Забойный винтовой двигатель Советский патент 1982 года по МПК E21B4/02 

(54) ЗАБОЙНЫЙ ВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к технике бурения нефтяных, газовых и геологоразв дочных скважин. Известен забойный винтовой двигател содержащий рабочие органы в виде мног заходного героторного механизма ll В винтовых двигателях пространствен ная форма винтовых поверхностей ротора и статора определяется параметром С, представляющим собой отношение шага винтовой поверхности t рабочего органа (статораили ротора) к его среднему диаметру Дер. Недостатком известного двигателя, имеющего параметр С , равный 4, 6, является нестабильность пусковых качеств двигателя, вызванная возможность самоторможения рабочих органов. Если рассматривать рабочие органы двигателя, как передачу винт-гайка, то зависимость между теоретическим вращающим моментом Mj двигателя и осево СИЛОЙ 6 действующей на ротор, имеет . .tS-Co -p,) , где с6 - угол подъема винтовой линии; Р} - угол трения, paBHbrii arctg , где - коэфф1щиент трения ротор-статор. В винтовом забойном двигателе при определенных условиях коэффициент трения покоя может принимать значения, близкие к единице и даже превышающие эту величину, а угол трения р при этом приближается к значениям угла о(, . Следовательно, возможны такие режимы трения, когда величина/р - |- О и в механизме происходит явление самоторможения, в результате чего двигатель не запускается. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение пусковых характеристик двигателя. Это достигается тем, что шаг i винтовой поверхности рабочего органа и 39 средний диаметр З)р.винтовой поверхкости рабочего органа связаны соотношением 5,5il2 На фиг. изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг, 2 сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - развертка винтовой поверхности рабочего органа на плоскость; на фиг. 4 - график изменения вращающего момента двигателя и утечки жидкости в рабочих органах двигателя. Двигатель содержит рабочие органы: ротор 1 и статор 2, представляющие со|бой винтовой героторный механизм с разницей в числах зубьев статора и ротора, равноЛ единице, корпус 3, шарни1 йое соединение 4, выходной полый вал 5, установленный в радиальных подшипниках 6. Для восприятия осевых усилий в корпусе установлен упорный подшипник 7. Двигатель работает следующим образом. При подаче промывочной жидкости в рабочие органы ротор 1 совершает планетарное движение. Посредством шарнирного соединения 4 планетарное движение ротора 1 преобразуется в концентрическое вращение выходного вала 5. Из рабочих органов отработанная про мывочная жидкость через полый 5 попадает в породоразрушающий инструмент (на чертежах не показан) и далее на забой скважины. При проектировании рабочих органов винтовых двигателей с параметром С 5,5у.12 угол подъема винтовой линии ci приобретает значение в пределах 62-75, что препятствует явлению самЬторможения в механизме. Из графика на фиг. 4 видно, что при максимальном коэффициенте трения пары ротор-статор диапазон Q, равный 5,5-г -г12, обеспечивает устойчивость запуска двигателя при незначительном увеличении утечек. 94 КПД двигателя находится на уровне К ПД серийных машин, а его долговечность. в 1,5-2 раза вьпие. Экономический эффект от внедрения изобретенияслагается из экономии времени на спуско-подьемные операции, связанные с отказами двигателя на забое, и увеличения проходки за межремонтный период двигателя. Кроме того, увеличение значения параметра С при сохранении других геометрических параметров рабочих органов приводит к снижению скорооти вращения выходного вала, что, в свою очередь, вызовет увеличение проходки на долото. Промьш1ленные испытания забойного винтового двигателя в идентичных усло ВИЯХ Татарии показали, что проходка на долото увеличивается на 36% по сравнению с проходкой в серийном двигателе Д2-172М, а отказы в запуске и остановке двигателя не наблюдаются. Формула изобретения Забойный винтовой двигатель, содержащий рабочие органы в виде многозаходного героторного механизма, о т л и чающийся тем, что, е целью повьшения его надежности и улучшения пусковых характеристик, шаг t винтовой поверхности рабочего органа и средний диаметр ТЭср. винтовой поверхности рабочего органа связаны соотношением - 5,5т12.. ср. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Двигатель винтовой забойный Д2-172М. Технические условия ТУ2в02-573-74, гр. Г43 рег.ном.ВИФСа, 124667, 11.10.74.

А-А