DE112013007474T5

DE112013007474T5 - Rotorlager für Exzenterschneckenbohrlochbohrmotor

Info

Publication number: DE112013007474T5
Application number: DE112013007474.5T
Authority: DE
Inventors: John Kenneth Snyder; Victor Gawski
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2016-06-16
Also published as: GB2536128A; US20160208556A1; RU2629315C2; CA2922856C; CN105683481A; GB201602407D0; MX2016002540A; US10161187B2; CA2922856A1; AR097843A1; NO20160320A1; WO2015047405A1; RU2016105162A; GB2536128B; AU2013401963B2; AU2013401963A1

Abstract

Ein Exzenterschneckenbohrmotor, der in einem Bohrloch angeordnet werden kann, beinhaltet ein rohrförmiges Gehäuse, einen Stator mit einem Satz von spiralförmigen Flügeln und einen Rotor mit einem Satz von spiralförmigen Flügeln. Der Rotor kreist um die zentrale Längsachse des Stators. Eine Lagerbaugruppe ist an ein Ende des Gehäuses gekoppelt und ist um ein Ende des Rotors herum angeordnet. Die Lagerbaugruppe beinhaltet ein Lagergehäuse, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist, ein äußeres Lager, das konzentrisch in dem Lagergehäuse angeordnet ist, und ein inneres Lager, das an dem ersten zylindrischen Ende des Rotors angeordnet ist. Das innere Lager weist eine Zentralachse auf, die an der Zentralachse des Rotors ausgerichtet ist und derart in dem äußeren Lager angeordnet ist, dass das innere Lager um die zentrale Längsachse des Stators kreist, wenn der Rotor in dem Stator gedreht wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Dieses Dokument beschreibt allgemein Lagerbaugruppen für Drehausrüstung, die in einem Bohrloch angeordnet werden kann, insbesondere eine Lagerbaugruppe für den Rotor eines Exzenterschneckenbohrlochbohrmotors.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Exzenterschneckenmotoren, die auch als Motoren des Moineau-Typs bekannt sind und einen Rotor aufweisen, der sich mithilfe von unter Druck stehendem Bohrfluid mit einem Stator dreht, werden seit vielen Jahren in Bohrlochuntertagebohranwendungen verwendet. Diese Motoren werden auf dem technischen Gebiet bisweilen als Untertageschlammmotoren bezeichnet. Unter Druck stehendes Bohrfluid (z. B. Bohrschlamm) wird dem Motor in der Regel über einen Bohrstrang zugeführt. Das unter Druck stehende Fluid strömt in und durch eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen dem Rotor und dem Stator, was eine Drehung des Rotors und ein resultierendes Drehmoment erzeugt. Das resultierende Drehmoment wird in der Regel zum Antreiben eines Arbeitswerkzeugs wie etwa eines Bohrmeißels verwendet, um geologische Formationen im Bohrloch zu durchdringen.
In der Öl- und Gasexploration ist es wichtig, die strukturelle Intaktheit des Bohrstrangs und der damit verbundenen Bohrlochwerkzeuge zu schützen. Im Falle von Motoren des Moineau-Typs können die Bewegung und die Interaktion zwischen verschiedenen Komponenten sowohl mechanisch komplex als auch belastend sein.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Bohrplattform und Untertageausrüstung mit einem Untertagebohrmotor, der in einem Bohrloch angeordnet ist.
2 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Rotors und Stators eines Untertagebohrmotors.
3 ist eine Querschnittansicht eines Rotors und Stators eines Untertagebohrmotors aus 2.
4 ist eine seitliche Teilquerschnittansicht eines Untertagebohrmotors mit einer ersten Ausführungsform einer Lagerbaugruppe.
5 ist eine Querschnittansicht der Lagerbaugruppe aus 4.
6 ist eine seitliche Teilquerschnittansicht eines Untertagebohrmotors mit einer zweiten Ausführungsform einer Lagerbaugruppe.
7 ist eine perspektivische Ansicht der Exzenterlagerbaugruppe aus 6.
8 ist eine Endansicht der Rotorendverlängerung aus 6.
9 ist eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Lagerbaugruppe.
10 ist eine Teilquerschnittansicht der dritten Ausführungsform der Lagerbaugruppe aus 9.
Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen verweisen auf gleiche Elemente.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf 1 dreht im Allgemeinen eine Bohrplattform 10, die an oder über der Oberfläche 12 angeordnet ist, einen Bohrstrang 20, der in einem Bohrloch 60 unter der Oberfläche 12 angeordnet ist. Der Bohrstrang 20 beinhaltet in der Regel ein Bohrgestänge 21, das mit einem oberen Schutzübergang eines Untertageverdrängungsmotors (z. B. eines Motors des Moineau-Typs) verbunden ist, der einen Stator 24 und einen Rotor 26 beinhaltet, die Drehmoment erzeugen und in das Bohrloch an einen Bohrmeißel 50 oder andere Untertageausrüstung (allgemein als Werkzeugstrang bezeichnet) 40 übertragen, die an einer Längsausgangswelle 45 des Untertageverdrängungsmotors angebracht ist. Die Oberflächenausrüstung 14 auf der Bohrplattform dreht den Bohrstrang 20 und den Bohrmeißel 50, während dieser die Erdkruste 25 durchbohrt, um ein Bohrloch 60 zu bilden. Das Bohrloch 60 wird durch ein Futterrohr 34 und eine Zementhülse 32 in dem Ringraum zwischen dem Futterrohr 34 und der Bohrlochwand verstärkt. Im normalen Betrieb wird der Rotor 26 des Antriebsabschnitts durch ein gepumptes unter Druck stehendes Bohrfluid, das durch einen Antriebsabschnitt 22 (z. B. Verdrängungsschlammmotor) strömt, im Verhältnis zum Stator 24 gedreht. Die Drehung des Rotors 26 dreht eine Ausgangswelle 102, die dazu dient, Komponenten des Werkzeugstrangs 40 anzutreiben, die unterhalb des Antriebsabschnitts angeordnet sind. Die Oberflächenausrüstung 14 kann stationär sein oder kann den Motor 22 und damit den Stator 24 drehen, der mit dem Bohrstrang 20 verbunden ist.
Energie, die von einer Drehwelle in einem Untertageantriebsabschnitt erzeugt wird, kann zum Antreiben verschiedener Untertagewerkzeugfunktionen verwendet werden. Komponenten des Werkzeugstrangs 40 können durch die mechanische (z. B. Drehungs-)Energie angetrieben werden, die vom Antriebsabschnitt 22 erzeugt wird, indem z. B. ein Bohrmeißel oder ein elektrischer Stromgenerator angetrieben wird. Dynamische Belastung an den äußeren Passflächen des Rotors 26 und des Stators 24 während des Betriebs kann zu Verschleiß, z. B. Abrieb, an der Oberfläche der Materialien führen und kann Spannungen im Körper der Materialien erzeugen.
