Одновинтовой промывочный насос для бурения и ремонта скважин

Полезная модель относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к техническим средствам для бурения и ремонта скважин. Задача полезной модели - создание высокого давления развиваемого насосом (15-20 МПа) при его небольшой длине. Заявляемый одновинтовой промывочный насос для бурения и ремонта скважин состоит из рабочих органов, включающих винтовой статор и расположенный внутри него винтовой ротор с числом зубьев на единицу меньше числа зубьев статора, всасывающего и нагнетательного патрубков, приводного вала,установлен6ного в подшипниках, и шарнира, соединяющего ротор и приводной вал. Новым в устройстве является то, что рабочие органы представляют собой многозаходный винтовой героторный механизм, причем число зубьев ротора выбирается в пределах 2-5, а отношение шага к среднему диаметру (С_т=T/D _cp.) винтовых поверхностей рабочих органов выбирается в пределах 1,5-3,5.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к техническим средствам для бурения и ремонта скважин.

Известны промывочные насосы, применяемые в агрегатах для капитального ремонта скважин, а также в мобильных буровых установках [1]. Они представляют собой двух или трех поршневые (плунжерные) насосы. Недостатком этих насосов являются большие габариты и масса, а также неравномерность подачи.

Известен одновинтовой промывочный насос, применяемый для бурения и ремонта скважин и состоящий из рабочих органов, включающих винтовой статор и расположенный внутри него винтовой ротор с числом зубьев на единицу меньше числа зубьев статора, всасывающего и нагнетательного патрубков, приводного вала в подшипниках и шарнира, соединяющего ротор и приводной вал [2].

Принцип действия и конструкция рабочих органов этого насоса (ротор, контактирующий с обрезиненным статором) обеспечивает высокие технические и эксплуатационные характеристики: равномерность подачи, оптимальные массогабаритные показатели, способность перекачивать жидкости высокой вязкости и газосодержащие смеси.

Одновинтовые насосы общего назначения, выпускаемые по ГОСТ 18863-89, охватывают диапазоны подач от 0,1 до 25 м³/час и давлением до 10 кгс/м ², что ограничивает их использование в качестве промывочных насосов. Рабочими органами этих насосов является винтовая пара с однозаходным ротором и двухзаходным статором (кинематическое отношение I=1:2). Недостатком одновинтовых насосов с такими рабочими органами является невысокое давление, обусловленное незначительным числом контактных линий, отделяющих вход и выход насоса.

Возможным путем увеличения давления является существенное удлинение рабочих органов, что ограничивается технологическими возможностями изготовления и приводит к увеличению осевого габарита насоса.

Задача полезной модели - создание высокого давления развиваемого насосом (15-20 МПа) при его небольшой длине.

Поставленная задача решается за счет того, что в одновинтовом промывочном насосе для бурения и ремонта скважин, состоящим из рабочих органов, включающих винтовой статор и расположенный внутри него винтовой ротор с числом зубьев на единицу меньше числа зубьев статора, всасывающего и нагнетательного патрубков, приводного вала установленного в подшипниках, и шарнира, соединяющего ротор и приводной вал, рабочие органы представляют собой многозаходный винтовой героторный механизм, причем число зубьев ротора выбирается в пределах 2-5, а отношение шага к среднему диаметру(С_т =T/D_cp.) винтовых поверхностей рабочих органов выбирается в пределах 1,5-3,5.

Многозаходный героторный механизм позволяет увеличить рабочий объем и число контактных линий рабочих органов насоса.

В заявляемом насосе для увеличения подачи и давления число зубьев ротора должно быть больше 1, предпочтительно в пределах 2-5. Дальнейшее увеличение числа зубьев ротора нецелесообразно вследствие снижения к.п.д. насоса и увеличения инерционных сил.

Другой отличительной особенностью предлагаемого насоса является форма винтовых поверхностей рабочих органов, обеспечивающая оптимальные энергетические показатели насоса. Максимальный к.п.д. (снижение длины контактных линий) при заданном рабочем объеме насоса достигается тем, что форма винтовых поверхностей рабочих органов выбирается таким образом, чтобы отношение шага к среднему диаметру (С _т=T/D_cp.) находилось в пределах С _т=1,5-3,5.

Предлагаемый насос изображен на фиг.1 и 2.

На фиг.1 дается продольный разрез насоса, а на фиг.2 - поперечный разрез по А-А.

Насос состоит из рабочих органов, включающих винтовой статор 1 и расположенный внутри него винтовой ротор 2 с числом зубьев на единицу меньше числа зубьев статора, всасывающего 3 и нагнетательного 4 патрубков, приводного вала 5 в подшипниках 6 и шарнира 7 соединяющего ротор и приводной вал.

Насос представляет собой планетарно-роторную машину гидростатического действия.

Вращение винтового ротора 2 насоса осуществляется приводным валом 5, приводимым в движение гидромотором (на фиг.1. не показан). При этом специальный профиль зубьев ротора и статора образует на длине статора замкнутые, перемещающиеся относительно оси статора рабочие полости, которые разделяют области низкого и высокого давления перекачиваемой жидкости.

Заявляемый одновинтовой насос благодаря небольшим габаритам можно размещать непосредственно на шасси мобильного агрегата для ремонта и бурения скважин с приводом от имеющегося на нем гидромотора; насос может быть применен во многих отраслях промышленности.

Источники информации

1. В.Ф.Абубакиров и др. Буровое оборудование: Т1. Справочник. - М. Недра, 2000, с.170-176.

2. Д.Ф.Балденко, М.Г.Бидман. Одновинтовые насосы в СССР и за рубежом. М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1972, с.1- 14.

Одновинтовой промывочный насос для бурения и ремонта скважин, состоящий из рабочих органов, включающих винтовой статор и расположенный внутри него винтовой ротор с числом зубьев на единицу меньше числа зубьев статора, всасывающего и нагнетательного патрубков, приводного вала, установленного в подшипниках, и шарнира соединяющего ротор и приводной вал, отличающийся тем, что рабочие органы представляют собой многозаходный винтовой героторный механизм, причем число зубьев ротора выбирается в пределах 2-5, а отношение шага к среднему диаметру (С_т=T/D_cp. ) винтовых поверхностей рабочих органов выбирается в пределах 1,5-3,5.