ШПИНДЕЛЬ ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к области бурения, а именно к шпинделям забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известен шпиндель забойного двигателя, содержащий корпус, расположенный в корпусе на опорах полый вал и размещенный между корпусом и валом уплотнительный узел в виде неподвижного и подвижного в осевом направлении уплотнительных элементов (а.с. СССР N 1629451, E 21 B 4/00, 13.05.88). Недостаток этого шпинделя заключается в том, что промывочная жидкость, содержащая абразивные частицы, попадая между подвижными и неподвижными частями шпинделя, вызывает гидроабразивный износ деталей, что снижает его долговечность.

Известен шпиндель забойного двигателя, содержащий корпус, вал с центральным отверстием, осевые и радиальные опоры, закрепленные с помощью соединительной муфты с отверстием для пропуска промывочной жидкости в центральное отверстие вала, и торцовое уплотнение, контактирующие поверхности которого размещены в зоне отверстий соединительной муфты (а.с. СССР N 1023053, E 21 B 4/00, 07.01.82). Недостаток шпинделя заключается в воздействии на его движущиеся части абразивосодержащей промывочной жидкости, что вызывает быстрый гидроабразивный износ их.

В качестве прототипа принят шпиндель забойного двигателя, содержащий корпус, вал с центральным отверстием, осевые и радиальные опоры, закрепленные посредством соединительной муфты с отверстиями для пропуска промывочной жидкости во внутреннюю полость вала, и торцовое уплотнение вала, причем на валу шпинделя выполнены дренажные отверстия (пат. США N 3971450, E 21 B 4/00, НКИ 175/170, 1976).

Недостаток этого шпинделя заключается в том, что в условиях работы с промывочной жидкостью, содержащей абразивные частицы, происходит гидроабразивный износ контактирующих поверхностей, зашламование кольцевых каналов и опор, что ухудшает охлаждение и смазку рабочих поверхностей и в конечном итоге значительно снижает долговечность шпинделя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение долговечности шпинделя.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, - исключение зашламования кольцевых каналов шпинделя, улучшение условий охлаждения и смазки контактирующих поверхностей.

Технический результат достигается за счет того, что шпиндель, включающий корпус, полый вал с отверстиями для пропуска промывочной жидкости, осевую и радиальные опоры, снабжен фильтром, расположенным в зоне отверстий для пропуска промывочной жидкости, и отбойником, установленным между фильтром и валом, причем отражающая поверхность отбойника выполнена ожевальной формы и сопряжена с указанными отверстиями.

Фильтр выполнен из металлокерамического сплава с порами, размеры которых меньше размеров абразивных частиц промывочной жидкости.

На чертеже представлена схема предлагаемого шпинделя в разрезе.

Шпиндель содержит корпус 1, полый вал 2 с отверстиями 3 для пропуска промывочной жидкости, осевую 4 и радиальные 5 опоры, фильтр 6, расположенный в зоне отверстий 3, и отбойник 7, установленный между фильтром 6 и валом 2. Фильтр 6 выполнен металлокерамическим с порами, размеры которых меньше минимальных размеров абразивных частиц промывочной жидкости. Отражающая поверхность 8 отбойника 7 имеет ожевальную форму и сопряжена с отверстиями 3 вала. Фильтр 6 закреплен в корпусе 1 с помощью переводника 9.

Шпиндель работает следующим образом. Промывочная жидкость, содержащая абразивные частицы, под давлением до 90 атм проходит через кольцевой зазор между корпусом 1 и валом 2. Попадая на отражающую поверхность 8 отбойника 7, она ускоряется и проходит через отверстия 3 во внутреннюю полость вала 2. При этом большая часть абразивных частиц выносится потоком, предотвращая зашламование кольцевых каналов. За счет высокого давления часть жидкости отфильтровывается в фильтре 6 и проходит по кольцевым зазорам к осевым 4 и радиальной 5 опорам, охлаждая и смазывая их рабочие поверхности. А так как жидкость поступает отфильтрованная, то исключается гидроабразивный износ рабочих поверхностей опор, что существенно повышает долговечность шпинделя.

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин, преимущественно наклонных и горизонтальных. Сущность изобретения: шпиндель, содержащий корпус, полый вал и опоры, снабжен фильтром, установленным в зоне отверстий вала, и отбойником с отражающей поверхностью, установленным между фильтром и валом. Промывочная жидкость, попадая на отражающую поверхность отбойника, ускоряется и вымывает абразивные частицы из кольцевых каналов, а, проходя через фильтр, обеспечивает охлаждение и смазку рабочих поверхностей опор, исключая гидроабразивный износ. Изобретение обеспечивает повышение долговечности работы забойного двигателя за счет исключения зашламования кольцевых каналов, улучшения смазки и условий охлаждения опор шпинделя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Шпиндель забойного двигателя, содержащий корпус, полый вал с отверстиями для пропуска промывочной жидкости, осевые и радиальные опоры, отличающийся тем, что он снабжен фильтром, расположенным в зоне отверстий для пропуска промывочной жидкости, и отбойником, расположенным между фильтром и валом, причем отражающие поверхности отбойника имеют ожевальную форму и сопряжены с указанными отверстиями. 2. Шпиндель по п.1, отличающийся тем, что фильтр выполнен из металлокерамического сплава с порами, размеры которых меньше размеров абразивных частиц промывочной жидкости.