Винтовой забойный двигатель

А. М. Кочнев, С. С. Никомаров, М. Т. Гусман, Р. В. Захаров и В. Б. Голдобин (72) Авторы нэобретенин

Пермский филиал Всесоюзного ордена Тру вого Красного

Знамени научно-исследовательского инст тута буровой техники (Vf) Заявнтель (54) ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к буровой технике, а имено к забойным двигателям, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин..

Известен героторный винтовой ме ханизм, содержащий рабочие органы, . статор и ротор, в виде конического винтового героторного механизма, карданное соединение, вал и радиальноупорный подшипник (3), Недостаток устройства заключается в том, что при спуско-подъемных операциях не обеспечен переток промывочной жидкости минуя рабочие органы двигателя.

Наиболее близким решением из известных является забойный гидравлический двигатель, содержащий рабочие органы, статор и аксиально подвижный ротор в виде винтового героторного меха изма, вал и радиально-упорный подшипник (2).

Недостатком известного двигателя является то, что долговечность рабо2 чих органов ограничена ввиду износа и изменения размеров зубьев ротора и статора и, следовательно, появления зазора в паре, что приводит к снижению нагрузочной характеристики двигателя.

Цель изобретения - повышение долговечности двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель снабжен установленной на валу сменной муфтой для ограничения хода ротора вверх, а рабочие ор" ганы выполнены с коническими винтовыми поверхностями, вершины конусов которых обращены вверх навстречу потоку промывочной жидкости.

На фиг. 1 изображен общий вид винтового забойного двигателя, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 3 на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1..

Винтовой забойный двигатель содер. жит рабочие органы в виде винтового

4Q

5 з 94 героторного механизма, включающего статор 1 и аксиально подвижный ротор 2

Ротор 2 и статор 1 выполнены с ко.ническими винтовыми поверхностями, вершины конусов которых обращены навстречу движущемуся потоку промы.вочной жидкости. Ротор 2 через карданное соединение 3 и переходник 4 связан с валом 5. На валу 5 шпинделя установлена промежуточная втулка 6, на которой смонтирован радиальноупор ый подшипник 7. Промежуточная втулка 6 сопряжена с валом 5 шпинделя посредством подвижного в осевом. направлении пазового соединения, например шлицевого. Подшипник закреплен на промежуточной втулке 6 гайками 8.

На валу 5 шпинделя между нижним упорным торцом промежуточной втулки и буртом вала установлена сменная муфта 9, ограничивающая ход ротора вверх и имеющая продольный разъем.

Части муфты соединены между собой, например, посредствам болтов 10.

Винтовой забойный двигатель работает следующим образом.

При прокачивании жидкости, в условиях отсутствия забойной нагрузки на долото, под действием массы вращающихся частей двигателя и усилия от перевала давления, действующего в первоначальный момент на ротор, вал шпинделя вместе с карданным соединением и ротором перемещается вниз на величину Н, до упора торца

В переходника 4 в верхний торец ъ промежуточной втулки .б. При этом открывается проход жидкости в образовавшийся зазор между ротором и.статором.

При создании осевой нагрузки на

, долото вал шпинделя перемешается по пазовому соединению до упора торца муфты в нижний торец промежуточной .втулки, а ротор двигателя занимает верхнее положение (фиг. 1), обеспечивая определенный натяг в рабочей паре. При верхнем расположении подвижной системы двигателя и подаче промывочной жидкости под давлением,. планетарное движение ротора преобразуется в соосное вращение вала шпинделя при ломощи карданного вала, передающего вращающий момент и гидравлическую осевую нагрузку от ротора

По мере износа винтовых зубьев конического героторного механизма нагрузочная характеристика двигателя

5340 4 снижается. Для восстановления степе-. ни обжатия конических рабочих органов из-за износа винтовых поверхностей зубьев после подъема двигателя на поверхность производится установка новой сменной муфты, по высоте меньшей высоты L предыдущей муфты.

За счет уменьшения высоты муфты обеспечивается перемещение ротора вверх

>р относительно статора и, следовательно, восстановление. натяга в рабочей паре и нагрузочной способности двигателя.

Выполнение винтового забойного двигателя с коническими рабочими органами, имеющими воэможность относительного осевого перемещения, позволяет повысить долговечность.двигателя за счет многократного восстанов2О ления степени обжатия обкладки статора при износе рабочих органов, для создания оптимального натяга в паре.

Наличие сменной муфты, при возможном осевом перемещении вращающихся частей двигателя, позволяет восстанавливать загрузочную способность двигателя в условиях буровой при износе винтовых поверхностей рабочих органов.

Кроме того, при отсутствии осевой зо нагрузки на долото и, следовательно, наличии зазора в конических рабочих органах двигателя обеспечивается циркулирование промывочной жидкости в стволе скважины, а также слив или за полнение бурильной колонны промывочз ной жидкостью в процессе спуско-подьемных операций без применения дополнительных устройств. формула изобретения

Винтовой забойный двигатель, содержащий рабочие органы, статор и аксиально подвижный ротор в виде винтового героторного механизма, вал и радиально-упорный подшипник, о т л ичающийся тем, что, с.целью повышения долговечности двигателя, он снабжен установленной на валу сменной муфтой для ограничения хода ротора вверх, а рабочие органы выполнены с коническими винтовыми поверхностями, вершины конусов которых обращены вверх навстречу потоку промывочнои жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 400689, . E 21 В 3/12, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 443156, кл. Е 21 В 3/12, 1973.