Dynamische mechanische Belastung des Stators durch den Rotor kann auch von der mechanischen Belastung beeinflusst werden, die von Bohrmeißel- oder Formationsinteraktionen verursacht wird, z. B. kann der Rotor 16 über die Ausgangswelle 102 wirksam mit dem Bohrmeißel 50 verbunden sein. Diese variable mechanische Belastung kann Schwankungen in der mechanischen Beanspruchung des Stators 24 durch den Rotor 26 verursachen, was zu Schwankungen in der Betriebseffizienz führen kann.
Durch Einsetzen einer Lagerbaugruppe 100a, 100b an jedem Ende des Rotors 26 zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 kann die relative Bewegung zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 für die angetriebene Funktion genau gesteuert oder eingeschränkt werden, wodurch die Gesamtleistung der Funktion verbessert wird. In einigen Fällen kann das Steuern oder Einschränken der relativen Bewegung mechanische Beanspruchung und Verschleiß reduzieren. Eine Regulierung der dynamischen Belastung zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 durch die Verwendung der Lagerbaugruppen 100a, 100b kann beispielsweise Steuerung der dynamischen Zentrifugallast zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 bereitstellen und kann dadurch die negativen Auswirkungen im Zusammenhang mit einer solchen Belastung reduzieren und Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Komponenten verbessern.
2 ist eine aufgeschnittene perspektivische Teilansicht 200 des Beispielrotors 26 und des Beispielstators 24. In einigen Implementierungen können Verdrängungsexzenterschneckenbohrlochbohrmotoren die hydraulische Energie von unter Druck stehendem Bohrfluid, das zwischen den Rotor 26 und den Stator 24 geleitet wird, in mechanische Energie, z. B. Drehmoment und Drehung, umwandeln, um den Untertagewerkzeugstrang 40 (z. B. Bohrmeißel 50) aus 1 anzutreiben.
Im Betrieb dreht sich der Rotor 26 um seine eigene Achse 305 und umkreist eine zentrale Längsachse 310 des Stators 24. Eine zentrale Längsachse 305 des Rotors 26 bewegt sich in Bezug auf eine zentrale Längsachse 310 des Stators 24 exzentrisch. Der Rotor 26 beschreibt in exzentrischer Weise einen Kreis 317, den die Längsachse 305 des Rotors 26 um die Längsachse 310 des Stators 24 vollzieht. Die exzentrische Umkreisung erfolgt in entgegengesetzter Richtung zur Rotordrehung. Wenn die Rotordrehung vom oberen oder Einlassende des Motors beispielsweise im Uhrzeigersinn erfolgt, erfolgt die Umkreisung entgegen dem Uhrzeigersinn.
Allgemein basieren Untertagebohrmotoren auf einer Antriebseinheit eines ineinandergreifenden spiralförmig geflügelten Rotors und spiralförmig geflügelten Stators, einer Übertragungseinheit (z. B. des Mehrkomponenten-Kreuzgelenktyps oder des einstückigen flexiblen Wellentyps) und einer Antriebswellenbaugruppe, die Schub- und Radiallager beinhaltet. In den Beispielen des Rotors 26 und des Stators 24 beinhaltet der Rotor 26 einen Satz spiralförmiger Rotorflügel 315 und der Stator 24 beinhaltet einen Satz spiralförmiger Statorflügel 320. Der Stator 24 weist einen oder mehr Statorflügel 320 als der Stator 24 auf. Wenn der Rotor 26 in den Stator 24 eingesetzt wird, wird ein Satz Hohlräume 325 gebildet. Die Anzahl der Statorflügel 320 liegt normalerweise zwischen zwei und zehn Flügeln, obwohl in einigen Ausführungsformen höhere Flügelzahlen möglich sind.
Wenn sich der Rotor 26 im Verhältnis zum Stator 24 dreht, bewegen sich die Hohlräume 325 zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 praktisch entlang der Länge des Rotors 26 und des Stators 24 fort. Die Fortbewegung der Hohlräume 325 kann dazu genutzt werden, Fluide von einem Ende zum anderen zu übertragen. Wenn unter Druck stehendes Fluid den Hohlräumen 325 zugeführt wird, kann die Interaktion des Rotors 26 und des Stators 24 genutzt werden, um die hydraulische Energie des unter Druck stehenden Fluids in mechanische Energie in Form von Drehmoment und Drehung umzuwandeln, die an den Untertagewerkzeugstrang 40 (z. B. den Bohrmeißel 50) geleitet werden kann.
In einigen Implementierungen können Leistung und Effizienz von Rotor und Stator durch die Passung des Rotors im Stator beeinflusst werden. Obwohl Rotoren und Statoren in einigen Ausführungsformen mit Spiel zwischen dem Paar arbeiten können, kann in anderen Ausführungsformen eine Presspassung zwischen dem Rotor und dem Stator vorgesehen sein, um die Leistungserzeugung, Effizienz, Zuverlässigkeit und/oder Langlebigkeit zu verbessern. Beispielsweise können Rotoren und Statoren bei der Fertigung sorgfältig abgemessen und gepaart werden, während Auswirkungen von Elastomerexpansion durch geothermische Wärme untertage und intern im Motor erzeugte Wärme während seiner Funktion berücksichtigt werden.
In einigen Beispielen kann die Gesamteffizienz einer Exzenterschneckenantriebseinheit oder -pumpe ein Produkt ihrer volumetrischen Effizienz und mechanischen Effizienz sein. Die volumetrische Effizienz kann mit Dichtung und volumetrischem Entweichen (z. B. Schlupf) zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 in Zusammenhang stehen, während die mechanische Effizienz mit Verlusten aufgrund von Reibung und Fluidscherung zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 in Zusammenhang stehen kann. Während des Betriebs kann die Gesamteffizienz des Rotors 26 und des Stators 24 durch viskoses Bohrfluidscheren, Reibungsverluste am Stator 24, die drehende und kreisende Masse des Rotors 26 und/oder die geometrische Interaktion der Rotorflügel 315 und der Statorflügel 320 beeinflusst werden.
Im Beispiel des Rotors 26 und des Rotors 24 werden die Geometrie der Rotorflügel 315 und die Geometrie der Statorflügel 320 dazu ausgewählt, die Menge an Gleitbewegung zwischen den Rotorflügeln 315 und den Statorflügeln 320 zu reduzieren und die Menge an Rollkontakt zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 im Gebrauch zu erhöhen. In einigen Implementierungen kann diese Geometrie für eine gute Fluidabdichtungsfähigkeit sorgen und mechanische Belastung und Verschleiß des Rotors 26 und des Stators 24 reduzieren.
In einigen Implementierungen kann ein direktes Verhältnis zwischen der Druckdifferenz, die an einem Untertagemotor vorliegt, und dem vom Motor erzeugten Drehmoment vorliegen. Die Ausgangsdrehzahl des Motors kann mit dem Volumen der sich fortbewegenden Hohlräume 325 und damit zusammenhängen, wie wirksam die Rotorflügel 315 an den Statorflügeln 320 abdichten. In einigen Beispielen kann das Innenflügelprofil des Stators 24 zusätzlich dazu, dass das Innenflügelprofil des Stators 24 bei Interaktion mit dem Rotor 26 eine Dichtungsfunktion erfüllt, den Rotor 26 entlang seiner Länge einschränken und radiale Abstützung bereitstellen, z. B. Widerstand gegenüber Zentrifugalkräften des Rotors 26. In einigen Beispielen können jedoch übermäßige Kräfte zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 übermäßige Beanspruchung und Verschleiß des Rotors 26 und/oder des Stators 24 verursachen.
