RU2689014C1 - Stator of screw gerotor hydraulic machine - Google Patents

Stator of screw gerotor hydraulic machine Download PDF

Info

Publication number
RU2689014C1
RU2689014C1 RU2018122378A RU2018122378A RU2689014C1 RU 2689014 C1 RU2689014 C1 RU 2689014C1 RU 2018122378 A RU2018122378 A RU 2018122378A RU 2018122378 A RU2018122378 A RU 2018122378A RU 2689014 C1 RU2689014 C1 RU 2689014C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tubular body
helical teeth
elastomer
housing
internal helical
Prior art date
Application number
RU2018122378A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Литвинов
Дмитрий Наилевич Хайруллин
Владимир Иванович Тимофеев
Александр Борисович Рыжов
Павел Андреевич Богданов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
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 "Фирма "Радиус-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
Priority to RU2018122378A priority Critical patent/RU2689014C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2689014C1 publication Critical patent/RU2689014C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02Fluid rotary type drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/008Pumps for submersible use, i.e. down-hole pumping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1073Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member is stationary while the other member rotates and orbits
    • F04C2/1075Construction of the stationary member

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: soil or rock drilling.SUBSTANCE: invention relates to hydraulic drives for rotary drilling located in a well. Stator comprises a tubular housing with an inner surface made in the form of a helicoid with internal helical teeth, on each edge of the housing there is an internal thread, and also comprises an elastomer cover in housing adjacent to housing inner surface, elastomer cover is made with inner helical teeth and matches shape with internal helical teeth in the housing, and the thickness of the coating is maximum on teeth radially directed inwards. In the tubular housing, the maximum thickness of the elastomer cover along the valleys of its inner helical surface located at the maximum radial distance is half the height of its internal helical teeth, and the minimum wall thickness of the housing along the radially outwardly directed recesses of its inner helical surface is equal to the height of the inner helical teeth in the elastomer cover. In stator in downstream part of housing there is a damper cavity located downstream of internal screw teeth edge in housing directed against flow, made in form of annular groove inside housing, which adjoins to side surfaces of internal helical teeth of housing, formed by said annular groove, and the elastomer cover contains in the damper cavity an inlet damper from an elastomer with its own internal helical teeth adjoining the inner helical teeth of the elastomer cover adjacent to the surface of the annular groove inside the housing and the side surfaces of the inner helical teeth of the housing, formed by said annular groove, with possibility bonding to an elastomer coating, as well as with annular groove inside housing and side surfaces of internal helical teeth of housing, formed by said annular groove, wherein the minimum distance from the anti-flow edge of the inner helical teeth in the inlet downstream of the housing portion to the input edge of the input damper is equal to the thickness of the input damper from the elastomer on its inner helical teeth radially directed inward. Stator comprises in the downstream part of the tubular housing a damping cavity located upstream of the edge of internal helical teeth in the housing, directed downstream, made in the form of an annular groove inside the housing, adjacent to the side surfaces of the internal helical teeth of the housing, formed by said annular groove, and elastomer cover comprises in said damper cavity output damper from elastomer with its own internal helical teeth, adjacent to inner helical teeth of elastomer cover, adjacent to surface of annular groove inside housing and side surfaces of internal helical teeth of housing, formed by said annular groove, with possibility bonding to an elastomer cover, as well as with annular groove inside housing and side surfaces of internal helical teeth of housing, formed by said annular groove, wherein the minimum distance from the upstream edge of the inner helical teeth in the downstream portion of the housing to the output edge of the output damper is equal to the thickness of the output damper from the elastomer on its inner helical teeth radially directed inward.EFFECT: increased resource and reliability, accuracy of driving of inclined and horizontal wells, rate of set of parameters of well curvature, as well as improved cross-country capacity, that is reduced resistance and stress in assembly of bottom of drill string.1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине, в частности к винтовым героторным гидравлическим двигателям для бурения нефтяных скважин.The invention relates to hydraulic actuators for rotary drilling, placed in the well, in particular to screw gyratory hydraulic motors for drilling oil wells.

Известен винтовой гидравлический механизм, используемый в качестве насоса или двигателя, содержащий корпус статора и ротор, при этом ротор имеет внешнюю винтовую поверхность, корпус статора выполнен в виде монолитного жесткого трубчатого элемента, имеющего цилиндрическую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, а также имеющего винтовые зубья, при этом упомянутый механизм содержит гибкий слой, выполненный из эластомера, имеющий однородную толщину на внутренней поверхности корпуса (US 2005/0079083 А1, 14.04.2005).Known helical hydraulic mechanism used as a pump or engine, comprising a stator housing and a rotor, wherein the rotor has an outer screw surface, the stator housing is designed as a monolithic rigid tubular element having a cylindrical outer surface and an inner surface, as well as having helical teeth, however, the above mechanism contains a flexible layer made of elastomer, having a uniform thickness on the inner surface of the housing (US 2005/0079083 A1, April 14, 2005).

