RU2159838C1 - Helical face motor for controlled directional drilling - Google Patents

Helical face motor for controlled directional drilling Download PDF

Info

Publication number
RU2159838C1
RU2159838C1 RU2000111207/03A RU2000111207A RU2159838C1 RU 2159838 C1 RU2159838 C1 RU 2159838C1 RU 2000111207/03 A RU2000111207/03 A RU 2000111207/03A RU 2000111207 A RU2000111207 A RU 2000111207A RU 2159838 C1 RU2159838 C1 RU 2159838C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output shaft
radial
clutch
cylindrical
screw
Prior art date
Application number
RU2000111207/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Ю. Ванцев
В.А. Москалев
М.П. Дудкин
В.В. Салынов
И.А. Козубовский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ИНКОС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ИНКОС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ИНКОС"
Priority to RU2000111207/03A priority Critical patent/RU2159838C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2159838C1 publication Critical patent/RU2159838C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

FIELD: gas and oil industry. SUBSTANCE: face motor includes motor section with stator, rotor and torsion bar and spindle section with output shaft having longitudinal conduit. Radial and thrust bearings are put on output shaft. Frames of motor and spindle sections are linked by curved adapter housing hinged joint coming in the form of two clutches with cylindrical bars. One clutch is made fast to lower end of torsion bar, second clutch is made fast to upper end of output shaft. Cylindrical bars of both clutches face one another. Helical grooves are made in outer surface of cylindrical bars of both clutches, butts of cylindrical bars have spherical and hemispherical recesses along longitudinal axis where thrust ball is placed, cylindrical spring is put into helical grooves. One end of spring is linked to clutch of lower end of torsion bar, second end of cylindrical spring is joined to upper end of output shaft. Longitudinal and radial conduits for connection of internal space of curved adapter to longitudinal conduit of output shaft are made inside clutch. EFFECT: increased service life of motor, simplified design of it, facilitated assembly and reduced friction losses. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к забойным двигателям, предназначенным для бурения наклонно направленных нефтяных и газовых скважин на участках искривления ствола. The invention relates to the field of drilling equipment, in particular to downhole motors for drilling directional oil and gas wells in areas of curvature of the barrel.

По патенту СССР N 1776281 М. Кл5 E 21 B 4/02 (заявлено 10.12.90, опубликовано 15.11.92, Бюл. N 42) известен винтовой забойный двигатель для наклонно направленного бурения скважин, который принимаем за аналог как по назначению, так и по общим существенным признакам. Этот двигатель включает в себя двигательную секцию, ротор и торсион которой связаны между собой в верхней части, и шпиндельную секцию, корпус которой соединен с корпусом двигательной секции кривым переводником. Вал ротора (торсион) через дополнительный вал с осевыми и радиальными опорами соединен с валом шпиндельной секции шлицевой муфтой.According to the USSR patent N 1776281 M. Cl 5 E 21 B 4/02 (claimed 10.12.90, published 15.11.92, Bull. N 42) there is known a downhole screw motor for directional drilling of wells, which is taken as analog for both purpose and by common essential features. This engine includes a motor section, the rotor and torsion of which are connected to each other in the upper part, and a spindle section, the housing of which is connected to the motor housing by a curved sub. The rotor shaft (torsion) through an additional shaft with axial and radial bearings is connected to the shaft of the spindle section by a spline coupling.

Однако при использовании такого технического решения увеличивается длина винтового забойного двигателя (отклонителя), что в значительной степени влияет на уменьшение интенсивности набора угла искривления ствола скважины, а при ограниченном по протяженности участке изменения направления ствола скважины выполнить поставленную технологическую задачу не представляется возможным. Кроме того, при размещении шлицевой муфты в кривом переводнике увеличение угла искривления этого переводника при жестком расположении соединяемых валов в радиальных опорах приведет к неравномерному вращению (разным угловым скоростям) ведущей и ведомой частей муфты при передаче крутящего момента, износу сопрягаемых поверхностей, повышению уровня вибраций и снижению долговечности шлицевой муфты. However, when using such a technical solution, the length of the downhole screw motor (diverter) increases, which significantly affects the decrease in the intensity of the set angle of curvature of the wellbore, and with a limited extent of the change in the direction of the wellbore, it is not possible to complete the set technological task. In addition, when placing a spline coupling in a crooked sub, increasing the angle of curvature of this sub with a rigid arrangement of the connected shafts in the radial bearings will lead to uneven rotation (different angular speeds) of the drive and driven parts of the coupling when transmitting torque, wear of mating surfaces, increasing the level of vibration and reducing the durability of the spline coupling.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому изобретению по совокупности сходных существенных признаков из числа известных технических решений того же назначения является изобретение по патенту Российской Федерации N 2081986 М. Кл. 6 E 21 B 4/02 (заявлено 19.08.93, опубликовано 20.06.97, Бюл. N 17) под названием "Винтовой забойный двигатель для наклонно направленного бурения".The closest (prototype) to the claimed invention in the aggregate of similar essential features from among the known technical solutions of the same purpose is the invention according to the patent of the Russian Federation N 2081986 M. Kl. 6 E 21 B 4/02 (announced on 08.19.93, published on 06.20.97, Bull. N 17) under the name "Screw downhole motor for directional drilling".