In einigen früheren Implementierungen von Untertagemotoren wird eine Übertragungsbaugruppe oder flexible Welle verwendet, um die komplexe Bewegung des Rotors in eine einfache Drehung am oberen Ende der Motorantriebswelle zu negieren. In diesen früheren Implementierungen kann die Drehmasse der Übertragungsbaugruppe oder flexiblen Welle dazu neigen, die Dichtung zwischen dem Rotor und dem Stator zu beeinträchtigen, und kann sich negativ auf die mechanische Beanspruchung der Rotor- und Statorflügel auswirken. Durch Verwendung der Lagerbaugruppen 100a, 100b aus 1 zum Abstützen des Rotors 26 oder an beiden Enden kann die dynamische Beanspruchung des Stators 24 präzise reguliert werden. Durch Einbeziehen einer oder mehrerer der Lagerbaugruppen 100a, 100b kann die Fluidabdichtungseffizienz des Stators 24 erhöht werden, wodurch Fluidentweichen reduziert wird, so dass der Stator 24 keine Dichtung einschließlich einer wesentlichen radialen Stützfunktion bereitstellen muss.
In einigen Ausführungsformen steht die spiralförmige Flügelform des Rotors 26 in direktem Kontakt mit einer internen spiralförmigen Flügelform, die an der Bohrung des Stators 24 erzeugt wurde, und es existieren Hohlräume 325 zwischen dem zusammengesetzten Paar.
Es ist wünschenswert, zuverlässig über beträchtliche Zeitspannen und große Bohrlochlängen hinweg bei Temperaturen zu bohren, die etwa 200 Grad C (392 Grad F) überschreiten. In einigen Ausführungsformen können die Bereitstellung zusätzlicher radialer Abstützung des sich drehenden und kreisenden Rotors 26 und eine Regulierung der mechanischen Beanspruchung und des Verschleißes der Statorflügel 320 die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Antriebseinheit bei hohen Untertagetemperaturen weiter erhöhen.
4 ist eine Teilschnittansicht 400 des Bohrmotors 22, der den Rotor 26 und den Stator 24 zusammen mit einem Paar Lagerbaugruppen 100a, 100b beinhaltet. Die Lagerbaugruppen 100a und 100b beinhalten beide ein Radiallager 500, das in der Beschreibung von 5 weiter erörtert werden soll. Der Bohrstrang 20 ist mit dem oberen Schutzübergang oder dem Bohrgestänge 21 über eine Gewindeverbindung 23 verbunden, wobei die Gehäuse des Bohrmotors mit dem Bohrstrang gedreht werden können, wenn der Bohrstrang von oben durch die Bohrplattform gedreht wird.
Die Lagerbaugruppe 100a ist in einem oberen Abschnitt des Statorgehäuses 624 angeordnet. Die Lagerbaugruppe erlaubt es der Rotorendverlängerung 550 (oder einfach dem Ende des Rotors), sich im Inneren des Lagers zu drehen und zu kreisen (siehe 5). Wie in dieser Ausführungsform dargestellt, ist auch eine Rotorendverlängerung 550 mithilfe einer Kopplungsbaugruppe 420 an das Ende des Rotors gekoppelt. Die Verwendung von Rotorendverlängerungen ermöglicht das Entfernen und Reparieren der Rotorendverlängerung, die in Kontakt mit der Innenfläche des Lagers steht und Verschleiß unterworfen ist, ohne dass der gesamte Rotor von dem Motor und der Maschine entfernt oder das Ende des Rotors wieder aufgetragen werden muss. Die Rotorendbaugruppe kann mit üblichen Pin-und-Box-Schraubverbindungen an den Rotor gekoppelt sein oder kann Wärmeaufschrumpfen oder andere bekannte Kopplungsverfahren verwenden.
Unter Druck stehendes Bohrfluid strömt zwischen dem Rotorende und dem Inneren der Lagerbaugruppe 100a durch den Hohlraum 532 zwischen dem Rotor und dem Stator und im Hohlraum 532 zwischen einer unteren Rotorendverlängerung und der unteren Lagerbaugruppe 100b, wie durch die Strömungspfeile 530 in 4 und 5 dargestellt. Wie später in Verbindung mit 5 erörtert werden soll, lässt die Lagerbaugruppe 100a dem unter Druck stehenden Bohrfluid, das dem Motor vom Bohrstrang zugeführt wird, durch, damit es den Rotor 26 antreiben kann.
In einigen Implementierungen können die Lagerbaugruppen 100a, 100b dazu konfiguriert sein, wenigstens einen Teil der radialen und/oder axialen Belastung zu tragen, die die genannten übermäßigen Kräfte zwischen dem Rotor 26 und dem Stator 24 verursachen kann. Beispielsweise kann der Stator 24 ein relativ dünnwandiges Stahlgehäuse sein, und der darin betriebene Rotor 26 kann relativ steif sein. Von der Oberfläche kann über den Bohrstrang 20 durch den Stator 24 beträchtliches Gewicht auf den Bohrmeißel 50 oder andere Untertagewerkzeuge im Werkzeugstrang 40 ausgeübt werden, was den Stator 24 knicken oder biegen kann. Dieses Knicken oder Biegen kann die Dichtungseffizienz des Rotors 26 und des Stators 24 beeinträchtigen und unregelmäßige mechanische Lasten verursachen. In Beispielen wie diesen und anderen können die Lagerbaugruppen 100a, 100b dazu implementiert sein, wenigstens einen Teil der unerwünschten axialen und/oder radialen Lasten zu tragen und zu verhindern, dass diese Lasten auf den Rotor 26 und/oder den Stator 24 übertragen werden, und so den Betrieb verbessern.
Obwohl die Lagerbaugruppen 100a, 100b in der Ansicht 400 an jedem Ende des Rotors 26 angeordnet sind, kann in einigen Ausführungsformen eine einzelne Lagerbaugruppe an einem Ende des Rotors 26 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann auch eine „Innenbord”-Anpassung der Lagerbaugruppen 100a oder 100b an einer Position entlang der Länge des Rotors 26 angeordnet sein, wobei das äußere geometrische Profil des Rotors 26 im Bereich des „Innenbord”-Radiallagers nach Bedarf angepasst wird.
In einigen Ausführungsformen können die Lagerbaugruppen 100a, 100b mit mehreren kürzeren Rotor- und Statorpaaren in modularen Antriebsabschnittkonfigurationen verwendet werden. Beispielsweise können zwei oder mehr Bohrmotorantriebsabschnitte 22 in Reihe verbunden sein, um relativ kürzere Rotoren und Statoren zu ermöglichen. In einigen Beispielen können verhältnismäßig kürzere Rotoren und Statoren weniger anfällig für Torsions- und Biegebeanspruchungen sein als verhältnismäßig längere und schlankere Rotor/Stator-Ausführungsformen.