В известном винтовом гидравлическом механизме гибкий слой, выполненный из эластомера, имеющий однородную толщину на внутренней поверхности корпуса, подвергается деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора внутри статора, что приводит к образованию на выступах и впадинах зубьев зон, отличающихся друг от друга величинами контактного давления, сдвиговой прочности, твердости (упругости) и теплопроводности.In the well-known screw hydraulic mechanism, a flexible layer made of elastomer having a uniform thickness on the inner surface of the housing undergoes deformation and bending when the rotor rotates inside the stator in planetary-rotary rotation, which leads to the formation of zones on the projections and depressions of the teeth pressure, shear strength, hardness (elasticity) and thermal conductivity.

Температура в эластомерной обкладке может повышаться, например, до 60°С, а увеличение натяга в рабочей паре может составлять, например, до 0,05 мм на диаметр на каждые 10°С повышения температуры.The temperature in the elastomer plate can increase, for example, to 60 ° C, and the increase in tension in the working pair can be, for example, up to 0.05 mm per diameter for every 10 ° C temperature increase.

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможности повышения ресурса и надежности винтового гидравлического механизма при его использовании в винтовом забойном двигателе, а также повышения максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и усталостной выносливости (ресурса) обкладки из эластомера - не менее 100 тысяч циклов.A disadvantage of the known construction is the incomplete use of the possibility of increasing the service life and reliability of the screw hydraulic mechanism when using it in a downhole motor, as well as increasing the maximum power, torque on the output shaft in the maximum power mode and fatigue endurance (resource) of the elastomer facing - not less than 100 thousand cycles.

Недостатки известной конструкции объясняются неполной возможностью оптимизации толщины обкладки из эластомера вдоль выступов и впадин винтовых зубьев, что приводит к ухудшению отвода внутреннего тепла от обкладки из эластомера к потоку бурового раствора внутри корпуса, а также сквозь стенки корпуса к потоку бурового раствора в затрубном пространстве, образованию в центрах профиля эластомерной обкладки зон деструкции материала от воздействия градиента температур и увеличению натяга в рабочей паре.The disadvantages of the known construction are explained by the incomplete ability to optimize the thickness of the elastomer plate along the protrusions and cavities of the helical teeth, which leads to deterioration of internal heat removal from the elastomer plate to the flow of drilling fluid inside the housing, as well as through the housing walls to the flow of drilling mud in the annulus, the formation in the centers of the profile of the elastomeric plate of the zones of destruction of the material from the effects of a temperature gradient and an increase in tension in the working pair.

В результате центр профиля становится менее гибким (хрупким и ломким), механические свойства эластомера, например, резины, на этих участках значительно ухудшаются, при этом давление, действующее в камерах между ротором и статором, может превысить предел сдвиговой прочности эластомера, а вершины зубьев в обкладке деформируются и отрываются от корпуса.As a result, the profile center becomes less flexible (brittle and brittle), the mechanical properties of the elastomer, for example, rubber, significantly deteriorate in these areas, and the pressure acting in the chambers between the rotor and the stator may exceed the shear strength of the elastomer, and the tops of the teeth in facing deformed and detached from the body.

Известен статор винтового героторного гидравлического насоса или двигателя, содержащий корпус с внутренней поверхностью, выполненной с внутренними винтовыми зубьями, закрепленные в корпусе охватываемую и охватывающую обкладки из эластомера, при этом охватываемая обкладка выполнена с внутренними винтовыми зубьями, предназначенными для размещения ротора, имеющего наружную поверхность с винтовыми зубьями, охватывающая обкладка скреплена с охватываемой обкладкой и с внутренней поверхностью корпуса, а число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев корпуса (US 6881045 А, 23.12.2004).Known stator screw gyratory hydraulic pump or motor, comprising a housing with an inner surface, made with internal helical teeth, secured in the housing covered and covering the plates of the elastomer, while the circumferential facing is made with internal screw teeth, designed to accommodate the rotor having an outer surface helical teeth, the covering plate is bonded to the covered plate and to the inner surface of the housing, and the number of rotor teeth per unit it bigger number of housing teeth (US 6,881,045 A, 23.12.2004).

Известный винтовой гидравлический механизм содержит гибкий слой, выполненный из эластомера, имеющий одинаковую толщину на внутренней поверхности корпуса, что приводит к образованию на выступах и впадинах зубьев зон, отличающихся друг от друга величинами контактного давления, сдвиговой прочности, твердости (упругости) и теплопроводности, которые подвергаются деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора внутри статора.Known helical hydraulic mechanism contains a flexible layer made of elastomer, having the same thickness on the inner surface of the body, which leads to the formation on the protrusions and the depressions of the teeth zones that differ from each other in values of contact pressure, shear strength, hardness (elasticity) and thermal conductivity, which subjected to deformation and bending during the planetary-rotary rotor rotation inside the stator.