Двигатель по прототипу включает в себя двигательную секцию, в корпусе которой размещены статор и жестко связанные между собой в своих верхних частях ротор и торсион, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен имеющий внутренний продольный канал выходной вал с радиальным и упорным подшипниками, элементом их крепления и выступом под долото на нижнем конце, и соединяющий корпуса обеих секций кривой переводник, во внутреннем пространстве которого размещен шарнирный узел, кинематически связывающий нижний конец торсиона двигательной секции с верхним концом выходного вала шпиндельной секции. Шарнирный узел выполнен в виде муфты, размещенной верхней частью в отверстии, выполненном в торсионе, полумуфты с отверстием, в котором размещена нижняя часть муфты, и двух размещенных во взаимно перпендикулярных плоскостях пальцев, установленных в отверстиях, выполненных в торсионе, муфте и полумуфте, причем отверстия торсиона и полумуфты, в которых размещена муфта, и концы муфты выполнены с коническими участками. The prototype engine includes a motor section, in the housing of which there is a stator and a rotor and torsion, rigidly connected to each other in its upper parts, a spindle section, in the housing of which an output shaft having an internal longitudinal channel with radial and thrust bearings, an element of their fastening and a protrusion under the chisel at the lower end, and connecting the body of both sections of the curve sub, in the inner space of which there is a hinge assembly kinematically connecting the lower end of the motor torsion bar tion to the upper end of the output shaft of the spindle section. The hinge assembly is made in the form of a coupling placed by the upper part in the hole made in the torsion bar, a half coupling with a hole in which the lower part of the coupling is located, and two fingers placed in mutually perpendicular planes of the fingers installed in the holes made in the torsion bar, coupling and half coupling, the holes of the torsion bar and the coupling half, in which the coupling is located, and the ends of the coupling are made with conical sections.

Выполнение такого шарнирного узла в двигателе по прототипу позволяет сократить длину кривого переводника, при этом улучшить условия работы торсиона и других узлов двигателя за счет снижения ударных нагрузок в шарнирном узле и снижения вибрации двигателя. The implementation of such a hinge assembly in the engine according to the prototype allows to reduce the length of the curve sub, while improving the working conditions of the torsion bar and other engine components by reducing shock loads in the hinge assembly and reducing engine vibration.

Недостатком известного по прототипу двигателя является его низкий моторесурс, снижение которого вызвано тем, что шарнирный узел содержит детали с трущимися поверхностями, которые быстро изнашиваются. Быстрому износу подвержен и радиальный подшипник выходного вала из-за значительной длины между ним и долотом, от которой при вибрации долота и двигателя износ подшипника увеличивается. Кроме того, шарнирный узел, содержащий муфту, полумуфту и пальцы, усложняет конструкцию двигателя и увеличивает потери на трение при передаче осевой нагрузки и крутящего момента от торсиона двигательной секции на выходной вал шпиндельной секции. A disadvantage of the engine known in the prior art is its low engine life, the reduction of which is caused by the fact that the hinge assembly contains parts with friction surfaces that wear out quickly. The radial bearing of the output shaft is also subject to rapid wear due to the considerable length between it and the bit, from which, when the bit and engine vibrate, the bearing wear increases. In addition, the hinge assembly containing the coupling, the coupling half and the fingers complicates the design of the engine and increases friction losses when transmitting axial load and torque from the torsion bar of the motor section to the output shaft of the spindle section.

Основной целью изобретения является достижение нового технического результата, а именно - увеличение моторесурса двигателя. The main objective of the invention is to achieve a new technical result, namely, an increase in engine life of the engine.

Еще одной целью изобретения является упрощение конструкции двигателя. Another objective of the invention is to simplify the design of the engine.

Еще одной целью изобретения является облегчение сборки двигателя. Another objective of the invention is to facilitate the assembly of the engine.