5 ist eine Querschnittansicht der ersten Ausführungsform eines Radiallagers 500, wie in 4 dargestellt. In einigen Implementierungen kann das Radiallager 500 in einem Bohrvorgang benutzt werden, wie in 1 dargestellt. Allgemein implementiert das Radiallager 500 konzentrische Rotorendpositionsbereiche für konzentrisch angebrachte Rotorendverlängerungen, z. B. sind die Verlängerungen konzentrisch mit der zentralen Längsachse des Rotors und/oder daran ausgerichtet.
Das Radiallager 500 beinhaltet ein Lagergehäuse 510. Das Lagergehäuse 510 ist als ein Zylinder gebildet, dessen Außenfläche in Kontakt mit der zylindrischen Innenfläche des Stators 24 steht. Eine äußere Lagerfläche 520 ist als ein Zylinder um die zylindrische Innenfläche des Lagergehäuses 510 gebildet.
Das radiale Innere der äußeren Lagerfläche 520 stellt einen Hohlraum 532 bereit. In dem Hohlraum 532 beinhaltet das Radiallager 500 ein inneres Lager 540. Das innere Lager 540 ist als ein Zylinder mit einem etwas kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des äußeren Lagers 520 und einem Innendurchmesser gebildet, der zum Koppeln an eine Rotorendverlängerung 550 wie etwa den Rotor 26 aus 1 gebildet ist. Die Rotorendverlängerung 550 ist lösbar an ein Ende des Rotors gekoppelt und weist einen zylindrischen Abschnitt mit einem Außendurchmesser auf, der derart bemessen ist, dass er drehbar ins Innere des Durchmessers des Hohlraums 532 passt.
In der dargestellten Konfiguration des Radiallagers 500 kann Bohrfluid durch den Hohlraum 532 am inneren Lager 540 vorbei gepumpt werden, um den Motor anzutreiben. Die Strömung des Fluids, wie durch die Strömungspfeile 530 angegeben, bewirkt, dass sich der Rotor dreht und im Stator 24 schwankt. Die Rotorendverlängerung 550, die mit dem sich bewegenden Rotor verbunden ist, kann im Wesentlichen frei kreisen und/oder sich in anderer Weise exzentrisch innerhalb der Innenfläche des äußeren Lagers 520 um die zentrale Längsachse 310 des Stators 24 bewegen, wie allgemein durch den Pfeil 560 angegeben. Die Rotorendverlängerung 550 dreht sich um eine zentrale Längsachse 570 des Rotors, wie allgemein durch den Pfeil 580 angegeben. In einigen Ausführungsformen kann ein Kontakt zwischen dem äußeren Lager 520 und dem inneren Lager 540 durch das Bohrfluid (z. B. Schlamm) geschmiert werden, das durch den Hohlraum 532 gepumpt wird.
Das Radiallager 500 stützt die exzentrische Bewegung des Rotors radial ab, wie durch die Pfeile 560 und 580 angegeben, und hebt die dynamische Rotorlast der Statorflügel auf, z. B. der Statorflügel 320 aus 3. In einigen Implementierungen kann das Radiallager 500 erhöhte Motorbetriebsleistungsgrenzen bereitstellen, z. B. erhöhte Effizienz, reduzierter Verschleiß von Rotor und/oder Stator 24, reduzierte dynamische mechanische Beanspruchung, z. B. reduzierte Vibration, verbesserte Datenübertragung von unterhalb des Antriebsabschnitts zum Bereich oberhalb des Antriebsabschnitts, verbesserte Untertagebetriebstemperaturkapazitäten, verbesserte Zuverlässigkeit und/oder Langlebigkeit von Untertagemotorkomponenten und/oder zugehörigen Komponenten des Werkzeugstrangs 40.
Die Auslegung der vorstehenden Ausführungsform kann abgewandelt werden, um den Motor ohne die innere Lagerfläche 540 zu konstruieren und zu betreiben. In einer solchen abgewandelten Implementierung würde sich die Rotorverlängerung in der Öffnung des äußeren Lagers drehen und darin auf demselben Weg kreisen, wie oben in Bezug auf das innere Lager beschrieben. Die Verwendung eines inneren Lagers weist gegenüber dieser Implementierung einen Vorteil auf, da das innere Lager aus Material gebildet sein kann (z. B. Material, das inhärent härter ist oder einer Härtungsbehandlung unterzogen wurde) und daher verschleißfester ist, wenn die Rotorverlängerung in Kontakt mit der Innenfläche der Öffnung im äußeren Lager tritt. Außerdem kann es schneller und einfacher sein, die innere Lagerfläche 540, die an der Rotorverlängerung angeordnet ist, zu ersetzen oder wieder aufzutragen, als den Rotor selbst zu ersetzen oder wieder aufzutragen.
Alternativ kann es möglich sein, den betreffenden Motor in einer Implementierung ohne separate Rotorverlängerungen zu konstruieren und zu betreiben, wobei ein einfacher zylindrischer Endabschnitt des Rotors sich in der Öffnung der äußeren Lager dreht und darin kreist, ebenso wie oben in Bezug auf die innere Lagerfläche 540 beschrieben. Die Verwendung von Rotorverlängerungen weist gegenüber dieser Implementierung den Vorteil auf, dass eine Bildung aus Material möglich ist, das verschleißfest ist, wenn der Rotor in Kontakt mit der Innenfläche der Öffnung im äußeren Lager steht. Außerdem kann es einfacher und wirtschaftlicher sein, die Rotorverlängerung 550 zu ersetzen oder wieder aufzutragen, als den Rotor zu entfernen und den einfachen zylindrischen Endabschnitt des Rotors wieder aufzutragen.
6 ist eine Schnittansicht eines Antriebsabschnitts 600, der eine zweite Ausführungsform einer Lagerbaugruppe beinhaltet. In einigen Implementierungen kann der Antriebsabschnitt 600 der Antriebsabschnitt 22 aus 1 sein. Der Antriebsabschnitt 600 beinhaltet einen Rotor 626 und einen Stator 624. Der Stator 624 ist an der zylindrischen Innenfläche eines Abschnitts des Statorgehäuses 621 gebildet. Der Stator beinhaltet spiralförmige Statorflügel, die dazu gebildet sind, mit entsprechenden Rotorflügeln zu interagieren, die an der Außenfläche des Rotors 626 gebildet sind.
Der Rotor 626 beinhaltet eine Rotorendverlängerung 680a an einem Ende und eine Rotorendverlängerung 680b am anderen Ende. Die Rotorendverlängerungen 680a, 680b sind zylindrische Wellen, die sich längs vom Ende des Rotors 626 aus erstrecken, und sind im Wesentlichen an der Rotorlängsachse 670 ausgerichtet. Die Rotorlängsachse 670 ist radial von der Statorlängsachse 610 versetzt.
