Объемный забойный двигатель

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям. Объемный забойный двигатель содержит корпус, состоящий из верхней и нижней частей, разъемно жестко соединенных между собой, кольцевую полость с дном и полуцилиндрические лопасти. Верхняя и нижняя части корпуса имеют соосные центральные каналы. Верхняя часть представляет собой помещенные один в другой цилиндры, связанные полуцилиндрическими лопастями и образующие кольцевую полость, сообщающуюся с центральным каналом верхней части корпуса посредством сквозных отверстий, выполненных на внутреннем цилиндре выше дна кольцевой полости. Ниже сквозных отверстий поверхность центрального канала выполнена с полярными уступами, продольно обращенными по направлению вращения корпуса, на нижней части которого проведены исходящие из центрального канала канавки, в виде спирали обгонно проходящие относительно осевой линии корпуса по периферии и выходящие противоположно вращению последнего. Обеспечивается устранение контактных трений, повышение значения пускового момента объемного забойного двигателя в работу и увеличение величины крутящего момента корпуса для бурения скважин, т.е. повышение энергетических характеристик и надежности работы объемного забойного двигателя. 3 ил.

 

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям.

Известен объемный забойный двигатель, содержащий корпус, полуцилиндрические лопасти, кольцевую полость и центральный канал. Патент Российской Федерации №2220270, кл. Е21В 4/02, 2001.

Недостатки аналога - наличие трения между корпусом и полуцилиндрическими лопастями, низкие значения пускового момента в работу объемного забойного двигателя.

Прототипом выбран объемный забойный двигатель, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней части, разъемно жестко соединенных между собой, кольцевую полость с дном и полуцилиндрические лопасти. Патент Республики Казахстан №30291, кл. Е21В 4/02, 2015.

Недостатки прототипа те же, что и в аналоге, наличие контактных трений между внутренней поверхностью корпуса и полуцилиндрическими лопастями, присутствие гидродинамических сопротивлений вращению в полости корпуса, низкие значения пускового момента объемного забойного двигателя в работу, что в совокупности снижают энергетические характеристики и надежность работы.

Задача изобретения - повышение энергетических характеристик и надежности работы объемного забойного двигателя.

Технический результат - устранение контактных трений, повышение значений пускового момента объемного забойного двигателя в работу и увеличение величины крутящего момента корпуса для бурения скважин.

Технический результат достигается тем, что в объемном забойном двигателе, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней частей, разъемно жестко соединенных между собой, кольцевую полость с дном и полуцилиндрические лопасти, согласно изобретению, верхняя и нижняя части корпуса имеют соосные центральные каналы, верхняя часть представляет собой цилиндры, помещенные один в другой, связанные полуцилиндрическими лопастями и образующие кольцевую полость, сообщающуюся с центральным каналом верхней части корпуса посредством сквозных отверстии, выполненных на внутреннем цилиндре выше дна кольцевой полости, при этом ниже сквозных отверстии поверхность центрального канала представлена полярными уступами, продольно обращенными по направлению вращения корпуса, на нижней части которого проведены канавки, исходящие из центрального канала, в виде спирали обгонно проходящие относительно осевой линии корпуса по периферии и выходящие противоположно вращению последнего.

Отличительными признаками - верхняя и нижняя части корпуса имеют соосные центральные каналы, верхняя часть представляет цилиндры, помещенные один в другой, связанные полуцилиндрическими лопастями, обеспечивается совместное вращение цилиндров с полуцилиндрическими лопастями как одно целое, тем самым исключаются контактные трения между ними, потери крутящего момента.

Совокупностью отличительных признаков - образующие кольцевую полость, сообщающуюся с центральным каналом посредством сквозных отверстий, выполненных на внутреннем цилиндре выше дна кольцевой полости, в момент подачи рабочей жидкости по кольцевой полости достигается задержание потока у внутренней поверхности полуцилиндрических лопастей, сопровождающееся ростом давлений на них, следовательно повышением силы пускового момента объемного забойного двигателя в работу и величины крутящего момента корпуса.

Признаком - ниже сквозных отверстий поверхность центрального канала представлена полярными уступами, продольно обращенными по направлению вращения корпуса, появляется возможность преобразования разности скорости вращения корпуса и превышающей скорости рабочей жидкости в центральном канале в крутящий момент, приложением скоростного напора на уступы, что особенно ощутимо в момент замедления вращения корпуса, и сохранении скорости вращения рабочей жидкости, позволяющие повысить надежность работы объемного забойного двигателя.