Недостатки известной конструкции объясняются неполной возможностью оптимизации толщины обкладки из эластомера вдоль выступов и впадин винтовых зубьев, что приводит к ухудшению отвода внутреннего тепла от обкладки из эластомера к потоку бурового раствора внутри корпуса, а также сквозь стенки корпуса к потоку бурового раствора в затрубном пространстве, образованию в центрах профиля эластомерной обкладки зон деструкции материала от воздействия градиента температур и увеличению натяга в рабочей паре.The disadvantages of the known construction are explained by the incomplete ability to optimize the thickness of the elastomer plate along the protrusions and cavities of the helical teeth, which leads to deterioration of internal heat removal from the elastomer plate to the flow of drilling fluid inside the housing, as well as through the housing walls to the flow of drilling mud in the annulus, the formation in the centers of the profile of the elastomeric plate of the zones of destruction of the material from the effects of a temperature gradient and an increase in tension in the working pair.

В результате центр профиля становится менее гибким (хрупким и ломким), механические свойства резины или эластомера на этих участках значительно ухудшаются, при этом давление, действующее в камерах между ротором и статором, может превысить предел сдвиговой прочности эластомера, а вершины зубьев в обкладке деформируются и отрываются от корпуса.As a result, the profile center becomes less flexible (brittle and brittle), the mechanical properties of rubber or elastomer in these areas deteriorate significantly, and the pressure acting in the chambers between the rotor and the stator may exceed the shear strength of the elastomer, and the tops of the teeth in the plate are deformed and detached from the body.

Недостатком известной конструкции является также высокая вероятность разрушения резьбовых соединений трубчатого корпуса при использовании забойного двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонной скважины, а также потеря его устойчивости преимущественно при осевой нагрузке на долото и ударных воздействиях от гидравлического яса в составе изогнутой колонны бурильных труб, например, при прохождении через радиусные участки ствола скважины при горизонтальном бурении, что объясняется тем, что статор выполнен составным: из корпуса - гладкой трубы, охватываемой и охватывающей обкладок из эластомера, выполненных в форме геликоида.A disadvantage of the known construction is also a high probability of destruction of the threaded joints of the tubular body when using a downhole motor in horizontal controlled layouts of the bottom of the drill string, in areas of curvature variation of an inclined well, as well as losing its stability mainly under axial load on the bit and shock impacts from the hydraulic jar in the composition bent drill pipe string, for example, when passing through radius sections of a wellbore during horizontal drilling and, which is explained by the fact that the stator is made of a composite: from a case, a smooth pipe covered by and covering the plates of elastomer, made in the form of a helicoid.

Охватываемую обкладку одинаковой толщины выполняют из материала, например, Ultra-Flex 114, а дополнительную охватывающую обкладку с внутренней поверхностью в форме геликоида, по существу, с внутренними винтовыми многозаходными зубьями выполняют из более твердого и прочного материала.Covered lining of the same thickness is made of a material, for example, Ultra-Flex 114, and the additional covering plate with an inner surface in the form of a helicoid, essentially with internal helical multiple teeth, is made of a harder and more durable material.

При этом известный статор при использовании его в винтовом героторном гидравлическом двигателе не обеспечивает существенных преимуществ, например, максимального темпа набора кривизны (при бурении наклонно направленной скважины) вследствие разрушения корпуса, например, при прохождении через радиусные участки ствола скважины при горизонтальном бурении с использованием в колонне бурильных труб гидравлического яса, с вращением изогнутой колонны бурильных труб (20÷40 об/мин), с ударными нагрузками и ударными импульсами от яса, а также вследствие релаксации растягивающих напряжений в изогнутой колонне бурильных труб, в которой установлен двигатель.At the same time, the known stator, when used in a screw gyratory hydraulic motor, does not provide significant advantages, for example, the maximum rate of curvature set (when drilling an inclined directional well) due to the destruction of the body, for example, when passing through the radius of the wellbore during horizontal drilling using a column drill pipe hydraulic jar, with the rotation of the curved string of drill pipe (20 ÷ 40 rpm), with shock loads and shock pulses from the jar, and also The effect of relaxation of tensile stresses in the curved string of drill pipe in which the engine is mounted.

Недостатки известного статора объясняются также циклическим нагружением винтовых зубьев, выполненных, например, из эластомеров разной сдвиговой прочности, твердости и теплопроводности, которые подвергаются деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора внутри статора, что приводит к выделению тепла внутри материала зубьев, нарушению натяга в рабочей паре, отслоению обкладки из эластомера от корпуса, а также к расслоению между обкладками из эластомера вследствие ухудшения отвода внутреннего тепла из эластомерной обкладки сквозь слой материала через стенки корпуса к буровому раствору затрубного пространства.The disadvantages of the known stator are also explained by cyclic loading of helical teeth made, for example, from elastomers of different shear strength, hardness and thermal conductivity, which are subjected to deformation and bending when the rotor rotates inside the rotor inside the stator, which leads to heat generation inside the tooth material, violation of tension the working pair, the detachment of the lining of the elastomer from the body, as well as the delamination between the lining of the elastomer due to the deterioration of the internal heat removal from the elastomer lining and through the layer of material through the walls of the housing to the drilling mud of the annulus.