Im Betrieb bewegen sich der Rotor 626 und die Rotorendverlängerungen 680a, 680b exzentrisch im Verhältnis zur Statorlängsachse 610, z. B. drehen sich und kreisen. Die Bewegung der Rotorendverlängerung 680a wird durch eine radiale Exzenterlagerbaugruppe 650 eingeschränkt.
Die radiale Exzenterlagerbaugruppe 650 beinhaltet ein Exzenterlagergehäuse 652 und ein Exzenterlager 656. Das Exzenterlager 656 beinhaltet ein äußeres Lager 720 und ein inneres Lager 730. Das äußere Lager 720 beinhaltet eine oder mehrere Fluidöffnungen 654. Im Gebrauch können Bohrfluide an der radialen Exzenterlagerbaugruppe 650 vorbei durch die Fluidöffnungen 654 gepumpt werden, um den Rotor 626 anzutreiben. Das Exzenterlagergehäuse 652 steht in Kontakt mit der Innenfläche des Statorgehäuses 624, um ein Exzenterlager 656 abzustützen. Die Drehachse des inneren Lagers 730 ist exzentrisch von der Längsachse 610 des Statorgehäuses 624 versetzt. Die Rotorendverlängerung 680a wird von dem inneren Lager 730 des Exzenterlager 656 getragen, derart, dass eine Drehbewegung der Rotorendverlängerung 680a eingeschränkt und abgestützt werden kann.
7 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform einer Radiallagerbaugruppe 650 aus 6. Die exzentrische Exzenterlagerbaugruppe 650 beinhaltet ein Exzenterlagergehäuse 652 und das Exzenterlager 656. Das Exzenterlager 656 beinhaltet eine Zentralöffnung 710, die dazu gebildet ist, eine Rotorendverlängerung wie etwa die Rotorendverlängerungen 680a oder 680b aufzunehmen und zu stützen.
Das Exzenterlager 650 beinhaltet das äußere Lager 620, das konzentrisch im Exzenterlagergehäuse 652 gebildet ist. Das äußere Lager 620 kann sich frei um die Statorlängsachse 610 der Lagerbaugruppe 650 und des Statorgehäuses 624 drehen. Das äußere Lager 620 beinhaltet einen Satz Fluidströmungsöffnungen 654, allerdings können die Fluidöffnungen in einigen Ausführungsformen auch ein Teil des Lagergehäuses 652 sein.
Das innere Lager 630 ist exzentrisch im äußeren Lager 620 gebildet. Das innere Lager 630 kann sich frei um die Rotorlängsachse 670 drehen, die radial von der Statorlängsachse 610 versetzt ist. Die Drehung des inneren Lagers 630, das in Bezug auf das äußere Lager 620 exzentrisch angebracht ist, und die übereinstimmende Drehung des äußeren Lagers 620 erlauben die Drehung des Rotors 626 um die Rotorlängsachse 670, während er in der entgegengesetzten Richtung die Statorlängsachse 610 des Statorgehäuses 624 umkreist und dabei der Beschränkung durch das äußere Lager 620 unterliegt.
Im Gebrauch ist der Rotor 626 an der exzentrischen Radiallagerbaugruppe 650 montiert. In einigen Ausführungsformen kann die Rotorendverlängerung 680a über die gesamten 360 Grad des Verlängerungsumfangs in der Zentralöffnung 710 der Exzenterlagerbaugruppe 650 abgestützt sein. Der Rotor 626 kann sich mit dem inneren Lager 630 des Exzenterlagers 656 drehen und kann sich außerdem exzentrisch (z. B. kreisend) in Bezug auf das äußere Lager 620 bewegen, das in Bezug auf die Statorlängsachse 610 im Wesentlichen konzentrisch angebracht ist.
In einigen Ausführungsformen können das innere Lager 630 und/oder das äußere Lager 620 abgedichtete (z. B. öl- oder fettgeschmierte) oder unabgedichtete (z. B. mit Bohrfluid geschmierte) Mehrelement-(z. B. Kugel-, Rollen-)Exzenterlager sein. In einigen Ausführungsformen können das innere Lager 630 und/oder das äußere Lager 620 einfache zylindrische oder Ringlager sein.
In einigen Ausführungsformen steht die Menge an Exzentrizität, die von den exzentrischen Radiallagerbaugruppen wie etwa den exzentrischen Radiallagerbaugruppen 100a, 100b, 500 und 650 aufgenommen werden kann, im Verhältnis zu der Bewegungsmenge des Rotors im Stator. Dieses relative Verhältnis kann einer halben Flügeltiefe radial oder einer ganzen Flügeltiefe in Querrichtung entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann die Rotorexzentrizität mit der radialen Bewegung der Achse des Rotors im Verhältnis zur Achse des Stators in Beziehung stehen, wenn sich die Achse des Rotors dreht, während der Rotor die Zentralachse des Stators umkreist. In einigen Implementierungen kann die Tiefe eines Flügels das 4-fache der Exzentrizität des Rotors betragen.
Die Menge an Exzentrizität, die von den exzentrischen Radiallagerbaugruppen wie etwa den Lagerbaugruppen 100a, 100b, 500 und 650 aufgenommen werden kann, steht im Verhältnis zu der Bewegungsmenge des Rotors im Stator. Die Rotorexzentrizität kann mit der radialen Bewegung der Längsachse des Rotors im Verhältnis zur Längsachse des Stators in Beziehung stehen, wenn sich die Längsachse des Rotors dreht, während der Rotor die Längsachse des Stators umkreist. Die Tiefe eines Flügels kann ungefähr das 4-fache der Exzentrizität betragen.
Erneut Bezug nehmend auf 3 sollen ein Außendurchmesser (Dmaj) und ein Kerndurchmesser (Dmin) betrachtet werden. In diesem Beispiel ist Dmaj durch den Durchmesser eines Kreises definiert, der radial einen Satz der äußersten Punkte 330 der Statorflügel an Flügel-„Talsohlen” umschreibt. In diesem Beispiel ist Dmin durch den Durchmesser eines Kreises definiert, der radial innerste Punkte 335 der Statorflügel an den Flügel-„Kämmen” umschreibt. In einigen Ausführungsformen kann die Exzentrizität eines zusammengesetzten Rotor- und Statorpaars vom Außendurchmesser Dmaj und vom Kerndurchmesser Dmin abhängig sein. In diesen Beispielen kann die Exzentrizität des zusammengesetzten Rotor- und Statorpaars, wobei der Stator mehr als einen Flügel aufweist, annähernd (Dmaj – Dmin)/4 betragen, und die Zentrifugalkraft (Fc) des Rotors kann ein Produkt der Masse (M) des Rotors multipliziert mit der Drehzahl im Quadrat (v2), multipliziert mit der Exzentrizität (Eccr) sein, z. B. Fc = M × v2 × Eccr.