Еще одной целью изобретения является снижение потерь на трение при передаче осевой нагрузки и крутящего момента от торсиона двигательной секции на выходной вал шпиндельной секции двигателя. Another objective of the invention is to reduce friction losses during the transmission of axial load and torque from the torsion bar of the motor section to the output shaft of the spindle section of the engine.

Указанные цели изобретения достигаются тем, что в известном по прототипу винтовом забойном двигателе для наклонно направленного бурения, включающем двигательную секцию, в корпусе которой размещены статор и жестко связанные между собой в своих верхних частях ротор и торсион, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен имеющий внутренний продольный канал выходной вал с радиальным и упорным подшипниками, элементом их крепления и выступом под долото на нижнем конце, и соединяющий корпуса обеих секций кривой переводник, во внутреннем пространстве которого размещен шарнирный узел, кинематически связывающий нижний конец торсиона двигательной секции с верхним концом выходного вала шпиндельной секции, нами предложено выполнить новые конструктивные элементы, касающиеся шарнирного узла и касающиеся элемента крепления радиального и упорного подшипников с их новыми взаимосвязями и новой формой выполнения, чем в известном двигателе, а именно: шарнирный узел по предлагаемому изобретению нами предложено выполнить в виде двух муфт, каждая из которых с одного конца выполнена с посадочным гнездом и с цилиндрическим стержнем на другом конце, при этом одна муфта жестко посажена на нижний конец торсиона, а вторая муфта жестко посажена на верхний конец выходного вала, на наружной поверхности обращенных друг к другу цилиндрических стержней обеих муфт выполнены винтовые ручьи, торцы стержней выполнены сферическими и с полушаровыми углублениями по продольной оси, в которые заведен упорный шарик, в винтовые ручьи обращенных друг к другу цилиндрических стержней муфт заведена цилиндрическая пружина, один конец которой заведен в углубление муфты, жестко посаженной на нижний конец торсиона, а второй конец пружины заведен в углубление муфты, жестко посаженной на верхний конец выходного вала, при этом внутри муфты верхнего конца выходного вала выполнен продольный канал, соединенный с внутренним продольным каналом выходного вала, и радиальный канал для соединения продольного канала с внутренним пространством кривого переводника, а элемент крепления радиального и упорного подшипников согласно предлагаемому изобретению предложено выполнить в виде разрезного кольца, которое заведено в кольцевую проточку, выполненную на внутренней поверхности нижнего конца корпуса шпиндельной секции и в цилиндрическую выточку с уступом на наружной поверхности нижнего конца радиального подшипника, при этом ширина кольцевой проточки вместе с шириной упорного буртика в корпусе шпиндельной секции в сумме выполнена меньшей величины, чем расстояние между нижним торцем корпуса шпиндельной секции и выступом под долото на нижнем конце выходного вала. The stated objectives of the invention are achieved by the fact that in a rotary downhole motor known for the prototype for directional drilling, which includes a motor section, in the housing of which a stator is placed and a rotor and a torsion rigidly connected to each other in its upper parts, a spindle section in which housing has an internal the longitudinal channel is the output shaft with radial and thrust bearings, their fastening element and a protrusion under the bit at the lower end, and connecting the bodies of both sections of the curve sub, in the inner in the space of which there is a hinge assembly kinematically connecting the lower end of the torsion bar of the engine section with the upper end of the output shaft of the spindle section, we proposed to make new structural elements relating to the hinge assembly and relating to the fastening element of the radial and thrust bearings with their new interconnections and a new form of execution than in the known engine, namely: the hinge assembly according to the invention, we proposed to perform in the form of two couplings, each of which is made from one end with a seat socket and with a cylindrical rod at the other end, while one clutch is rigidly mounted on the lower end of the torsion bar, and the second clutch is rigidly mounted on the upper end of the output shaft, screw streams are made on the outer surface of the cylindrical rods of both couplings, the ends of the rods are made spherical and with hemispherical recesses along the longitudinal axis into which the thrust ball is inserted, a coil spring is inserted into the helical streams of the coupling cylindrical rods facing each other, one end of which brought into the recess of the clutch rigidly mounted on the lower end of the torsion bar, and the second end of the spring is brought into the recess of the clutch rigidly mounted on the upper end of the output shaft, while inside the clutch of the upper end of the output shaft there is a longitudinal channel connected to the inner longitudinal channel of the output shaft, and a radial channel for connecting the longitudinal channel with the interior of the curve of the sub, and the mounting element of the radial and thrust bearings according to the invention is proposed to be made in the form of a section ring, which is inserted into an annular groove made on the inner surface of the lower end of the spindle section housing and into a cylindrical groove with a step on the outer surface of the lower end of the radial bearing, while the width of the annular groove together with the width of the thrust collar in the spindle section housing is made smaller in total values than the distance between the lower end of the housing of the spindle section and the protrusion under the bit on the lower end of the output shaft.