При этом температура в эластомерной обкладке может повышаться, например, до 85°С, а увеличение натяга в рабочей паре может составлять, например, до 0,08 мм на диаметр на каждые 10°С повышения температуры, что приводит к нерасчетным режимам работы, не обеспечивает максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и допустимой осевой нагрузки при повышении максимального перепада давления (межвиткового, на зубьях статора) в режиме максимальной мощности.The temperature in the elastomer plate may increase, for example, to 85 ° C, and the increase in tension in the working pair may be, for example, up to 0.08 mm per diameter for every 10 ° C temperature increase, which leads to off-design operating modes, not provides maximum power, torque on the output shaft in the mode of maximum power and permissible axial load with an increase in the maximum pressure drop (inter-turn, on the stator teeth) in the maximum power mode.

Известен статор для гидравлического забойного двигателя, образующий наружную трубу с внутренней поверхностью, выполненной, по меньшей мере, с двумя внутренними винтовыми зубьями (или лопастями), закрепленную в корпусе обкладку, например, из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности наружной трубы, при этом обкладка выполнена с внутренними винтовыми зубьями (или лопастями), совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями (или лопастями) в наружной трубе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях (или лопастях), радиально направленных внутрь (не менее двух) (US 6604921 В1, 14.04.2005).Known stator for hydraulic downhole motor, forming an outer pipe with an inner surface made of at least two internal helical teeth (or blades), fixed in the housing plate, for example, of elastomer, adjacent to the inner surface of the outer pipe, while the lining made with internal helical teeth (or blades), coincides in shape with internal helical teeth (or blades) in the outer tube, and the thickness of the lining is maximum on the teeth (or blades), radial inwardly directed (at least two) (US 6604921 B1, 14.04.2005).

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможности повышения надежности и ресурса винтового забойного двигателя, максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и усталостной выносливости (ресурса) эластомерной обкладки - не менее 100 тысяч циклов.A disadvantage of the known construction is the incomplete use of the possibility of increasing the reliability and service life of a downhole motor, maximum power, torque on the output shaft in the maximum power mode and fatigue endurance (resource) of the elastomer lining - not less than 100 thousand cycles.

Так как эластомер характеризуется высокими изоляционными свойствами, он задерживает передачу тепла в большей степени вдоль выступов винтовых зубьев по сравнению с впадинами этих винтовых зубьев.Since the elastomer is characterized by high insulating properties, it delays the transfer of heat to a greater extent along the protrusions of the helical teeth compared to the hollows of these helical teeth.

Температура в обкладке из эластомера может повышаться, например, до 85°С, а увеличение натяга в рабочей паре может составлять, например, до 0,08 мм на диаметр на каждые 10°С повышения температуры, что приводит к нерасчетным режимам работы, не обеспечивает максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и допустимой осевой нагрузки при повышении максимального перепада давления (межвиткового, на зубьях статора) в режиме максимальной мощности.The temperature in the lining of the elastomer may increase, for example, to 85 ° C, and the increase in tension in the working pair may be, for example, up to 0.08 mm per diameter for every 10 ° C temperature increase, which leads to off-design operating modes maximum power, moment of force on the output shaft in the mode of maximum power and permissible axial load with an increase in the maximum differential pressure (inter-turn, on the stator teeth) in the mode of maximum power.

Недостатки известного статора для гидравлического забойного двигателя объясняются неполным использованием возможности оптимизации толщины обкладки вдоль впадин внутренней винтовой поверхности и минимальной толщины стенки наружной трубы по отношению к высоте зубьев в обкладке, а также образованием на выступах и впадинах зубьев зон, отличающихся друг от друга величинами контактного давления, сдвиговой прочности, твердости (упругости) и теплопроводности, которые подвергаются деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора внутри статора, что приводит к повышенному градиенту температур при выделении тепла внутри материала зубьев и нарушению натяга в рабочей паре, к ухудшению отвода внутреннего тепла из эластомерной обкладки к потоку бурового раствора внутри корпуса, а также сквозь стенки наружной трубы к буровому раствору в затрубном пространстве, поток которого направлен от забоя к устью скважины.The disadvantages of the known stator for a hydraulic downhole motor are explained by the incomplete use of the possibility of optimizing the lining thickness along the hollows of the inner screw surface and the minimum wall thickness of the outer tube relative to the height of the teeth in the lining, as well as the formation of zones on each protrusions and the troughs , shear strength, hardness (elasticity) and thermal conductivity, which are subjected to deformation and bending during the rotor planetary-rotary rotation and inside the stator, which leads to an increased temperature gradient when heat is generated inside the material of the teeth and a violation of tension in the working pair, deterioration of internal heat removal from the elastomer plate to the flow of drilling fluid inside the housing, as well as through the walls of the outer pipe to the drilling fluid in the annulus whose flow is directed from the bottom to the wellhead.