8 ist eine Endansicht der Rotorendverlängerung 980a oder 980b aus 9, von der zur Deutlichkeit das Lager entfernt wurde. Der Rotor 626 weist eine geflügelte, im Wesentlichen symmetrische Querschnittform auf und weist in seiner Längsmitte die Achse 610 auf. Die Rotorendverlängerung 980a weist einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf und weist die Achse 670 in ihrer Längsmitte auf. Die Achse 670 ist radial von der Achse 610 versetzt.
Im Gebrauch wird die Rotorendverlängerung 980a in einem inneren Lager 956 aus 10 montiert. Das innere Lager sorgt für Abstützung um die Umfangsfläche des Rotorendverlängerung 980a herum. 9 ist eine Schnittansicht eines Antriebsabschnitts 900, der eine dritte Ausführungsform einer Lagerbaugruppe beinhaltet. In einigen Implementierungen kann der Antriebsabschnitt 900 der Antriebsabschnitt 22 aus 1 sein. Der Antriebsabschnitt 900 beinhaltet einen Rotor 926 und einen Stator 924. Der Stator ist an der radial inneren Fläche eines Abschnitts des Statorgehäuses 921 gebildet. Der Stator beinhaltet spiralförmige Statorflügel, die dazu gebildet sind, mit entsprechenden Rotorflügeln zu interagieren, die im Rotor 926 gebildet sind.
Der Rotor 926 beinhaltet eine Rotorendverlängerung 980a an einem Ende und eine Rotorendverlängerung 980b am anderen Ende. Die Rotorendverlängerungen sind im Wesentlichen zylindrische Wellen, die sich von den Enden des Rotors 926 erstrecken. Jede Verlängerung ist derart angeordnet, dass die Längsachse einer jeden exzentrisch von der Rotorlängsachse 970 versetzt und an der Statorlängsachse 910 des Antriebsabschnitts 900 ausgerichtet ist.
Im Betrieb kreist der Rotor 926 exzentrisch im Verhältnis zum Stator 924. Die Bewegung der Rotorendverlängerung 980a wird durch eine Radiallagerbaugruppe 950 eingeschränkt. Die Rotorverlängerungen 980a und 980b drehen sich in Ausrichtung an der Längsachse 910 des Stators.
Die Radiallagerbaugruppe 950 beinhaltet ein Lagergehäuse 952. Das Lagergehäuse 952 beinhaltet eine oder mehrere Fluidöffnungen 954. Im Gebrauch können Bohrfluide an der Radiallagerbaugruppe 950 vorbei durch die Fluidöffnungen 954 gepumpt werden, um den Rotor 926 anzutreiben. Das Lagergehäuse 952 steht in Kontakt mit der Innenfläche des Stators 924, um ein Lager 956 an einem radial mittleren Punkt im Inneren des Stators 924 abzustützen.
10 ist eine Querschnittansicht der Beispiellagerbaugruppe 950. In einigen Implementierungen kann die Lagerbaugruppe 950 die Lagerbaugruppe 100a oder 100b aus 1 sein. Die Lagerbaugruppe 950 beinhaltet das konzentrische Lagergehäuse 952, das in der Bohrung des Stators 924 angeordnet ist. Das Lager ist konzentrisch in Bezug auf die Bohrung des Stators 924 angeordnet. Die Drehachse des Lagers ist an der Längsachse des Stators 924 ausgerichtet. Das Lager 956 ist zwischen dem konzentrischen Lagergehäuse 952 und der Rotorendverlängerung 980a angeordnet, die in eine Zentralöffnung im Lager 956 eingesetzt ist.
Das konzentrische Lagergehäuse 952 beinhaltet Fluidöffnungen 954. In einigen Implementierungen können die Fluidöffnungen 954 es Bohr- oder anderen Fluiden ermöglichen, an der Lagerbaugruppe 950 vorbei zu gelangen. Im Gebrauch wird ein Rotor an der Rotorendverlängerung 980a montiert. In einigen Ausführungsformen kann die Rotorendverlängerung 980a über die gesamten 360 Grad des Verlängerungsumfangs in der Zentralöffnung des Lagers 950 abgestützt sein. Der Rotor 926 kann sich mit dem Lager 950 drehen. In einigen Ausführungsformen kann die Rotorendverlängerung 980a mit einem Exzenterlager verbunden, das sich exzentrisch mit dem Rotor 926 bewegt. In einigen Ausführungsformen kann die Rotorendverlängerung 980a mit einem Rotorarm verbunden sein, der im Wesentlichen die zentrale Längsachse 910 mit einer zentralen Längsdrehachse des Rotors 926 verbindet.
Obwohl vorstehend einige Implementierungen ausführlich beschrieben wurden, sind weitere Abwandlungen möglich. Darüber hinaus können andere Mechanismen zum Einschränken der Bewegung zwischen Komponenten eines Bohrmotors des Moineau-Typs, einer oberirdischen oder einer unterirdischen Pumpe verwendet werden. Entsprechend fallen weitere Implementierungen in den Umfang der nachfolgenden Ansprüche.

Claims

Exzenterschneckenbohrmotor, der in einem Bohrloch angeordnet werden kann, umfassend: ein rohrförmiges Gehäuse mit einem ersten Längsende und einem zweiten Längsende; einen Stator, der in dem rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei der Stator eine zentrale Längsachse und eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist; einen Rotor mit einer zentralen Längsachse und einem ersten zylindrischen Ende, wobei der Rotor eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist, wobei die Statorflügel und Rotorflügel eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen dem Rotor und dem Stator definieren und der Rotor in dem Stator angeordnet ist, wobei die zentrale Längsachse des Rotors um die zentrale Längsachse des Stators kreist; eine erste Lagerbaugruppe, die an das erste Längsende des Gehäuses gekoppelt und um das erste Ende des ersten Rotors herum angeordnet ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein Lagergehäuse, das konzentrisch im Statorgehäuse angeordnet ist, ein äußeres Lager, das konzentrisch im Lagergehäuse angeordnet ist, und ein inneres Lager, das am ersten zylindrischen Ende des Rotors angeordnet ist, wobei das innere Lager ein Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors ausgerichtet ist, und das innere Lager derart in dem äußeren Lager angeordnet ist, dass das innere Lager um die zentrale Längsachse des Stators kreist, wenn der Rotor im Stator gedreht wird.
Motor nach Anspruch 1, ferner beinhaltend eine zweite Lagerbaugruppe, die an das zweite Längsende des Gehäuses gekoppelt und um ein zweites zylindrisches Ende des ersten Rotors herum angeordnet ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein zweites Lagergehäuse, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist, ein zweites äußeres Lager, das konzentrisch in dem Lagergehäuse angeordnet ist, und ein zweites inneres Lager, das am zweiten zylindrischen Ende des Rotors angeordnet ist, wobei das zweite innere Lager ein Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors ausgerichtet ist, und das zweite innere Lager derart in dem zweiten äußeren Lager angeordnet ist, dass das zweite innere Lager um die zentrale Längsachse des Stators kreist, wenn der Rotor in dem Stator gedreht wird.
Motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, ferner beinhaltend eine erste Rotorendverlängerung, die lösbar an das erste Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die erste Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einem Außendurchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass er drehbar in einen Innendurchmesser des ersten Rotorlagers passt.