Указанные выше новые существенные конструктивные признаки заявляемого двигателя являются отличительными признаками предлагаемого изобретения по отношению к известному по прототипу двигателю. The above new significant structural features of the claimed engine are the hallmarks of the invention in relation to the known prototype engine.

Из общедоступных источников патентной и научно-технической информации нам не известны винтовые забойные двигатели для наклонно направленного бурения, которые вместе с известными существенными признаками включали бы в себя указанные выше новые отличительные существенные признаки, предложенные нами в заявляемом двигателе. From publicly available sources of patent and scientific and technical information, we do not know helical downhole motors for directional drilling, which, together with the known essential features, would include the above new distinctive essential features proposed by us in the inventive engine.

В совокупности известные и новые отличительные существенные признаки обеспечивают заявляемому изобретению достижение нового технического результата, изложенного в цели изобретения. Together, the known and new distinctive essential features provide the claimed invention with the achievement of a new technical result set forth in the purpose of the invention.

Так благодаря выполнению шарнирного узла из двух муфт, одна из которых своим посадочным гнездом жестко посажена на нижний конец торсиона, а вторая муфта ее посадочным гнездом жестко посажена на верхний конец выходного вала, при том, что цилиндрические стержни обеих муфт обращены друг к другу и на их наружной поверхности выполнены винтовые ручьи, а торцы выполнены сферическими и с полушаровыми углублениями по продольной оси, в которые заведен упорный шарик, а в винтовые ручьи цилиндрических стержней муфт заведена цилиндрическая пружина, один конец которой заведен в углубление одной муфты, а второй конец пружины заведен в углубление второй муфты, то в целом шарнирный узел предложенной конструкции в заявляемом двигателе через цилиндрическую пружину обеспечивает передачу крутящего момента от винтовой пары двигательной секции на выходной вал шпиндельной секции, расположенной под углом к продольной оси двигательной секции. Упорный шарик, заведенный в полушаровые углубления сферических торцев стержней муфт обеспечивает при передаче крутящего момента и центрирование обеих муфт, и восприятие части гидравлического усилия на ротор двигателя, снижая при этом потери на трение. При передаче крутящего момента через пружину в заявляемой конструкции нет деталей с трущимися частями, нет их износа, что увеличивает моторесур двигателя, снижает потери на трение при передаче крутящего момента и упрощает конструкцию шарнирного узла двигателя. So, due to the implementation of the hinge assembly of two couplings, one of which with its mounting socket is rigidly mounted on the lower end of the torsion bar, and the second coupling with its mounting socket is rigidly mounted on the upper end of the output shaft, despite the fact that the cylindrical rods of both couplings are facing each other and helical streams are made on their outer surface, and the ends are made spherical and with hemispherical recesses along the longitudinal axis, into which a thrust ball is inserted, and a coil spring is inserted into the helical streams of the cylindrical rods of the couplings, about the end of which is brought into the recess of one clutch, and the second end of the spring is brought into the recess of the second clutch, then, in general, the hinge assembly of the proposed design in the inventive engine through the coil spring provides torque transmission from the screw pair of the motor section to the output shaft of the spindle section, located at an angle to the longitudinal axis of the motor section. The persistent ball, inserted into the hemispherical recesses of the spherical ends of the coupling rods, provides for the transmission of torque both the centering of both couplings and the perception of part of the hydraulic force on the motor rotor, while reducing friction losses. When transmitting torque through a spring in the claimed design there are no parts with friction parts, there is no wear, which increases the engine life, reduces friction losses during transmission of torque and simplifies the design of the hinge assembly of the engine.

Выполнение продольного канала и соединенного с ним радиального канала внутри муфты, жестко посаженной на верхний конец выходного вала, обеспечивает подачу потока рабочей жидкости на долото. The execution of the longitudinal channel and the radial channel connected to it inside the coupling, rigidly mounted on the upper end of the output shaft, provides a flow of working fluid to the bit.