Из-за тепла, образуемого в центрах зубьев, происходит вторичная полимеризация: молекулярная сшивка эластомера (резины), что приводит к деструкции материала, вследствие этого центр профиля обкладки становится негибким (хрупким и ломким), механические свойства эластомера на этих участках значительно ухудшаются, при этом давление, действующее в камерах между ротором и статором, может превысить предел сдвиговой прочности эластомера, а вершины статора деформируются и отрываются от статора.Due to the heat generated in the centers of the teeth, secondary polymerization occurs: molecular crosslinking of the elastomer (rubber), which leads to the destruction of the material, as a result, the center of the lining profile becomes inflexible (brittle and brittle), the mechanical properties of the elastomer in these areas deteriorate significantly, with Thereby, the pressure acting in the chambers between the rotor and the stator may exceed the shear strength of the elastomer, and the tops of the stator deform and detach from the stator.

Известен статор винтовой героторной гидромашины, например, двигателя для вращения ротора от насосной подачи текучей среды или насоса для подачи текучей среды за счет вращения ротора, содержащий наружную трубу с внутренней поверхностью, выполненной в форме геликоида с внутренними винтовыми зубьями, закрепленную в наружной трубе обкладку из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности наружной трубы, при этом обкладка выполнена с внутренними винтовыми зубьями и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями в наружной трубе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях, радиально направленных внутрь, в наружной трубе максимальная толщина обкладки из эластомера вдоль впадин ее внутренней винтовой поверхности, расположенных на максимальном радиальном удалении, равна половине высоты ее внутренних винтовых зубьев, а минимальная толщина стенки наружной трубы вдоль радиально направленных наружу впадин ее внутренней винтовой поверхности равна высоте внутренних винтовых зубьев в обкладке из эластомера (RU 2373364 С2, 20.11.2009).The stator of a screw gyratory hydraulic machine is known, for example, a motor for rotating a rotor from pumping a fluid supply or a pump for feeding a fluid due to a rotating rotor, comprising an outer tube with an inner surface made in the form of a helicoid with inner helical teeth; the elastomer adjacent to the inner surface of the outer pipe, while the lining is made with internal helical teeth and coincides in shape with the internal screw teeth in the outer pipe, and t The lining thickness is maximum on the teeth, radially inward, in the outer pipe, the maximum thickness of the lining of the elastomer along the hollows of its inner screw surface, located at the maximum radial distance, is equal to half the height of its internal helical teeth, and the minimum wall thickness of the outer pipe along radially outwards the hollows of its inner screw surface is equal to the height of the internal helical teeth in the lining of elastomer (RU 2373364 C2, November 20, 2009).

Основные дефекты, уменьшающие надежность и ресурс забойного двигателя, в котором известный статор выполнен с одинаковой толщиной обкладки из эластомера (R-Wall): растрескивание обкладки из эластомера (резины) по краям, со стороны входа и выхода текучей среды (бурового раствора), отслоение обкладки из эластомера (резины) по краям, со стороны входа и выхода текучей среды, а также вырывы кусков обкладки из эластомера (резины) по краям - во входной и выходной по потоку частях обкладки из эластомера в статоре в напряженных условиях работы (при бурении в твердых породах): при наличии в рабочей паре между ротором и обкладкой трубчатого корпуса необходимого натяга контактное давление составляет 2,5÷3 МПа, скорость скольжения составляет 0,5÷2,5 м/с, гидростатическое давление может достигать 50 МПа, а момент силы на выходном валу в режиме максимальной мощности может достигать 30 кН м, причем в условиях высокой турбулентности бурового раствора, который имеет плотность до 1500 кг/м3, содержит до 2% песка и до 5% нефтепродуктов, что приводит к прекращению циркуляции, при этом основная причина отказа в компоновке низа бурильной колонны (КНБК), в которой установлена двигательная секция со шпинделем и долотом, -"резина в долоте".The main defects that reduce the reliability and life of the downhole motor, in which the known stator is made with the same thickness of an elastomer plate (R-Wall): cracking of the plate of elastomer (rubber) at the edges, from the inlet and outlet of the fluid (drilling mud), delamination plates of elastomer (rubber) along the edges, from the inlet and outlet of the fluid, as well as tearing pieces of the plate of elastomer (rubber) along the edges - in the inlet and downstream parts of the plate of elastomer in the stator in tense working conditions (during drilling in solid rocks): if the required tension is in the working pair between the rotor and the lining of the tubular body, the contact pressure is 2.5 ÷ 3 MPa, the sliding speed is 0.5 ÷ 2.5 m / s, the hydrostatic pressure can reach 50 MPa, and the moment of force on the output shaft in maximum power mode can reach 30 kN m, and under conditions of high turbulence of the drilling fluid, which has a density of up to 1500 kg / m 3 , contains up to 2% sand and up to 5% of oil products, which leads to cessation of circulation, the main reason for the failure The mounting of the bottom of the drill string (BHA), in which the motor section with the spindle and the bit is installed, is “rubber in the bit”.

