Винтовой забойный двигатель Советский патент 1993 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к технике бурения скважин, а именно к забойным двигателям для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известен винтовой двигатель, содержащий рабочие органы в виде винтового, героторного механизма, двухшарнирный карданный вал и опорный узел.

Известен также винтовой забойный двигатель, содержащий ротор и статор, имеющие винтовые зубья и осевой опорный узел качения, включающий закрепленные в корпусе обоймы.

Недостатком известных винтовых двигателей являются сложность конструкции и многодетальность опорного узла, а также значительные осевые размеры двигателя, последнее затруд няет применение двигателя в наклоннонаправленном бурении скважин, где необходимо иметь минимально возможную длину.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение долговечности винтового забойного двигателя.

Это достигается тем, что опорный узел двигателя снабжен роликом, жестко связанным с ротором и имеющим тороидные поверхности, а обоймы выполнены с коническими поверхностями, для взаимодействия с тороидными поверхностями ролика.

На фиг.1 - продольный разрез двигателя; на фиг.2 - схема действия си в контакте ролика с обоймой

Двигатель содержит статор 1 с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из эластичного материала, например из резины, ротор 2 -с наружными винтовыми зубьями, карданный вал 3, осевой опорный узел качения , Опорный узел k включает ролик 5 с тороидными поверхностями качения, жестко связанный с ротором 2, верхнюю 6 и нижнюю 7 обоймы и промежуточные кольца 8 и 9, закрепленные в корпусе опорного узла 4, Пакет, смонтированный из верхней и нижней обойм и промежуточных колец, установлен в корпусе опорного узла соосно со статором. Верхняя и нижняя обоймы солержат конические поверхности,которые взаимодействуют с тороидными поверхностями ролика. Диаметры окружностей, по которым контактирует ролик с упорными шайбами, выбираются из условия минимального проскальзывания. В нижней части двигателя расположен ниппель (радиальная опора) 10. Выходной вал двигателя 11 соединен с переводником к долоту 12.

Двигатель.работает следующим образом.

При подаче промывочной жидкости ротор 2 совершает планетарное движение, обкатываясь по зубьям статора. При этом в зависимости от направления действия осевой нагрузки, ролик 5 контактирует или с верхней опорной обоймой 6, или с нижней 7, и воспринимает соответствующую осевую нагрузХУ.

Из схемы (фиг.2) видно, что посредством изменения угла И можно регулировать величину радиальной составляющей (Ррад) осевой силы (Р ) и тем самым частично или полностью разгружать статор от действия радиальных сил.

Данная форма выполнения опорного узла упрощает конструкцию двигателя, почти в два раза уменьшает его длину и массу, разгружает ротор от действия радиальных сил, что увеличивает его долговечность.

Так как средние диаметры ролика и обойм отличаются на небольшую величину, равную двум эксцентриситетам, то увеличенные приведенные радиусы кривизны в контакте поверхностей ролика и обойм создают невысокие напряжения в контакте ролика, с обоймами, что обеспечивает необходимую несущую способность,

Двигатель может быть успешно применен в наклонно-направленном бурении, где для получения удовлетворительных параметров искривления ствола скважины особенно важна небольшая длина забойного двигателя.

х

фиг..