Motor nach den Anspruch 3, ferner beinhaltend eine zweite Rotorendverlängerung, die lösbar an das zweite Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die zweite Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einem Außendurchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass er drehbar in einen Innendurchmesser des zweiten Rotorlagers passt.
Motor nach Anspruch 4, wobei die erste Rotorverlängerung ferner ein Einsteckende zum lösbaren Koppeln an einen Aufnahmehohlraum in dem ersten Ende des Rotors umfasst, und die zweite Rotorverlängerung ferner ein Einsteckende zum lösbaren Koppeln an einen Aufnahmehohlraum in dem zweiten Ende des Rotors umfasst.
Exzenterschneckenbohrmotor, der in einem Bohrloch angeordnet werden kann, umfassend: ein rohrförmiges Gehäuse mit einem ersten Längsende und einem zweiten Längsende und einer zentralen Längsachse; einen Stator, der in dem rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei der Stator eine zentrale Längsachse und eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist; einen Rotor mit einer zentralen Längsachse und einem ersten Ende, wobei der Rotor eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist, wobei die Statorflügel und die Rotorflügel eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen dem Rotor und dem Stator definieren und der Rotor in dem Stator angeordnet ist, wobei die zentrale Längsachse des Rotors von der zentralen Längsachse des Stators versetzt ist, wobei der Rotor eine erste Rotorendverlängerung beinhaltet, die an das erste Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die erste Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einer zentralen Längsachse aufweist, die gleichlaufend mit der zentralen Längsachse des Rotors ist; eine erste Lagerbaugruppe, die an das erste Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein erstes äußeres Lager, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist und eine dadurch verlaufende Öffnung aufweist, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die von der Längsachse der zentralen Längsachse des Statorgehäuses versetzt ist, und ein erstes inneres Lager, das in der Öffnung des äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der ersten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors ausgerichtet ist.
Motor nach Anspruch 6, wobei der Rotor ferner eine zweite Rotorendverlängerung beinhaltet, die an das zweite Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die zweite Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einer zentralen Längsachse aufweist, die gleichlaufend mit der zentralen Längsachse des Rotors ist, und wobei die Längsachsen des zylindrischen Abschnitts der ersten Rotorverlängerung und der zweiten zylindrischen Rotorverlängerung gleichlaufend ausgerichtet sind; und eine zweite Lagerbaugruppe, die an das zweite Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die zweite Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein zweites äußeres Lager, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist und eine dadurch verlaufende Öffnung aufweist, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die von der Längsachse der zentralen Längsachse des Statorgehäuses versetzt ist, und ein zweites inneres Lager, das in der Öffnung des zweiten äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das zweite innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der zweiten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors ausgerichtet ist.
Motor nach den Ansprüchen 6 oder 7, wobei das innere Lager ferner eine drehbare Hülse beinhaltet, die in der Öffnung des inneren Lagers angeordnet ist, wobei die Hülse eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart beemessen ist, dass die zylindrischen Abschnitte der Rotorverlängerung aufgenommen werden können.
Motor nach Anspruch 8, ferner beinhaltend Kugellager oder Rollenlager, die zwischen der Öffnung des inneren Lagers und der darin angeordneten Hülse angeordnet sind.
Untertagemotor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner beinhaltend wenigstens eine Fluidströmungsöffnung durch das äußere Lager.
Exzenterschneckenbohrmotor, der in einem Bohrloch angeordnet werden kann, umfassend: ein rohrförmiges Gehäuse mit einem ersten Längsende und einem zweiten Längsende und einer zentralen Längsachse; einen Stator, der in dem rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei der Stator eine zentrale Längsachse und eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist; einen Rotor mit einer zentralen Längsachse und einem ersten Ende, wobei der Rotor eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist, wobei die Statorflügel und die Rotorflügel eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen dem Rotor und dem Stator definieren und der Rotor in dem Stator angeordnet ist, wobei die zentrale Längsachse des Rotors von der zentralen Längsachse des Stators versetzt ist, wobei der Rotor eine erste Rotorendverlängerung beinhaltet, die an das erste Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die erste Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einer zentralen Längsachse aufweist, die von der zentralen Längsachse des Rotors versetzt ist; eine erste Lagerbaugruppe, die an das erste Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein erstes äußeres Lager mit einer dadurch verlaufenden Öffnung, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die gleichlaufend mit der Längsachse der zentralen Längsachse des Gehäuses ist, und ein erstes inneres Lager, das in der Öffnung des äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der ersten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Stators ausgerichtet ist.
Untertagemotor nach Anspruch 11, wobei der Rotor ferner eine zweite Rotorendverlängerung beinhaltet, die an das zweite Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die zweite Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einer zentralen Längsachse aufweist, die von der zentralen Längsachse des Rotors versetzt ist, und wobei die Längsachse des zylindrischen Abschnitts der ersten Rotorverlängerung und der zweiten zylindrischen Rotorverlängerung gleichlaufend ausgerichtet ist; und eine zweite Lagerbaugruppe, die an das zweite Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die zweite Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein zweites äußeres Lager mit einer dadurch verlaufenden Öffnung, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die gleichlaufend mit der Längsachse der zentralen Längsachse des Gehäuses ist, und ein zweites inneres Lager, das in der Öffnung des zweiten äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das zweite innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der zweiten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Stators ausgerichtet ist.
Untertagemotor nach den Ansprüchen 11 bis 12, ferner beinhaltend wenigstens eine Fluidströmungsöffnung durch das äußere Lager.
Verfahren zum Betreiben eines Exzenterschneckenbohrmotors, der in einem Bohrloch angeordnet werden kann, umfassend: Bereitstellen eines Exzenterschneckenbohrmotors, beinhaltend: ein rohrförmiges Gehäuse mit einem ersten Längsende und einem zweiten Längsende; einen Stator, der in dem rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei der Stator eine zentrale Längsachse und eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist; einen Rotor mit einer zentralen Längsachse und einem ersten zylindrischen Ende, wobei der Rotor eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist, wobei die Statorflügel und Rotorflügel eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen dem Rotor und dem Stator definieren und der Rotor in dem Stator angeordnet ist; eine erste Lagerbaugruppe, die an das erste Längsende des Gehäuses gekoppelt und um das erste Ende des ersten Rotors herum angeordnet ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein Lagergehäuse, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist, ein äußeres Lager, das konzentrisch in dem Lagergehäuse angeordnet ist, und ein inneres Lager, das in dem äußeren Lager angeordnet ist und an dem ersten zylindrischen Ende des Rotors angeordnet ist, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors und des inneren Lagers ausgerichtet ist; und Drehen des Rotors in dem Stator, derart, dass die zentrale Längsachse des Rotors um die zentrale Längsachse des Stators kreist und das innere Lager um die zentrale Längsachse des Stators kreist.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner beinhaltend: Bereitstellen einer zweiten Lagerbaugruppe, die an das zweite Längsende des Gehäuses gekoppelt und um ein zweites zylindrisches Ende des ersten Rotors herum angeordnet ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein zweites Lagergehäuse, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist, ein zweites äußeres Lager, das konzentrisch in dem Lagergehäuse angeordnet ist, und ein zweites inneres Lager, das an dem zweiten zylindrischen Ende des Rotors angeordnet ist, wobei das zweite innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors und ausgerichtet ist und das zweite innere Lager in dem zweiten äußeren Lager angeordnet ist; und Drehen des Rotors und Kreisenlassen des zweiten inneren Lagers um die zentrale Längsachse des Stators.
