ТУРБИННАЯ СЕКЦИЯ Российский патент 2003 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к конструкции турбобуров для бурения скважин и может найти применение в горной промышленности.

Известно, что в многосекционных турбобурах (3ТСШ1-2450, 3ТСШ1-195; 3ТСШ1-172, ТПС-172 и др.) применялись турбинные секции, общей осевой опорой которых был шпиндель (см. Вальдман И.Я. Забойные двигатели и запчасти. Каталог. М. Недра, 1980, с.65).

В односекционных турбобурах Т12М3Е, Т12РТ-240 и др. аналогичных турбобурах использовалась осевая опора резинометаллическая с проточными подпятниками или многосекционная шаровая опора качения с расположением в верхней части секции.

Недостатком существующих многосекционных турбобуров является то, что при преждевременном выходе из строя общей опоры шпинделя во всех турбинных секциях наступает катастрофический износ и поломка статора турбины. Кроме того, вся система ротора многосекционного турбобура во время бурения при любом изменении нагрузки на долото перемещается и расстояние между ротором и статором турбины постоянно меняется, что отрицательно влияет на работу всей турбины и снижает КПД.

Известна турбинная секция, включающая корпус, установленный в корпусе вал с верхней и нижней посадочными поверхностями, на которых размещены многоступенчатые турбины, радиальные резинометаллические опоры, осевые опоры и соединительную муфту (см. патент РФ 2166604, МПК Е 21 В 4/02, опубл. 10.05.01). Данное устройство взято за прототип.

Недостатками устройства прототипа является сложность конструкции, трудоемкость в изготовлении, ее ненадежность и низкая стойкость используемых опор.

Задачей создания изобретения является разработка конструкции турбинной секции, позволяющей увеличить КПД турбобура, повысить надежность и долговечность его работы, возможность секционирования.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как турбинная секция, включающая корпус, установленный в корпусе вал с верхней и нижней посадочными поверхностями, на которых размещены многоступенчатые турбины, радиальные резинометаллические опоры, осевые опоры и соединительную муфту, и отличительных существенных признаков, таких как вал, выполненный разъемным из двух частей, на нижней из которых размещены упругий элемент и опоры, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки, которые выполнены в виде секторных подшипников скольжения, имеющих корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями, который выполнен разъемным в виде двух наружных обойм, имеющих полости, и снабжен внутренней цельной обоймой, имеющей выточки, и опорный уступ, а также снабжен вкладышами-секторами из антифрикционного материала, размещенными в полостях, при этом упругий элемент, как составная часть опоры, воспринимающей радиальные и осевые нагрузки, содержит корпус цилиндрической формы, имеющий внутреннюю и наружную обоймы, в которых установлены диски и подпятники.

Выполнение вала разъемным из двух частей - для размещения турбины многоступенчатой (90-120 ступеней) и нижней для опор восприятия осевых и радиальных нагрузок турбины секции и передачи крутящего момента позволяет увеличить КПД турбобура. Повысить его надежность и долговечность работы.

Вал турбины унифицирован и позволяет использовать осевые и радиальные опоры как новых конструкций, так и серийно выпускаемые (резинометаллическая пята или шаровые опоры). Предлагаемая конструкция позволяет бурить одной секцией. А также предусматривает секционирование.

Размещение в нижней части вала турбинной секции опор, воспринимающих радиальные и осевые нагрузки, и упругого элемента позволяет обеспечить постоянство люфта между ротором и статором, что повышает КПД, исключает проседание лопаток ротора и статора при значительном износе опоры шпинделя или его преждевременный выход из строя, тем самым повышается ресурс работы в целом многоступенчатых турбобуров.

Вышеперечисленная совокупность признаков, как известных, так и новых, позволяет повысить ресурс работы гидравлического забойного двигателя, увеличить его надежность при сравнительно простой конструкции турбинной секции.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлен продольный разрез турбинной секции, на фиг.2 - упругий элемент, на фиг.3 - опоры, воспринимающие осевые и радиальные нагрузки.

На фиг.1 изображена турбинная секция, включающая корпус 1, установленный в корпусе вал 2 с верхней 3 и нижней 4 посадочными поверхностями, на которых размещены многоступенчатые турбины 5 (от 90 до 120 ступеней), радиальные резинометаллические опоры 6 и осевые опоры 7, и соединительная муфта 8.

Вал 2 снабжен упругим элементом 9 и выполнен разъемным из двух частей, на верхней из которых установлена многоступенчатая турбина 5 и радиальные резинометаллические опоры 6 (серийно выпускаемые), а на нижней - опоры 7, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки, и упругий элемент 9, содержащий корпус 10 цилиндрической формы, имеющий внутреннюю 11 и наружную 12 обоймы, в которых установлены диски 13 и подпятники 14 (фиг.2).

Опоры, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки (фиг.3), выполнены в виде секторных подшипников, имеющих корпус 15 цилиндрической формы с опорными поверхностями 16, который выполнен разъемным в виде двух наружных обойм 17, имеющих полости 18, и снабжен внутренней цельной обоймой 19, имеющей выточки 20 и опорный уступ 21, а также снабжен вкладышами-секторами 22 из антифрикционного материала, например из антифрикционного чугуна или углеродно-керамических материалов, размещенными в полостях 18.

Турбинная секция работает следующим образом.

Над шпинделем устанавливается одна или несколько турбинных секций. Поступающая в них рабочая жидкость, направляемая лопатками статоров на лопатки роторов многоступенчатой турбины 5 приводит во вращение вал 2 турбинной секции.

Затем через проточные каналы нижней части вала 2 промывочная жидкость поступает в следующую турбинную секцию и т.д., наконец, в шпиндель (на черт. не показан), далее жидкость через долото (на черт. не показано) поступает на забой скважины, охлаждая долото и очищая забой от разрушаемой породы.

Изобретение относится к конструкции турбобуров для бурения скважин и может найти применение в горной промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что вал турбинной секции выполнен разьемным из двух частей, на нижней из которых размещены упругий элемент и опоры, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки, которые выполнены в виде секторных подшипников скольжения, имеющих корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями, который выполнен разъемным в виде двух наружных обойм, имеющих полости, и снабжен внутренней, цельной обоймой, имеющей выточки, и опорный уступ, а также снабжен вкладышами-секторами из антифрикционного материала, размещенными в полостях, при этом упругий элемент, как составная часть опоры, воспринимающей радиальные и осевые нагрузки, содержит корпус цилиндрической формы, имеющий внутреннюю и наружную обоймы, в которых установлены диски и подпятники. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность работы турбинной секции. 3 ил.

Турбинная секция, включающая корпус, установленный в корпусе вал с верхней и нижней посадочными поверхностями, на которых размещены многоступенчатые турбины, радиальные резинометаллические опоры, осевые опоры и соединительную муфту, отличающаяся тем, что вал выполнен разьемным из двух частей, на нижней из которых размещены упругий элемент и опоры, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки, которые выполнены в виде секторных подшипников скольжения, имеющих корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями, который выполнен разъемным в виде двух наружных обойм, имеющих полости, и снабжен внутренней, цельной обоймой, имеющей выточки, и опорный уступ, а также снабжен вкладышами-секторами из антифрикционного материала, размещенными в полостях, при этом упругий элемент, как составная часть опоры, воспринимающей радиальные и осевые нагрузки, содержит корпус цилиндрической формы, имеющий внутреннюю и наружную обоймы, в которых установлены диски и подпятники.