Выполнение элемента крепления радиального и упорного подшипников в виде разрезного кольца, которое заведено в кольцевую проточку, выполненную на внутренней поверхности нижнего конца корпуса шпиндельной секции, и в цилиндрическую выточку с уступом на наружной поверхности нижнего конца радиального подшипника кроме простоты конструкции обеспечивают заявляемому изобретению еще два технических результата: во-первых, достигается сокращение длины шпиндельной секции, т. к. разрезное кольцо по сравнению с прототипом заменяет собой нажимную шпиндельную гайку, на длину которой и сокращается длина шпиндельной секции, что приближает долото к нижней радиальной опоре, в результате чего снижается вибрация выходного вала и износ радиального подшипника, увеличивая моторесурс двигателя. Во-вторых, предложенная конструкция элемента крепления радиального и упорного подшипников в виде разрезного кольца вместе с предложенными элементами шарнирного узла облегчают сборку двигателя. Так с верхнего конца на выходной вал заявляемого двигателя заводят и устанавливают радиальные и упорные подшипники. Весь пакет подшипников затягивают муфтой, жестко посаженной на верхнем конце выходного вала, что позволяет вести визуальный контроль за сборкой и облегчает ее. После этого на пакет подшипников со стороны верхнего конца выходного вала заводят корпус шпиндельной секции до выступа под долото. В таком положении благодаря тому, что ширина кольцевой проточки вместе с шириной упорного буртика в корпусе шпиндельной секции в сумме выполнена меньшей величины, чем расстояние между нижним торцем корпуса шпиндельной секции и выступом под долото на нижнем конце выходного вала, обеспечивается возможность завести разрезное кольцо в кольцевую проточку на внутренней поверхности нижнего конца корпуса шпиндельной секции. Передвигая указанный корпус вместе с заведенным в него разрезным кольцом обратно в сторону верхнего конца выходного вала до упора разрезного кольца в уступ цилиндрической выточки на наружной поверхности нижнего конца радиального подшипника, верхний конец корпуса шпиндельной секции резьбовым концом соединяют с нижним концом кривого переводника, завершая тем самым сборку шпиндельной секции. The implementation of the mounting element of the radial and thrust bearings in the form of a split ring, which is entered in the annular groove made on the inner surface of the lower end of the spindle section housing, and in a cylindrical groove with a step on the outer surface of the lower end of the radial bearing, in addition to the simplicity of design, the claimed invention provides two more technical Result: firstly, a reduction in the length of the spindle section is achieved, since the split ring, in comparison with the prototype, replaces the push ring spindle nut, the length of which reduces the length of the spindle section, which brings the bit closer to the lower radial support, resulting in reduced vibration of the output shaft and wear of the radial bearing, increasing the engine life. Secondly, the proposed design of the mounting element of the radial and thrust bearings in the form of a split ring together with the proposed elements of the hinge assembly facilitate the assembly of the engine. So from the upper end to the output shaft of the inventive engine start and install radial and thrust bearings. The entire package of bearings is tightened with a coupling firmly mounted on the upper end of the output shaft, which allows visual inspection of the assembly and facilitates it. After that, the housing of the spindle section is brought into the bearing package from the upper end of the output shaft to the protrusion under the bit. In this position, due to the fact that the width of the annular groove together with the width of the thrust collar in the spindle section housing total is smaller than the distance between the lower end of the spindle section housing and the protrusion under the bit at the lower end of the output shaft, it is possible to insert a split ring into the annular a groove on the inner surface of the lower end of the housing of the spindle section. Moving the specified housing together with the split ring inserted into it back towards the upper end of the output shaft until the split ring abuts against the ledge of the cylindrical groove on the outer surface of the lower end of the radial bearing, the upper end of the spindle section housing is threaded to the lower end of the curve sub, thereby completing spindle section assembly.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 дан общий вид двигателя (его продольный разрез), на фиг. 2 дан вид узла 1 фиг. 1 (обращенные друг к другу без пружины цилиндрические стержни обеих муфт с винтовыми ручьями на наружной поверхности и сферическими торцами с полушаровыми углублениями под упорный шарик) и на фиг. 3 дан вид узла II фиг. 1. The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a general view of the engine (its longitudinal section), in FIG. 2 is a view of the assembly 1 of FIG. 1 (cylindrical rods of both couplings facing each other without a spring with screw streams on the outer surface and spherical ends with hemispherical recesses for the stop ball) and in FIG. 3 is a view of the assembly II of FIG. 1.

Винтовой забойный двигатель для наклонно направленного бурения включает в себя двигательную секцию, в корпусе 1 которой размещены статор 2 и жестко связанные между собой в своих верхних частях ротор 3 и торсион 4, шпиндельную секцию, в корпусе 5 которой размещен выходной вал 6, имеющий внутренний продольный канал 7. На выходном валу 6 установлен радиальный 8 и упорный 9 подшипники. Выходной вал 6 на нижнем конце выполнен с выступом 10 под долото. The downhole screw motor for directional drilling includes a motor section, in the housing 1 of which a stator 2 is placed and a rotor 3 and a torsion 4 rigidly interconnected in their upper parts, a spindle section, in the housing 5 of which an output shaft 6 having an internal longitudinal channel 7. On the output shaft 6 mounted radial 8 and thrust 9 bearings. The output shaft 6 at the lower end is made with a protrusion 10 under the bit.