Признаком - на нижней части которого проведены канавки, исходящие из центрального канала и в виде спирали обгонно проходящие относительно осевой линии корпуса по периферии, выходящие противоположно вращению последнего, достигается увеличение радиуса закругления канавки, оказанием наибольшего давления рабочей жидкости на внешние стенки канавки, удлинение пути пробега канавки и плеча моментов реактивных сил истечения, что совокупно обеспечивает рост значений энергетических характеристик и повышение надежности работы объемного забойного двигателя.

Существенные признаки изобретения имеют причинно-следственную связь, обеспечивают достижение технического результата и решение поставленных задач.

На фиг. 1 изображен общий вид объемного забойного двигателя, на фиг. 2 и фиг. 3 разрез, соответственно по А-А и Б-Б на фиг. 1.

Объемный забойный двигатель содержит корпус, состоящий из верхней и нижней части, верхняя часть представляет наружный цилиндр 1 и в него помещен внутренний цилиндр 2, связанные полуцилиндрическими лопастями 3, и образующими кольцевую полость с дном 4, сообщающуюся с центральным каналом 5 через сквозные отверстия 6, выполненные на внутреннем цилиндре 2 выше дна 4 кольцевой полости.

Ниже сквозных отверстий 6 поверхность центрального канала 5 представлена полярными уступами 7, продольно обращенными по направлению вращения корпуса.

При этом наружный цилиндр 1 вверху через опору скольжения 8 связан с невращающимся переводником 9 с каналами 10, а в нижнем окончании соединен с нижней частью корпуса 11 с центральным каналом 12, соосным с центральным каналом 5 верхней части корпуса. На нижней части корпуса 11 проведены канавки 13, исходящие из центрального канала 12, и в виде спирали обгонно проходящие относительно осевой линии корпуса по периферии, выходящие противоположно вращению последнего.

Объемный забойный двигатель работает следующим образом. Направлением рабочей жидкости по каналам 10 переводника 9 по направлению вращения корпуса под острым углом на дно 4 кольцевой полости, образованной наружным 1 и внутренним 2 цилиндрами, за счет веса и давлений рабочей жидкости появляется выталкивающая сила, преобразуемая в крутящий момент корпуса, усиленный последующим воздействием скоростного напора на внутренние поверхности полуцилиндрических лопастей 3.

При этом происходит задержание движении рабочей жидкости, сопровождающееся ростом давлений на внутренней поверхности полуцилиндрических лопастей 3, повышением значений пускового момента, и корпус объемного забойного двигателя совершает вращательное движение на опоре скольжения 8 вокруг невращающегося переводника 9.

Далее, рабочая жидкость из кольцевой полости через сквозные отверстия 6 перетекает в центральный канал 5 верхней части корпуса, где при превышении скорости вращения рабочей жидкости над скоростью вращения корпуса напор рабочей жидкости будет приложен на полярные уступы 7, увеличивая значение крутящего момента.

Из центрального канала 5 рабочая жидкость поступает в соосный с ним центральный канал 12 нижней части корпуса 11, и по канавкам 13 выходит в затрубное пространство с образованием дополнительного крутящего момента реактивным истечением рабочей жидкости.

Эксперименты, проведенные по испытанию и выявлению ресурсных возможностей опытного образца объемного забойного двигателя диаметром корпуса 195 мм, изготовленного в соответствии с изложенной формулой изобретения, показали, что при меньших значениях габаритных размеров по длине и расходах рабочей жидкости для данного диаметра, достигнуты значения энергетических характеристик, обеспечивающие бурение скважин в твердых и крепких горных породах 9-11 категории по буримости.

Объемный забойный двигатель, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней частей, разъемно жестко соединенных между собой, кольцевую полость с дном и полуцилиндрические лопасти, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части корпуса имеют соосные центральные каналы, верхняя часть представляет цилиндры, помещенные один в другой, связанные полуцилиндрическими лопастями и образующие кольцевую полость, сообщающуюся с центральным каналом верхней части корпуса посредством сквозных отверстий, выполненных на внутреннем цилиндре выше дна кольцевой полости, при этом ниже сквозных отверстий поверхность центрального канала представлена полярными уступами, продольно обращенными по направлению вращения корпуса, на нижней части которого проведены канавки, исходящие из центрального канала и в виде спирали обгонно проходящие относительно осевой линии корпуса по периферии, выходящие противоположно вращению последнего.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине. Гидравлический забойный двигатель содержит статор, представляющий собой трубчатый корпус с закрепленной в нем обкладкой из эластомера, прилегающей к внутренней поверхности трубчатого корпуса, обкладка из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями, на каждом краю трубчатого корпуса выполнена внутренняя резьба, и расположенный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, число винтовых зубьев ротора на единицу меньше числа винтовых зубьев обкладки, ходы винтовых зубьев обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси ротора и обкладки смещены между собой на величину эксцентриситета.

