ТУРБИННЫЙ ВРАЩАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК E21B4/02 

Настоящее изобретение относится к техническим средствам, с помощью которых бурятся стволы скважин диаметром от 445 до 1500 мм и, в более узком своем назначении, к забойным двигателям-турбобурам, предназначенным для вращения долот диаметром от 445 до 1500 мм, использующихся для проходки стволов скважин под спуск технических колонн большого диаметра, водоотделяющих колонн, свай - для строительства мостов, эстакад и нефтеналивных пирсов.

Большим недостатком современных конструкций турбобуров является невозможность выпрессовки собранного "пакета" ступеней давления турбины из корпуса турбобура после его работы на морской воде или глинистых растворах, замешанных на ней.

Корродирование и дальнейшее высыхание внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности ступеней давления турбины "цементирует" монтажный зазор "пакета" турбины. После того как летом турбобур, проработавший в скважине, полежит некоторое время в ожидании разборки, пакет турбины часто не удается выпрессовать из корпуса усилием в 200 - 400 тонн. Такой турбобур превращается в металлолом.

Использование качественных нержавеющих сталей сразу в несколько раз увеличивает стоимость машины и поэтому такие стали не применяются.

Целью изобретения является радикальное решение этой проблемы.

Известны конструкции турбобуров, в которых эта задача решается за счет использования в сжатом пакете статорных ступеней давления турбины масляного лубрикатора (см. а.с. СССР 857414 с приоритетом от 20 марта 1978 г.).

Однако малая емкость масляного лубрикатора, отсутствие достаточно длинноходовой пружины и наличие заправочного отверстия в тонкостенном корпусе не позволяет разместить в нем надежный обратный клапан. Поэтому невозможно осуществлять закачку масла под большим избыточным давлением. Из-за этого конструкция оказалась неэффективной.

Близким аналогом нашего изобретения является конструкция турбобура, выполненная согласно патенту РФ 2071540 с приоритетом от 31 августа 1994 г. ).

Однако это изобретение решает только задачу снятия роторных ступеней давления турбины с вала турбобура, но ничем не может облегчить выпрессовку пакета турбины из корпуса турбобура.

Сущность нашего изобретения состоит в том, что заправочный обратный клапан, являющийся неотъемлемой частью корпуса турбинного вращателя, размещается в пространстве за внешней поверхностью этого корпуса. При этом на внешних поверхностях ступеней давления турбины, проставочных втулок, радиальных опор и конструктивных элементов осевой пяты выполняются масляные "карманы".

Заправочный клапан гидравлически через отверстие в корпусе турбинного вращателя и монтажный гарантированный посадочный зазор между выше поименованными деталями и корпусом связан со всеми масляными карманами. На внешней поверхности корпуса турбинного вращателя может закрепляться по меньшей мере один лубрикатор с запасом масла (на случай возможной его утечки).

Изобретение поясняется тремя фигурами.

На фиг. 1 приведен общий вид турбинного вращателя (в поперечном разрезе), на фиг. 2 приведен общий вид одной ступени давления турбины, на фиг. 3 приведен поперечный разрез одного из масляных лубрикаторов турбинного вращателя (закрепленного на его корпусе).

Турбинный вращатель, выполняемый согласно изобретению, может иметь как вращающийся корпус-ротор, так и вращающийся ротор-вал (в этом случае корпус турбинного вращателя является составной частью его статора).

Описание конструкции приводится для турбинного вращателя с вращающимся корпусом-ротором.

Полая ось 1 (см. фиг. 1) статора турбинного вращателя имеет верхний переводник 2, с помощью которого она крепится к нижней трубе бурильной колонны (на фиг. 1 не показана).

Внутренняя полость 3 оси 1 гидравлически связана через окна 4 оси 1 и окно 5 фонаря 6 с внутренней полостью 7 корпуса 8 турбинного вращателя.

На оси 1 неподвижно закреплены с помощью гайки 9 статорные элементы 10 осевой пяты турбинного вращателя, а также статорные ступени давления 11 турбины, фонарь 6 и втулка 12 радиальных опор 13 турбинного вращателя.

