элементами.

Такое выполнение забойного двигателя, вследствие наличия синусошарикового редуцирующего модуля, расширяет его технологические возможности, а предлагаемое конструктивное решение снижает габариты и вес. Наличие гаммы сменных переводников позволяет применять синусошариковый редукторный модуль с различными забойными приводами (электрическими, турбинными, винтовыми и т.д. ), а также присоединять к нему различный наддолотный инструмент (например, демпфер, калибратор и т.д.). Наличие гаммы сменных синусошариковых редуцирующих механизмов с широким диапазоном передаточных чисел (см. таблицу), позволяет вести рациональную отработку долот различных типов и в различных геологических условиях, а предлагаемое конструктивное исполнение синусошарикового редукторного модуля позволяет выполнять замену сменных частей без значительных трудозатрат.

Вставкой пакет легко монтируется в корпусе, что снижает трудозатраты при его замене, особенно в бурах РТБ. Верхняя опора упомянутого пакета воспринимает осевую нагрузку от приводного двигателя (т.е. выполняет роль верхнего шпинделя), а также воспринимает осевую и радиальную нагрузку ведущего вала, нижняя опора воспринимает осевую и радиальную нагрузку от забоя (т.е. выполняет роль нижнего шпинделя), а также осевую и радиальную нагрузку ведомого вала. Применение предлагаемых резьбовых соединений блоков пакета позволяет производить замену деталей в любом из блоков, без разборки остального пакета. Например, для замены редуцирующей передачи достаточно развинтить только два резьбовых соединения корпуса блока синусошарикового редуцирующего механизма. Принятое количество и форма резьбовых соединений упомянутого пакета позволило создать редуцирующий модуль минимальной длины, при этом предлагаемые резьбовые соединения обеспечивают жесткую стяжку деталей в корпусах пакета и не допускают утечку смазки из масляной камеры. Выполнение внутренней конической резьбы на верхней части корпуса блока синусошарикового редуцирующего механизма позволяет применять максимальные, по диаметральным габаритам, детали синусошарикового механизма, а возникающий в корпусе синусошарикового редуцирующего механизма реактивный момент способствует более жесткой стяжке деталей в его корпусе.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображены возможные компоновки забойных двигателей с синусошариковым редукторным модулем:
а с турбобуром и демпфером;
б с электробуром;
в в турбинном буре для скважин большого диаметра.

На фиг.2 схематично изображена конструкция синусошарикового редукторного модуля.

На фиг.3 сменный блок синусошарикового редуцирующего механизма вставного пакета.

На фиг.4 резьбовое соединение корпусов блоков вставного пакета.

На фиг. 5 конструкция ниппеля.

Забойный двигатель, например, турбобур (фиг.1а) устроен следующим образом: содержит привод, состоящий из одной, двух или трех и т.д. турбинных секций (1), опорно-редукторную секцию (синусошариковый редукторный модуль (2), наддолотный механизм (например, демпфер, шламоудалитель, снаряд для отбора керна и т. п.) (3) и инструмент (долото) (4). Возможны и другие компановки забойного двигателя, например, редукторный электробур (фиг.1б) содержит электродвигатель (привод) (5) встроенный в общий корпус с опорно-редукторным устройством (синусошариковым редукторным модулем (2) и инструмент (4) или турбинный забойный двигатель бура РТБ для скважин большого диаметра (фиг.1в) содержит встроенный в общий корпус турбинный привод (6) и вставной пакет синусошарикового редукторного модуля (2) и инструмент (4).

Предлагаемый синусошариковый редукторный модуль (фиг.2) содержит корпус (7) и коаксиально установленный в нем и жестко закрепленный переводниками (8, 9) вставной пакет (10), состоящий из блоков верхней опоры (11), синусошарикового редуцирующего механизма (12) и нижней опоры (13). В корпусе, на внутренней цилиндрической поверхности, выполнена полость (14), а в вставном пакете (10) каналы (15, 16, 17) для протока буровой жидкости. Блок верхней опоры (11) содержит корпус (18), ведущий вал (19), опоры скольжения (20) и качения (21), уплотнение маслозащиты (например, сдвоенные торцовые пары (22) и элементы заправки смазкой (например, канал для выпуска воздуха из масляной камеры с пробкой) (23), при этом детали на валу закреплены резьбовой полумуфтой (24), а в корпусе ниппелем (25).

Блок синусошарикового редуцирующего механизма (12) (фиг.3) содержит корпус (26), вал (27), пакет внутренний обойм (28), сепаратор (29), пакет наружных обойм (30) и шарики (31), при этом детали на валу закреплены с помощью полумуфты (32), а в корпусе резьбовым соединением (33).