Verfahren nach den Ansprüchen 14 oder 15, ferner beinhaltend Bereitstellen einer ersten Rotorendverlängerung, die lösbar an das erste Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die erste Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einem Außendurchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass er drehbar in einen Innendurchmesser des ersten Rotorlagers passt.
Verfahren nach den Anspruch 16, ferner beinhaltend Bereitstellen einer zweiten Rotorendverlängerung, die lösbar an das zweite Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die zweite Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einem Außendurchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass er drehbar in einen Innendurchmesser des zweiten Rotorlagers passt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die erste Rotorverlängerung ferner ein Einsteckende zum lösbaren Koppeln an einen Aufnahmehohlraum in dem ersten Ende des Rotors umfasst und die zweite Rotorverlängerung ferner ein Einsteckende zum lösbaren Koppeln an einen Aufnahmehohlraum in dem zweiten Ende des Rotors umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Exzenterschneckenbohrmotors, der in einem Bohrloch angeordnet werden kann, umfassend: Bereitstellen eines Exzenterschneckenbohrmotors, beinhaltend: ein rohrförmiges Gehäuse mit einem ersten Längsende und einem zweiten Längsende und einer zentralen Längsachse; einen Stator, der in dem rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei der Stator eine zentrale Längsachse und eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist; einen Rotor mit einer zentralen Längsachse und einem ersten Ende, wobei der Rotor eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist, wobei die Statorflügel und Rotorflügel eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen dem Rotor und dem Stator definieren und der Rotor in dem Stator angeordnet ist; eine erste Lagerbaugruppe, die an das erste Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein erstes äußeres Lager, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist und eine dadurch verlaufende Öffnung aufweist, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die von der Längsachse der zentralen Längsachse des Statorgehäuses versetzt ist, und ein erstes inneres Lager, das in der Öffnung des äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der ersten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors ausgerichtet ist; und Drehen des Rotors in dem Stator, derart, dass das erste innere Lager um die zentrale Längsachse des Stators kreist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Rotor ferner eine zweite Rotorendverlängerung beinhaltet, die an das zweite Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die zweite Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einer zentralen Längsachse aufweist, die gleichlaufend mit der zentralen Längsachse des Rotors ist, und wobei die Längsachsen des zylindrischen Abschnitts der ersten Rotorverlängerung und der zweiten zylindrischen Rotorverlängerung gleichlaufend ausgerichtet sind; und Bereitstellen einer zweite Lagerbaugruppe, die an das zweite Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die zweite Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein zweites äußeres Lager, das konzentrisch in dem Statorgehäuse angeordnet ist und eine dadurch verlaufende Öffnung aufweist, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die von der Längsachse der zentralen Längsachse des Statorgehäuses versetzt ist, und ein zweites inneres Lager, das in der Öffnung des zweiten äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das zweite innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der zweiten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Rotors ausgerichtet ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 19 oder 20, wobei das innere Lager ferner eine drehbare Hülse beinhaltet, die in der Öffnung des inneren Lagers angeordnet ist, wobei die Hülse eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart beemessen ist, dass die zylindrischen Abschnitte der Rotorverlängerung aufgenommen werden können.
Verfahren nach Anspruch 21, ferner beinhaltend Kugellager oder Rollenlager, die zwischen der Öffnung des inneren Lagers und der darin angeordneten Hülse angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, ferner beinhaltend: Bereitstellen wenigstens einer Fluidströmungsöffnung durch das äußere Lager, und Strömen eines Fluids durch die wenigstens eine Fluidströmungsöffnung.
Verfahren zum Betreiben eines Exzenterschneckenbohrmotors, der in einem Bohrloch angeordnet werden kann, umfassend: Bereitstellen eines Exzenterschneckenbohrmotors, beinhaltend: ein rohrförmiges Gehäuse mit einem ersten Längsende und einem zweiten Längsende und einer zentralen Längsachse; einen Stator, der in dem rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei der Stator eine zentrale Längsachse und eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist; einen Rotor mit einer zentralen Längsachse und einem ersten Ende, wobei der Rotor eine Vielzahl von spiralförmigen Flügeln aufweist, wobei die Statorflügel und Rotorflügel eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen dem Rotor und dem Stator definieren und der Rotor in dem Stator angeordnet ist; eine erste Lagerbaugruppe, die an das erste Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die erste Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein erstes äußeres Lager mit einer dadurch verlaufenden Öffnung, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die gleichlaufend mit der Längsachse der zentralen Längsachse des Gehäuses ist, und ein erstes inneres Lager, das in der Öffnung des äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der ersten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Stators ausgerichtet ist; und Drehen des Rotors in dem Stator, derart, dass die innere Lagerbaugruppe um die zentrale Längsachse des Stators kreist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Rotor ferner eine zweite Rotorendverlängerung beinhaltet, die an das zweite Ende des Rotors gekoppelt ist, wobei die zweite Rotorendverlängerung einen zylindrischen Abschnitt mit einer zentralen Längsachse aufweist, die von der zentralen Längsachse des Rotors versetzt ist, und wobei die Längsachse des zylindrischen Abschnitts der ersten Rotorverlängerung und der zweiten zylindrischen Rotorverlängerung gleichlaufend ausgerichtet ist; Bereitstellen einer zweite Lagerbaugruppe, die an das zweite Längsende des Gehäuses gekoppelt ist, wobei die zweite Lagerbaugruppe Folgendes beinhaltet: ein zweites äußeres Lager mit einer dadurch verlaufenden Öffnung, wobei die Öffnung eine Längsachse aufweist, die gleichlaufend mit der Längsachse der zentralen Längsachse des Gehäuses ist, und ein zweites inneres Lager, das in der Öffnung des zweiten äußeren Lagers angeordnet ist, wobei das zweite innere Lager eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der derart bemessen ist, dass der zylindrische Abschnitt der Rotorverlängerung am zylindrischen Abschnitt der zweiten Rotorverlängerung aufgenommen werden kann, wobei das innere Lager eine Zentralachse aufweist, die an der Zentralachse des Stators ausgerichtet ist; und Drehen des Rotors in dem Stator, derart, dass die innere Lagerbaugruppe um die zentrale Längsachse des Stators kreist.
Verfahren nach den Ansprüchen 24 oder 25, ferner beinhaltend: Bereitstellen wenigstens einer Fluidströmungsöffnung durch das äußere Lager; und Strömen eines Fluids durch die wenigstens eine Fluidströmungsöffnung.