Гидравлический забойный двигатель Советский патент 1990 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин забойными двигателями.

Целью изобретения является повышение надежности двигателя за счет разгрузки осевой опоры с одновременным упрощением монтажно-демонтажных работ.

На чертеже показан гидравлический забойный двигатель, разрез.

Двигатель состоит из соединенных статорной 1 и роторной 2 систем многоступенчатой турбины 3 и винтовой пары 4. Турбинный ротор 5 соединен с винтовым ротором 6 с возможностью осевого их взаимного перемещения посредством конусно-шлицевого соеднне- йия 7 и опирается на опору 8. Лопатки 9 турбинного роторе 5 и зубья 10 винтового ротора 6 имеют одинаковый наклон от входа 11 к выходу 12. Сое- диненные турбинный 5 и винтовой 6 ро- горы образуют возду1шую (газовую) полость 13, герметичность которой обеспечивается эластичной манжетой 14. Момент силы с винтового 6 на турбинный 5 ротор передается с помощью торсиона 15. Движение ротора 6 вверх ограничено упором 16.

Двигатель работает следующим образом.

При сборке двигателя на буровой производится соединение секций турбины 3 и винтовой пары 4. По статорной системе 1 соединение осуществляется посредством резьбы, а по роторной 2 оо

со о

посредством конусно-пишцевого соединения 7. Одновременно с обеспечением зацепления между турбннньм 5 и винтовым б роторами происходит защемление части воздушной соеды с образованием изолированной воздушной полости 13. При спуске двигателя в заполненную жидкостную скважину на винтовой ротор 6 действуют силы, вызьшающие его отстыковку от турбинного ротора 5 и обусловленные перепадом давлений и взаимодействием зубьев 10 ротора 6 в винтовой паре 4. На малой глубине погру

лости 13 (близкое к атмосферному), действующим на площадь поперечного сечения (круга) по контуру, уплотняемому манжетой 14.

Сцепление роторов 5 и 6 на вьше- указанных режимах работы двигателя обеспечит разгрузку его осевой опоры на величину составляющей силы, действующей снизу вверх.

С увеличением нагрузки на долото происходит постепенньй переход работы винтовой пары 4 с насосного режима на двигательный с созданием положи

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повышение надежности за счет разгрузки осевой опоры при одновременном упрощении монтажно-демонтажных работ. Двигатель состоит из двух двигательных групп рабочих органов различной быстроходности, включающих системы статоров и роторов, осевой опоры роторной системы на статорную. Двигатель имеет узел соединения роторов, в котором между торцами роторов образована герметичная, заполненная газом полость. Роторы установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга. Рабочие полости роторов выполнены с одинаковым по знаку относительно оси вращения двигателя наклоном. С увеличением нагрузки на долото происходит постепенный переход работы винтовой пары с насосного режима на двигательный с созданием положительной работы, используемой для разрушения горной породы. Это достигается благодаря выполнению зубьев и лопаток роторов с одинаковым по знаку наклоном. 1 ил.

жения двигателя в скважину под дейст- .тельной работы, используемой для развием указанных сил ротор 6 перемещается в верхнее положение до упора 16. При этом эластичная манжета 14 сохраняет герметичность полости 13 С увеличением глубины погружения двигателя Q и соответствующим ростом давления внешней среды происходит пристыковка друг к.другу конусных поверхностей соединения 7. .

25

После спуска двигателя на забой скважины для ее дальнейшего углубления осуществляют подачу жидкости. Поступая на.рабочие органы двигателя, жидкость взаимодействует с ними таким jg обоазом, что на разгонном режиме и режимах с малой нагрузкой на долото винтовая пара 4 работает в насосном режиме, сдерживая силовую турбину 3 (двигатель в целом) от выхода на повышенную частоту вращения. На этих ре жимах ротор 6 испытьшаёт дополнительно действие гидравлической силы снизу вверх - от перепада давлений, создаваемого винтовой парой 4 как насосом. .

Несмотря на то, что на ротор 6 действует упомянутая сила снизу вверх роторы 5 и 6 будут сохранать взаимное сцепление благодаря другой гидравлической силе, обусловленной перепадом давлений внешней среды (сумма давлений вышерасположенного столба жидкости и сработанного в двигателе, долоте и кольцевом пространстве) и в по:г 35

45

рушения горной породы. Это достигается благодаря выполнению зубьев 10 ротора 6 и лопаток 9 ротора 5 с одинаковым по знаку наклоном

Аналогичный результат достигается и при других конструкциях рабочих органов двигателя, например при соединении в соответствии с предлагаемым техническим решением двух групп турбин различной быстроходности или двух винтовых-пар, имеющих одинаковый по знаку, но разный по величине наклон лопаток .(зубьев) роторов.

Формула изобретения

Гидравлический забойный двигатель, состоящий, из двух двигательных групп рабочих органов различной быстроходности, включающих системы статоров и роторов, узла соединения роторов, осевой опоры роторной системы на статор- ную, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности за счет разгрузки осевой опоры при одновременном упрощении монтажно-лемон- тажных работ, в узле соединения между торцами роторов образована герметичная, заполненная газом полость, роторы установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга, причем рабочие лопасти роторов выполнены с одинаковым по знаку относительно оси вращения двигателя наклоном.

5

рушения горной породы. Это достигается благодаря выполнению зубьев 10 ротора 6 и лопаток 9 ротора 5 с одинаковым по знаку наклоном

Аналогичный результат достигается и при других конструкциях рабочих органов двигателя, например при соединении в соответствии с предлагаемым техническим решением двух групп турбин различной быстроходности или двух винтовых-пар, имеющих одинаковый по знаку, но разный по величине наклон лопаток .(зубьев) роторов.

Формула изобретения

Гидравлический забойный двигатель, состоящий, из двух двигательных групп рабочих органов различной быстроходности, включающих системы статоров и роторов, узла соединения роторов, осевой опоры роторной системы на статор- ную, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности за счет разгрузки осевой опоры при одновременном упрощении монтажно-лемон- тажных работ, в узле соединения между торцами роторов образована герметичная, заполненная газом полость, роторы установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга, причем рабочие лопасти роторов выполнены с одинаковым по знаку относительно оси вращения двигателя наклоном.

LJ

1Ш