В корпусе 8 с помощью фланцевого соединения 14 неподвижно закреплены роторные элементы 15 осевой пяты, роторные ступени давления 16 турбины, проставочная втулка 17 и радиальные опоры 13 корпуса 8 турбинного вращателя.

Роторные ступени давления 16 турбины так же, как и втулка 17 и роторные элементы 15 пяты турбинного вращателя, так же и радиальные опоры на своей внешней (монтажной) поверхности имеют смазочные масляные карманы 18 (см. фиг. 2), которые посредством монтажного (гарантированного) посадочного зазора и отверстиями 19 в корпусе 8 гидравлически связаны с масляной полостью 20 лубрикатора 21, с помощью сварки закрепляемого на внешней поверхности корпуса 8. Таких лубрикаторов может быть один, два или даже четыре.

На фиг. 2 в большом масштабе показаны карманы 18 роторных ступеней давления 16 турбины и радиальной опоры 13 трубчатого вращателя.

Маслянный лубрикатор 21 (см. фиг. 3), имеющий масляную полость 20, посредством отверстия 19 в корпусе 8 и корпусе масляного лубрикатора 21 связанную с карманами 18, имеет заправочный клапан 22, поршень 23 и сжатую пружину 24, одним своим концом упирающуюся в поршень 23, а другим - в бурт корпуса масляного лубрикатора 21.

Внутренняя полость корпуса масляного лубрикатора 21 (в которой размещается пружина 24) гидравлически связана с пространством за корпусом 8 турбинного вращателя.

Корпус 8 имеет переводник 25, к которому крепится долото 26.

После того, как все вышеперечисленные элементы конструкции турбинного вращателя закреплены на оси 1 и в корпусе 8, необходимо заправить смазочные карманы 18 и масляную полость 20 лубрикатора 21 антикоррозионой смазкой.

С этой целью к заправочному клапану подсоединяется "клюв" масляного насоса и производится закачка смазки. Закачка производится до тех пор, пока масляная полость 20 лубрикатора 21 не будет заполнена полностью (при этом пружина 24 будет находиться в предельно сжатом состоянии). При наличии на корпусе 8 двух и большего количества лубрикаторов 21 последовательно или одновременно заправляются все масляные полости 20 лубрикаторов 21. После окончания заправки масляных карманов 18 турбинный вращатель готов к использованию по прямому назначению.

Изобретение относится к техническим средствам для бурения скважин большого диаметра посредством забойных двигателей. На оси турбинного вращателя неподвижно с помощью гайки закреплены статорные элементы осевой пяты, фонарь, статорные ступени давления турбины, также втулки радиальных опор. В корпусе вращателя неподвижно закреплены с помощью фланцевого соединения роторные элементы осевой пяты, проставочная втулка, роторные ступени давления турбины и радиальные опоры. К нижнему переводнику прикреплено долото. На внешних поверхностях ступеней давления турбины, радиальных опор, проставочной втулке и элементах осевой пяты имеются масляные карманы, которые с помощью отверстия в корпусе гидравлически связаны с масляной полостью лубрикатора, закрепляемом посредством сварки на наружной поверхности корпуса. Такое исполнение турбинного вращателя позволяет снизить трудозатраты и легко извлекать собранный пакет турбин из корпуса после того, как вращатель долгое время после работы в морской воде лежал в ожидании его разборки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Турбинный вращатель в составе: ступеней давления турбины, радиальных опор, осевой пяты, проставочных втулок и конструктивных элементов, как-то фланца и гайки, обеспечивающих крепеж указанных деталей в корпусе и на оси-валу вращателя, отличающийся тем, что на внешней поверхности корпуса закреплен по меньшей мере один заправочный обратный клапан, гидравлически через отверстие в корпусе турбобура и посредством монтажного гарантированного зазора, связанный с масляными карманами, располагающимися на внешней поверхности ступеней давления турбины, радиальных опор, деталях осевой пяты и проставочных втулках. 2. Турбинный вращатель по п.1, отличающийся тем, что на внешней поверхности его корпуса закреплен по меньшей мере один масляный лубрикатор.