Корпуса 1 и 5 обеих секций соединяет кривой переводник 11. Cases 1 and 5 of both sections are connected by a curve sub 11.

Размещенный во внутреннем пространстве переводника 11 шарнирный узел выполнен из двух муфт. Одна муфта своим посадочным гнездом 12 жестко посажена на нижний конец торсиона 4, вторая муфта ее посадочным гнездом 13 жестко посажена на верхний конец выходного вала 6. Обе муфты на противоположных от посадочных гнезд концах имеют цилиндрические стержни 14 и 15, на наружной поверхности которых выполнены винтовые ручьи 16. Обращенные друг к другу торцы 17 стержней 14 и 15 выполнены сферическими и с полушаровыми углублениями 18 по продольной оси стержней, в которые заведен упорный шарик 19. В винтовые ручьи 16 стержней 14 и 15 заведена цилиндрическая пружина 20, один конец 21 которой заведен в углубление 22 муфты, жестко посаженной на нижний конец торсиона 4. Второй конец 23 пружины 20 заведен в углубление 24 муфты, жестко посаженной на верхний конец выходного вала 6. Внутри муфты с углублением 24 выполнен продольный канал 25 и радиальный канал 26, через которые внутренний продольный канал 7 выходного вала 6 соединен с внутренним пространством 27 кривого переводника 11. The hinge assembly located in the interior of the sub 11 is made of two couplings. One coupling with its mounting socket 12 is rigidly mounted on the lower end of the torsion 4, the second coupling with its mounting socket 13 is rigidly mounted on the upper end of the output shaft 6. Both couplings have cylindrical rods 14 and 15 on the outer surfaces of which are screw streams 16. The ends 17 of the rods 14 and 15 facing each other are made spherical and with hemispherical recesses 18 along the longitudinal axis of the rods, into which the stop ball 19 is inserted. A cylindrical cylindrical groove is inserted into the screw streams 16 of the rods 14 and 15 dinner 20, one end 21 of which is inserted into a recess 22 of the clutch firmly seated on the lower end of the torsion 4. The second end 23 of the spring 20 is guided by a recess 24 of the clutch rigidly seated on the upper end of the output shaft 6. A longitudinal channel 25 is made inside the clutch with a recess 24 and a radial channel 26, through which the inner longitudinal channel 7 of the output shaft 6 is connected to the inner space 27 of the curve of the sub 11.

Элемент крепления радиального 8 и упорного 9 подшипников выполнен в виде разрезного кольца 28, которое заведено в кольцевую проточку 29, выполненную на внутренней поверхности нижнего конца корпуса 5 шпиндельной секции, и в цилиндрическую выточку 30 с уступом 31 на наружной поверхности нижнего конца радиального подшипника 8. Ширина "а" кольцевой проточки 29 вместе с шириной упорного буртика 32 в нижнем конце корпуса 5 шпиндельной секции в сумме выполнена меньшей величины, чем расстояние "в" между нижним торцем корпуса 5 шпиндельной секции и выступом 10 под долото на нижнем конце выходного вала 6. The fastening element of the radial 8 and thrust 9 bearings is made in the form of a split ring 28, which is introduced into an annular groove 29 made on the inner surface of the lower end of the housing 5 of the spindle section, and in a cylindrical groove 30 with a step 31 on the outer surface of the lower end of the radial bearing 8. The width "a" of the annular groove 29 together with the width of the stop shoulder 32 in the lower end of the housing 5 of the spindle section in total is made smaller than the distance "b" between the lower end of the housing 5 of the spindle section and the protrusion 10 under the bit at the lower end of the output shaft 6.

Заявляемый двигатель с помощью переводника 33 закрепляют на нижнем конце колонны труб (не показано) для спуска в ствол скважины. The inventive engine using a sub 33 is fixed to the lower end of the pipe string (not shown) for descent into the wellbore.

Предлагаемый винтовой забойный двигатель для наклонно направленного бурения работает следующим образом. Под действием потока рабочей жидкости ротор 3, обкатываясь по зубьям статора 2, совершает планетарное движение. Переносное движение ротора 3 редуцируется в абсолютное с передаточным отношением, равным числу зубьев ротора 3, что создает на выходном валу 6 высокий крутящий момент при низкой частоте вращения. The proposed helical downhole motor for directional drilling works as follows. Under the influence of the flow of the working fluid, the rotor 3, rolling around the teeth of the stator 2, makes a planetary motion. The portable movement of the rotor 3 is reduced to absolute with a gear ratio equal to the number of teeth of the rotor 3, which creates high torque at the low speed at the output shaft 6.