Развитию упомянутых дефектов способствуют высокие рабочие перепады давления, внутреннее выделение тепла в материале обкладки статора, торможение рабочей пары при работе, высокий натяг в рабочей паре.The development of these defects is promoted by high working pressure drops, internal heat generation in the material of the stator lining, braking of the working pair during operation, high tension in the working pair.

Увеличение длины секции рабочих пар позволяет значительно снизить уровень контактных нагрузок в зацеплении рабочей пары и предотвратить преждевременное разрушение эластомерной обкладки по краям статора.Increasing the length of the section of working pairs can significantly reduce the level of contact loads in the engagement of the working pair and prevent premature destruction of the elastomer plate at the edges of the stator.

Одновременно повышаются энергетические характеристики двигателя, надежность и ресурс. Однако увеличение длины рабочих пар ротор - статор ухудшает проходимость компоновки низа бурильной колонны при прохождении через радиусные участки ствола скважины при горизонтальном бурении наклонно-направленной скважины.At the same time, the energy performance of the engine, reliability and resource increase. However, an increase in the length of the rotor-stator working steam impairs the permeability of the bottom-hole assembly as it passes through the radius sections of the wellbore during horizontal drilling of an inclined directional well.

Вследствие особенности работы героторных механизмов винтовых гидромашин, по краям обкладки из эластомера вырабатывается и сохраняется повышенное количество тепла от действия перекашивающих моментов ротора при его планетарно-роторном вращении внутри зубьев обкладки статора из эластомера в режиме максимальной мощности.Due to the peculiarities of the operation of the gyroscopic mechanisms of screw hydraulic machines, an increased amount of heat is generated and stored at the edges of the elastomer plate from the action of the tilting rotor moments during its rotor planetary rotation inside the teeth of the stator lining of the elastomer at maximum power.

В результате центр профиля становится менее гибким (хрупким и ломким), механические свойства эластомера, например, резины, на этих участках значительно ухудшаются, при этом давление, действующее в камерах между ротором и статором, может превысить предел сдвиговой прочности эластомера, а вершины зубьев в обкладке деформируются или отрываются от корпуса, при этом снижается возможность повышения максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и усталостной выносливости (ресурса) обкладки из эластомера - не менее 100 тысяч циклов.As a result, the profile center becomes less flexible (brittle and brittle), the mechanical properties of the elastomer, for example, rubber, significantly deteriorate in these areas, and the pressure acting in the chambers between the rotor and the stator may exceed the shear strength of the elastomer, and the tops of the teeth in the plate is deformed or detached from the case, thus reducing the possibility of increasing the maximum power, the torque on the output shaft in the mode of maximum power and fatigue endurance (resource) of the elastomer plate - ie less than 100 thousand cycles.

Вследствие этого не обеспечиваются свойства эластомера в конструкции, например, усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), остаточной деформации и усталостной выносливости при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), температурного предела хрупкости (ГОСТ 7912-74), истирания при скольжении (ГОСТ 426-77).As a result, the properties of the elastomer in the structure, for example, fatigue endurance under alternating bending with rotation (GOST 10952-75), permanent deformation and fatigue endurance under repeated compression (GOST 20418-75), the temperature limit of brittleness (GOST 7912-74) are not provided, abrasion when sliding (GOST 426-77).

Другим недостатком известной конструкции является неполная возможность увеличения надежности и ресурса за счет обеспечения равнопрочных и герметичных резьбовых соединений трубчатого корпуса статора с переводником и/или переходником в условиях интенсивного трения и вращения в стволе скважины, с использованием в колонне бурильных труб гидравлических ясов, с ударными нагрузками и ударными импульсами от ясов, а также при релаксации растягивающих напряжений в изогнутой колонне бурильных труб, в которой установлен статор гидравлического забойного двигателя.Another disadvantage of the known construction is the incomplete possibility of increasing reliability and resource by providing equal strength and tight threaded connections of the stator tubular housing with a sub and / or adapter under conditions of intense friction and rotation in the well bore, using hydraulic jars in the drill string, with shock loads and shock pulses from jars, as well as relaxation of tensile stresses in a curved string of drill pipes, in which a hydraulic stator is installed downhole motor.