Блок нижней опоры (13) содержит корпус (34), ведомый вал (35), опоры скольжения (36) и качения (37), втулку радиальной опоры (38), уплотнения маслозащиты (например, сдвоенные торцовые пары) (39) и элементы заправки смазки (например, канал для заправки смазки с пробкой) (40), при этом детали на ведомом валу закреплены с помощью полумуфты (41), а в корпусе резьбовым соединением (42).

Валы блоков пакета соединены между собой, с валом привода и инструментом муфтами (32, 41, 24, 43), а корпуса резьбовыми соединениями (33, 42) по РД-39-2-863-83 (фиг. 4), такая же резьба выполнена и на теле ниппеля (25) с каналами для протока буровой жидкости (фиг.5).

Синусошариковый редуцирующий модуль снабжен гаммой сменных синусошариковых механизмов (12) фиг.3 и гаммой сменных присоединительных элементов: переводников (8, 9) и муфт (24, 43).

Забойный двигатель работает следующим образом:
Крутящий момент от вала приводного двигателя через муфту 24) синусошарикового редукторного модуля (см. фиг.2) передается на ведущий вал (19), затем через муфту (32) на вал синусоршарикового механизма (27), редуцируясь в упомянутом механизме крутящий момент с сепаратора (29) передается на муфту (41) и ведомый вал (35) на инструмент. Осевую нагрузку от приводного двигателя воспринимает блок верхней опоры (11), а от забоя блок нижней опоры (13).

Порядок сборки и монтажа (см. фиг.2).

Детали собираются в блоки (11, 12, 13), блоки свинчиваются в пакет (10), пакет вставляется в корпус (7) и закрепляется переводниками (8, 9). В бурах РТБ пакет блоков (10) вставляется снизу и закрепляется переводником (9).

Экономический эффект будет получен за счет:
увеличения коммерческой скорости проводки скважин;
экономии инструмента;
экономии материальных ресурсов при изготовлении;
снижения трудозатрат на монтажно-ремонтные работы. ТТТ1 ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: забойные двигатели. Сущность опорно-редукторный узел 2 выполнен в виде модуля. Пакет 10 выполнен в виде последовательно установленных блоков с ведущим валом и опорами 11, с синусошариковым редуцирующим механизмом 12, с ведомым валом и опорами 13. Пакет 10 закреплен посредством переводников 8 и 9. Узел 2 соединен с валом привода и инструментом посредством резьбовых муфт 24 и 43. Ведущий 19 и ведомый 35 валы соединены с валом 27 механизма 12 посредством муфт 32 и 41. Корпуса блоков 11, 12 и 13 закреплены между собой посредством резьбовых соединений 33 и 42. Блок 11 закреплен посредством ниппеля 25. 1 з.п. ф-лы. 5 ил., 1 табл.

1. Забойный двигатель с синусошариковым редуктором, содержащий соединенный с инструментом опорно-редукторный узел в виде трубообразного корпуса, коаксиально закрепленный внутри корпуса узел в виде корпуса, закрепленных в корпусе ведущих и ведомых валов посредством осевых и радиальных опор, расположенного между ведущим и ведомым валами синусошарикового редуцирующего механизма, системы маслозащиты и смазки и каналов для протока бурового раствора и расположенную между трубообразным корпусом и корпусом пакета полость для протока бурового раствора, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и снижения габаритов и веса забойного двигателя путем использования различных типов приводов и инструмента и рациональной отработки инструмента, он снабжен переводниками, резьбовыми муфтами и муфтами, опорно-редукторный узел выполнен в виде модуля, а пакет выполнен составным в виде последовательно установленных блоков с ведущим валом и опорами, с синусошариковым редуцирующим механизмом и с ведомым валом и опорами, причем пакет закреплен посредством переводников, опорно-редукторный узел соединен с валом привода и инструментом посредством резьбовых муфт, ведущий и ведомый валы соединены с синусошариковым механизмом посредством муфт, а корпуса блоков закреплены между собой посредством резьбовых соединений, при этом ведомый вал выполнен с полостью, сообщенной с полостью корпуса посредством радиального канала. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на корпусе блока синусошарикового механизма со стороны верхнего блока выполнена внутренняя резьба, а со стороны нижнего блока выполнена наружная резьба, причем блок ведущего вала закреплен в трубообразном корпусе посредством ниппеля, которым снабжен забойный двигатель.