Предлагаемый двигатель позволяет более эффективно осуществлять все виды технологических операций при бурении участков изменения направления ствола скважины. Двигатель имеет повышенный моторесурс. Его потери на трение при передаче осевой нагрузки и крутящего момента от торсиона двигательной секции на выходной вал шпиндельной секции ниже. Конструкция двигателя проще, что облегчает его сборку. The proposed engine allows you to more efficiently carry out all types of technological operations when drilling sections of changing the direction of the wellbore. The engine has an increased motor resource. Its friction losses when transmitting axial load and torque from the torsion bar of the motor section to the output shaft of the spindle section below. The engine design is simpler, which makes it easier to assemble.

Claims (5)

1. Винтовой забойный двигатель для наклонно направленного бурения, включающий двигательную секцию, в корпусе которой размещены статор и жестко связанные между собой в своих верхних частях ротор и торсион, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен имеющий внутренний продольный канал выходной вал с радиальным и упорным подшипниками, элементом их крепления и выступом под долото на нижнем конце, и соединяющий корпуса обеих секций кривой переводник, во внутреннем пространстве которого размещен шарнирный узел, кинематически связывающий нижний конец торсиона двигательной секции с верхним концом выходного вала шпиндельной секции, отличающийся тем, что шарнирный узел выполнен в виде двух муфт, каждая из которых с одного конца выполнена с посадочным гнездом и с цилиндрическим стержнем на другом конце, при этом одна муфта жестко посажена на нижний конец торсиона, а вторая муфта жестко посажена на верхний конец выходного вала, на наружной поверхности обращенных друг к другу цилиндрических стержней обеих муфт выполнены винтовые ручьи, торцы стержней выполнены сферическими и с полушаровыми углублениями по продольной оси, в которые заведен упорный шарик, в винтовые ручьи обращенных друг к другу цилиндрических стержней муфт заведена цилиндрическая пружина, один конец которой заведен в углубление муфты, жестко посаженной на нижний конец торсиона, а второй конец пружины заведен в углубление муфты, жестко посаженной на верхний конец выходного вала, при этом внутри муфты верхнего конца выходного вала выполнен продольный канал, соединенный с внутренним продольным каналом выходного вала, и радиальный канал для соединения продольного канала с внутренним пространством кривого переводника, а элемент крепления радиального и упорного подшипников выполнен в виде разрезного кольца, которое заведено в кольцевую проточку, выполненную на внутренней поверхности нижнего конца корпуса шпиндельной секции, и в цилиндрическую выточку с уступом на наружной поверхности нижнего конца радиального подшипника, при этом ширина кольцевой проточки вместе с шириной упорного буртика в корпусе шпиндельной секции в сумме выполнена меньшей величины, чем расстояние между нижним торцем корпуса шпиндельной секции и выступом под долото на нижнем конце выходного вала. 1. A downhole screw motor for directional drilling, comprising a motor section, in the housing of which a stator is placed and a rotor and a torsion rigidly connected to each other in its upper parts, a spindle section, in the housing of which an output shaft with radial and thrust bearings having an internal longitudinal channel is placed , an element of their fastening and a protrusion under the chisel at the lower end, and connecting the body of both sections of the curve sub, in the inner space of which there is a hinge assembly kinematically connecting the lower end of the torsion bar of the motor section with the upper end of the output shaft of the spindle section, characterized in that the hinge unit is made in the form of two couplings, each of which is made from one end with a seat socket and with a cylindrical rod at the other end, while one clutch is rigidly mounted on the lower end of the torsion bar, and the second coupling is rigidly mounted on the upper end of the output shaft, screw streams are made on the outer surface of the cylindrical rods of both couplings facing each other, the ends of the rods are made spherical and with hemispherical recesses along the longitudinal axis into which the thrust ball is inserted, a coil spring is inserted into the helical streams of the cylindrical rods of the couplings facing each other, one end of which is guided into the recess of the clutch, which is rigidly seated on the lower end of the torsion bar, and the second end of the spring is inserted into the recess of the clutch rigidly mounted on the upper end of the output shaft, while inside the coupling of the upper end of the output shaft there is a longitudinal channel connected to the internal longitudinal channel of the output shaft, and a radial channel for soy inenia of the longitudinal channel with the internal space of the curved sub, and the fastening element of the radial and thrust bearings is made in the form of a split ring, which is inserted into an annular groove made on the inner surface of the lower end of the spindle section housing, and in a cylindrical recess with a step on the outer surface of the lower end of the radial bearing, while the width of the annular groove, together with the width of the thrust shoulder in the housing of the spindle section, is in total made smaller than the distance between the lower end of the housing of the spindle section and the protrusion under the bit on the lower end of the output shaft. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что винтовые ручьи на наружной поверхности обращенных друг к другу цилиндрических стержней обеих муфт выполнены многозаходными, а количество заведенных в них цилиндрических пружин равно числу заходов винтовых ручьев на цилиндрических стержнях обеих муфт, при этом шаг навивки каждой пружины выполнен равным шагу винтового ручья. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the screw streams on the outer surface of the cylindrical rods of both couplings facing each other are multi-start, and the number of coil springs brought into them is equal to the number of screw streams entering on the cylindrical rods of both couplings, while the winding step each spring is made equal to the pitch of the screw stream. 3. Двигатель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что винтовые ручьи на наружной поверхности обращенных друг к другу цилиндрических стержней обеих муфт и заведенная в них цилиндрическая пружина выполнены левой навивки. 3. An engine according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the screw streams on the outer surface of the cylindrical rods of both couplings facing each other and the coil spring wound in them are made of left-hand winding. 4. Двигатель по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что диаметр по дну винтовых ручьев на конечной части каждого цилиндрического стержня выполнен уменьшающимся в сторону его сферического торца. 4. The engine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the diameter along the bottom of the screw streams at the end of each cylindrical rod is made decreasing towards its spherical end. 5. Двигатель по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что разрезное кольцо для крепления радиального и упорного подшипников выполнено не менее чем из трех частей. 5. The engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the split ring for mounting the radial and thrust bearings is made of at least three parts.
RU2000111207/03A 2000-05-05 2000-05-05 Helical face motor for controlled directional drilling RU2159838C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000111207/03A RU2159838C1 (en) 2000-05-05 2000-05-05 Helical face motor for controlled directional drilling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000111207/03A RU2159838C1 (en) 2000-05-05 2000-05-05 Helical face motor for controlled directional drilling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2159838C1 true RU2159838C1 (en) 2000-11-27