Упомянутый недостаток известной конструкции объясняется повышенной жесткостью трубчатого корпуса при использовании его в гидравлическом забойном двигателе, по существу, большим значением коэффициента напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) в местах стыка резьбовых соединений трубчатого корпуса с переводником и/или переходником, равным 7÷9, а также большой вероятностью образования трещин на резьбах и поломки резьбовых соединений трубчатого корпуса при использовании забойного двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонной скважины, преимущественно в режиме максимальной мощности.The mentioned disadvantage of the known construction is due to the increased rigidity of the tubular body when used in a hydraulic downhole motor, essentially a large value of the bending stress ratio (Stress ratio, the ratio of the varying voltage amplitude to the average voltage) at the junction of the threaded connections of the tubular body with the sub and / or an adapter equal to 7 ÷ 9, as well as a high probability of cracking on the threads and breakage of the threaded connections of the tubular body when using a bottomhole a motor driven horizontal BHA, in areas changes downhole curvature, preferably a maximum power mode.

Вследствие повышенной жесткости трубчатого корпуса статора не полностью обеспечивается возможность повышения точности проходки наклонных и горизонтальных скважин, повышения темпа набора параметров кривизны скважин, а также улучшения проходимости, т.е. уменьшения сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны за счет изгиба трубчатого корпуса забойного двигателя при прохождении через радиусные участки ствола скважины, имеющие участки малого и среднего радиуса 30÷300 м, в условиях интенсивного трения по стволу скважины.Due to the increased rigidity of the stator tubular body, it is not fully possible to improve the accuracy of penetration of inclined and horizontal wells, increase the rate of set of curvature parameters of the wells, as well as improve the permeability reduce the resistance and stress in the layout of the bottom of the drill string due to the bending of the tubular body of the downhole motor as it passes through the radius sections of the wellbore, which have sections of small and medium radius 30 ÷ 300 m, under conditions of intense friction in the wellbore.

Вследствие этого требуемый интервал скважин не может быть добурен до конца, например, в скважинах, в интервале бурения 2500÷3500 м, имеющих боковые горизонтальные стволы в интервале 750÷1500 м, при этом не повышается наработка на отказ, не обеспечиваются существенные экономические преимущества известной конструкции.As a result, the required interval of wells cannot be completed until the end, for example, in wells, in the drilling interval of 2500 ÷ 3500 m, having lateral horizontal trunks in the interval of 750 ÷ 1500 m, while the time between failures does not increase, the significant economic advantages of the known designs.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является статор винтовой героторной гидромашины, например, двигателя для вращения ротора от насосной подачи текучей среды или насоса для подачи текучей среды за счет вращения ротора, содержащий трубчатый корпус с внутренней поверхностью, выполненной в форме геликоида с внутренними винтовыми зубьями, на каждом краю трубчатого корпуса выполнена внутренняя резьба, а также содержащий закрепленную в трубчатом корпусе обкладку из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности трубчатого корпуса, обкладка из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями в трубчатом корпусе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях, радиально направленных внутрь, при этом в трубчатом корпусе максимальная толщина обкладки из эластомера вдоль впадин ее внутренней винтовой поверхности, расположенных на максимальном радиальном удалении, равна половине высоты ее внутренних винтовых зубьев, а минимальная толщина стенки трубчатого корпуса вдоль радиально направленных наружу впадин ее внутренней винтовой поверхности равна высоте внутренних винтовых зубьев в обкладке из эластомера, при этом статор содержит во входной по потоку части трубчатого корпуса демпферную полость, расположенную ниже по потоку от края внутренних винтовых зубьев в трубчатом корпусе, направленного против потока, выполненную в виде кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, а обкладка из эластомера содержит в упомянутой демпферной полости входной демпфер из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, прилегающий к поверхности кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса и боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри трубчатого корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованными упомянутой кольцевой канавкой, причем минимальное расстояние от направленного против потока края внутренних винтовых зубьев во входной по потоку части трубчатого корпуса до входной кромки входного демпфера, равно толщине входного демпфера из эластомера на его внутренних винтовых зубьях, радиально направленных внутрь, при этом ниже по потоку от края внутренних винтовых зубьев в выходной по потоку части трубчатого корпуса обкладка из эластомера содержит выходной демпфер из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, прилегающий к внутренней поверхности выходной по потоку части трубчатого корпуса с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера и внутренней поверхностью выходной по потоку части трубчатого корпуса, при этом минимальная толщина входного и выходного демпферов из эластомера вдоль впадин их внутренних винтовых зубьев, расположенных на максимальном радиальном удалении, равна толщине обкладки из эластомера на ее зубьях, радиально направленных внутрь (RU 2652725 С1, 28.04.2018).Closest to the claimed design is the stator screw gyratory hydraulic machines, for example, a motor for rotating the rotor from the pumping fluid supply or a pump for feeding fluid due to the rotation of the rotor, containing a tubular body with an inner surface made in the form of a helicoid with internal helical teeth, on each edge of the tubular body is made of internal thread, as well as containing an elastomer lining fixed in the tubular body, adjacent to the inner surface of the tubular body The lining of the elastomer is made with internal helical teeth and coincides in shape with the internal helical teeth in a tubular body, and the lining thickness is maximal on the teeth radially inward, while in the tubular body the maximum thickness of the lining of elastomer along the hollows of its inner screw surface, located at the maximum radial distance, equal to half the height of its internal helical teeth, and the minimum wall thickness of the tubular body along the radially outward outward its inner screw surface is equal to the height of the internal helical teeth in an elastomer lining, while the stator contains in the downstream part of the tubular body a damper cavity located downstream from the edge of the internal helical teeth in the tubular body directed against the flow, made in the form of an annular grooves inside the tubular body adjacent to the side surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by said annular groove, and the lining of the elastomer contains The cushioned damper cavity is an input elastomer damper with its own internal helical teeth adjacent to the internal helical teeth of an elastomer plate, adjacent to the surface of the annular groove inside the tubular body and the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by the said annular groove, with the possibility of bonding with the helical ring elastomer, as well as with an annular groove inside the tubular body and the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body, The annular groove, the minimum distance from the upstream edge of the internal helical teeth in the downstream part of the tubular body to the inlet edge of the inlet damper, is equal to the thickness of the inlet damper from the elastomer on its internal helical teeth radially inward, while downstream from the edge of the internal helical teeth into the downstream part of the tubular body, the elastomer plate contains an output damper of elastomer with its own internal screw teeth adjacent to the inner helical teeth of the elastomer plate, adjacent to the inner surface of the downstream part of the tubular body with the possibility of bonding with the plate of elastomer and the inner surface of the downstream part of the tubular body, with the minimum thickness of the inlet and outlet dampers of the elastomer along the hollows their internal helical teeth, located at the maximum radial distance, equal to the thickness of the lining of the elastomer on its teeth, radially directed inward (RU 2652725 C1 28.04.2018).

