Шпиндель турбобура Советский патент 1993 года по МПК E21B4/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к секционным турбобурам, и может быть использовано при бурении нефтяных, газов ых и любых других скважин.

Целью изобретения является повышение моторесурса работы шпинделя турбобура.

Нафиг.1 представлена схема шпинделя турбобура; на фиг.2 - компенсатор пульсаций давления; на фиг.З - лубрикатор диаф- рагменный.

Шпиндель турбобура (фиг.1) состоит из маслонаполненного герметизированного картера 1 в котором расположены, осевая опора 2, компенсатор пульсаций давления 3, лубрикатор диафрагменнный 4 и ограничен неподвижным корпусом 5, вращающимся валом 6 и торцовыми уплотнителями 7.

В состав шпинделя турбобура входят также: лубрикатор поршневой 8, расположенный в верхней части вращающегося вала, прямой масляный канал 9 и обводной

масляный канал 10, по которым циркулирует масло, Для прохода промывочной жидкости к компенсатору пульсаций давления 3 служит обводной канал 11.

На теле неподвижного корпуса 5 расположены отверстия с пробками 12,по которым заливают масло в герметизированный картер 1 и заполняют масляные полости 13, 14,15. Для стравливания воздуха и избыточного масла из герметизированного картера 1, в верхней части поршневого лубрикатора 8 расположен предохранительный клапан 16. Промывочная жидкость из турбины турбобура проходит в шпинделе турбобура через верхний переводник 17, опору радиальную 18, каналы подводные 19 и центральный канал 20. При этом часть промывочной жидкости, через обводной канал 11, воздействует через перфорированную втулку 21 на диафрагму 22 компенсатора пульсаций давления 3. Для оптимальной работы вращающихся элементов осевой опоры 2, в

ел

с

со

о

00

ю

00

герметизированном картере 1, в верхней и нижней части у торцовых уплотнений 7, находятся масляные полости торцовых уплотнений 23 и масляные каналы 24, в которые масло подается из диафрагменного лубрикатора А под действием промывочной жидкости, поступаемой из затрубья по отверстию 25. Движение промывочной жидкости в шпинделе турбобура показано стрелками (фиг. 1).

Шпиндель турбобура работает следующим образом.

Перед спуском в скважину компоновки турбобура, герметизированный картер 1 заполняют маслом через специальные отверстия 12 с пробками, так чтобы герметизированный картер 1, масляные каналы 9, 10, масляные полости 13 (фиг.З), 14 лубрикаторов 4 и 8 и полость 15 (фиг.2) компенсатора пульсаций давлений 3 былм заполнены, при этом воздух и избыток масла выходит через одно из отверстий 12 или предохранительный клапан 16, расположенный в поршневом лубрикаторе 8.

При запуске турбобура в скважине, промывочная жидкость из турбинной секции турбобура, проходя через верхний перевод ник 17 шпинделя, радиальную опору 18,под- водные каналы 19, попадает в центральный канал 20 вращающегося вала 6 шпинделя и далее к долоту на забой. При этом часть промывочной жидкости воздействует на поршень поршневого лубрикатора 8, что позволяет подавать масло из полости 14 через канал 9 в герметизированный картер 1.

А другая часть промывочной жидкости, проходя через отводной канал 11, перфорированную втулку 21, воздействует на диафрагму 22 компенсатора пульсаций давления 3 и через нее на масло, расположенное в полости 15 (фиг.2), Так как диафрагма 22 компенсатора пульсаций давления выполнена из малоинерционной упругой резины, то она позволяет существенно уменьшить влияние массы масла на колебания давления в маслонаполненном герметизированном картере 1 шпинделя и обеспечивает постоянное избыточное давление при утечке масла в торцовом уплотнении 7.

При работе шпинделя основную нагрузку несет осевая опора 2, при этом она разогревается и нагревает масло в герметизированном картере 1, При нагревании масло расширяется и в маслонаполнен- ном герметизированном картере увеличивается давление по отношению к давлению промывочной жидкости, действующей ha торцовые уплотнения 7. При достижении заданного избыточного давления в маслонаполненном герметизированном картере 1, предохранительный клапан 16, расположенный в верхней части поршневого лубракатора 8, открывается и часть масла вытекает в поток промывочной жидкости. При снижении избыточного давления до заданной величины, предохранительный клапан закрывается и утечка масла

прекращается.

При утечке масла из маслонаполненно- го картера 1, через торцовые уплотнения 7, для защиты вращающихся элементов осевой опоры 2 включаются в работу поршне5 вой лубрикатор 8 и диафрагменный

лубрикатор 4, при этом поршневой лубрика. тор 8 под действием промывочной жидкости

подает масло из своей масляной полости 14

к полости торцового уплотнения 23 в верх0 ней части маслонаполненног о герметизированного картера 1 и по обводному каналу 10 к пояости 23 нижнего торцового уплотнения 7, а диафрагменный лубрикатор 4, под действием промывочной жидкости, подаваемой

5 из затрубья, через отверстие 25 (фиг.З) в теле неподвижного корпуса 5, подает масло через каналы 24 непосредственно к вращающимся элементам осевой опоры 2, поддерживая ее в работоспособном состоянии.

0 Использование изобретения позволяет в сравнении с прототипом обеспечить эффективную и надежную работу шпинделя турбобура за счет комплексной, комбинированной защиты осевой опоры при утечках

5 масла из маслонаполненного герметизированного картера через уплотнения. Формула изобретения Шпиндель турбобура, содержащий неподвижный корпус, вращающийся вал, ди0 афрагменный лубрикатор, радиальные и осевую опору, уплотнения, представляющие систему верхних и нижних торцовых уплотнений, маслонаполненный герметизированный картер, отличающийся тем,

5 что, с целью повышения моторесурса, он снабжен поршневым лубрикатором с предохранительным клапаном, расположенным в верхней части вращающегося вала, и компенсатором пульсаций давления, располо0 женным в маслонаполненном картере ниже верхнего торцового уплотнения, причем в .теле вращающегося вала выполнен прямой масляный канал, а в теле неподвижного корпуса обводной масляный канал, гидравличе5 ски сообщающие поршневой лубрикатор с полостями маслонаполненного герметизированного картера в зоне верхнего и нижнего торцовых уплотнений, при этом в теле неподвижного корпуса выполнен обводной канал, гидравлически сообщающий компен5 1808948 6

сатор пульсаций давления с верхней поло- промывочной жидкости в теле вращающего- стью шпинделя ниже подводных каналов ся вала.

Использование: бурение скважин забойными двигателями. Сущность изобретения: шпиндель состоит из маслонаполненного картера, образованного корпусом, вра- щающимся валом и торцовыми уплотнениями. Внутри картера размещены осевая опора, компенсатор пульсации, поршневой и диафрагменный лубрикаторы. В верхней части вращающегося вала выполнены прямой масляный канал и обводной масляный канал, по которым циркулирует масло. Для прохода промывочной жидкости к компенсатору пульсаций давления служит обводной канал. Для заливки масла в герметизированный картер и масляные полости лубрикаторов и масляную полость компенсатора пульсаций давления используются отверстия с пробками. 3 ил.

ФИГ. 1