Группа изобретений относится к области бурения скважин. Устройство формирования ствола скважины в подземной формации содержит буровое долото, соединительное устройство, присоединенное к буровому долоту и способное передавать крутящий момент и аксиальное давление на буровое долото, буровой двигатель, приводимый в действие текучей средой, находящейся под давлением, и содержащий статор и ротор, расположенный в статоре и соединенный с соединительным устройством для передачи крутящего момента, генератор аксиального давления, связанный с ротором и имеющий напорную поверхность, подвергающуюся давлению текучей среды, протекающей через буровой двигатель, и силовой узел, выполненный с возможностью избирательного крепления статора бурового двигателя к стенке ствола скважины в момент приложения аксиального давления к буровому долоту.

Изобретение относится к области горноразведочных работ, а именно к способу бурения скважин. Способ бурения скважин включает спуск в скважину забойного гидродвигателя, состоящего из статора с полуцилиндрическими лопастями и полого ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине. Статор содержит трубчатый корпус с внутренней поверхностью, выполненной в форме геликоида с внутренними винтовыми зубьями, на каждом краю корпуса выполнена внутренняя резьба, а также содержит закрепленную в корпусе обкладку из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности корпуса, обкладка из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями в корпусе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях, радиально направленных внутрь.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине. Обкладка из эластомера, закрепленная в трубчатом корпусе гидравлического забойного двигателя, выполнена с асимметричным расположением профиля ее поверхности с внутренними винтовыми зубьями, контактирующими с винтовыми зубьями на наружной поверхности ротора, относительно профиля ее поверхности, прилегающей к внутренним винтовыми зубьям в трубчатом корпусе, и включает первую и вторую стороны каждого винтового зуба обкладки из эластомера таким образом, что геометрия первой стороны обкладки, прилегающей к боковой поверхности внутреннего винтового зуба трубчатого корпуса, образует поверхность уплотнения с винтовыми зубьями на наружной поверхности ротора и выполнена с максимальной толщиной обкладки, а геометрия второй стороны обкладки, прилегающей к боковой поверхности упомянутого внутреннего винтового зуба трубчатого корпуса, образует поверхность нагружения и выполнена с минимальной толщиной обкладки.

Группа изобретений относится к области добычи углеводородов. Система для разделения потока в стволе скважины включает основной трубопровод, определяющий основную линию тока через него, разделитель потока, расположенный в гидравлическом сообщении с основным трубопроводом ниже по течению основной линии тока, определяющий первую и вторую линии тока флюида, проходящую от основной линии тока, и содержащий передний край трубчатого элемента в пределах основного трубопровода, и при этом статор, по меньшей мере, частично расположен в пределах внутренней части трубчатого элемента, турбину в сборе в гидравлическом сообщении с первой линией тока ниже по течению от разделителя потока, состоящую из статора, расположенного на первой линии тока, содержащего множество лопастей статора, выполненных с возможностью поддерживать в целом неподвижное положение относительно основного трубопровода во время прохождения флюида по первой линии тока, ротора, вращающегося относительно статора вследствие прохождения потока флюида по первой линии тока; и привода, соединенного с по меньшей мере одной лопастью статора и выполненного с возможностью перемещать по меньшей мере одну лопасть статора для регулирования гидравлического сопротивления по первой линии тока.

Группа изобретений относится к области бурения скважин забойными двигателями. Гидравлический инструмент содержит статор, имеющий отверстие, выполненное в виде множества зубьев, ротор, имеющий по меньшей мере один зубец на наружной поверхности, причем ротор выполнен с возможностью вращения внутри статора в ответ на поток жидкости через статор, при этом по меньшей мере один из статора и ротора содержит упругий материал, и удаляемое покрытие, расположенное на поверхности по меньшей мере одного из ротора и статора, при этом удаляемое покрытие имеет толщину, выбираемую таким образом, чтобы компенсировать по меньшей мере одно из ожидаемого набухания упругого материала во время операции бурения или ожидаемого уменьшения зазора между ротором и статором за счет теплового расширения ротора и статора, причем удаляемое покрытие разработано с возможностью удаления во время работы гидравлического инструмента.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине, а именно для фрезерной вырезки окна в обсадной колонне в стволе скважины и бурения боковых каналов для перфорации продуктивного интервала.

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано в гидравлических забойных двигателях, работающих в скважинах сверхмалого диаметра и радиуса кривизны.

Группа изобретений относится к области бурения скважин забойными двигателями. Двигатель содержит статор силовой секции, содержащий непрерывный корпус, имеющий первый конец, второй конец и внутреннюю полость, проходящую через них, и роторный узел, расположенный во внутренней полости.
Наверх