Family

ID=20234242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000111207/03A RU2159838C1 (en) 2000-05-05 2000-05-05 Helical face motor for controlled directional drilling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2159838C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008127146A1 (en) * 2007-04-16 2008-10-23 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu 'vniibt-Burovoi Instrument' Screw downhole motor for slant-hole directional and horizontal drilling
CN106015313A (en) * 2016-04-29 2016-10-12 天津立林石油机械有限公司 Split type TC bearing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008127146A1 (en) * 2007-04-16 2008-10-23 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu 'vniibt-Burovoi Instrument' Screw downhole motor for slant-hole directional and horizontal drilling
CN106015313A (en) * 2016-04-29 2016-10-12 天津立林石油机械有限公司 Split type TC bearing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2571003C (en) A vibratory apparatus for a rotary-vibratory drill
US4585401A (en) Multistage helical down-hole machine with frictional coupling of working elements, and method therefor
US10267366B2 (en) Universal joint for downhole motor drive
US9546518B2 (en) Power section and transmission of a downhole drilling motor
WO2012039700A1 (en) High torque, flexible, dual, constant velocity, ball joint assembly for mud motor used in directional well drilling
US20150167390A1 (en) Eccentric Adjustment Coupling For Mud Motors
US4449953A (en) Articulated coupling
RU2159838C1 (en) Helical face motor for controlled directional drilling
RU2726690C1 (en) Spindle of screw downhole motor
CN113767208A (en) Wear resistant vibratory assembly and method
WO2019209437A1 (en) Integrated bearing section and method
US4518049A (en) Bottom hole motor for driving rock-breaking tool
SU1086102A1 (en) Hole-bottom engine
RU2011778C1 (en) Screw face motor
RU2198994C1 (en) Turbodrill-reduction gear
RU2081986C1 (en) Spiral bottom-hole motor for directional drilling
RU2295023C1 (en) Turbine screw downhole motor
RU2161236C1 (en) Turbodrill with reduction gear
WO2016112451A1 (en) Connection for transmitting torque and axial forces
RU2010112878A (en) HYDRAULIC BOTTOM ENGINE MISSION REGULATOR
RU197188U1 (en) SCREW BOTTOM ENGINE
RU2365726C1 (en) Helical downhole motor
RU2134764C1 (en) Device for drilling bore-holes by planetary drill bit method
RU58592U1 (en) SCREW BOTTOM STATOR
RU2241107C1 (en) Screw face engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060506