Основные преимущества известного статора с одинаковой толщиной обкладки из эластомера (R-Wall):The main advantages of the famous stator with the same thickness of the elastomer plate (R-Wall):

- повышается нагрузочная способность статора, снижаются гистерезисные потери в обкладке, повышаются энергетические характеристики и тормозной момент двигательной секции, что исключает вероятность торможения двигателя при изменении нагрузки и повышает управляемость бурения;- increases the load capacity of the stator, reduced hysteresis losses in the plate, increased energy performance and the braking torque of the motor section, which eliminates the likelihood of engine braking when the load changes and increases the manageability of drilling;

- снижается количество вырабатываемого и сохраняемого тепла, натяг в соединении ротор-обкладка статора меньше зависит от температуры и деструкции ("разбухания") эластомера, обеспечиваются высокие энергетические характеристики в увеличенном интервале глубины скважины, температуры и буровых растворов на нефтяной основе;- the amount of generated and stored heat is reduced, the tension in the rotor-stator joint connection is less dependent on the temperature and destruction ("swelling") of the elastomer, high energy characteristics are provided in an increased interval of well depth, oil-based drilling fluids;

- улучшенные энергетические характеристики двигателя позволяют эффективно использовать его с долотами PDC (Polycrystalline Diamond Compakt) с поликристаллическими алмазами;- Improved energy characteristics of the engine make it possible to effectively use it with PDC bits (Polycrystalline Diamond Compakt) with polycrystalline diamonds;

- за счет меньшей толщины эластомера при отрыве кусков обкладки не происходит закупорки промывочных отверстий долота, вследствие этого требуемый интервал скважины может быть добурен до конца, повышается наработка на отказ (Журнал "Бурение и нефть", 11/2014, стр. 56÷59).- at the expense of a smaller thickness of the elastomer, if the pieces of the plate are torn off, no blockage of the drilling holes of the bit occurs, as a result, the required interval of the well can be completed completely, the time between failures increases (Drilling and Oil Magazine, 11/2014, p. 56 ÷ 59) .

Известен график отработок двигателей компании «Радиус-Сервис», входящей в состав Шлюмберже, которые работали с долотами StingBlade (рис. 6). Данные представлены для габарита - 172 мм, интервал бурения достигал 2000 м. Анализируя его, легко можно заметить, что 200 часов не представляют проблемы даже для стандартных двигателей компании «Радиус-Сервис». Журнал "Бурение и нефть", №4, 2018 г, Гумич Д.П. и др., " Бурение в один рейс …".There is a known schedule for the development of Radius-Service engines, part of Schlumberger, who worked with StingBlade bits (Fig. 6). The data are presented for a size of 172 mm, the drilling interval reached 2000 m. Analyzing it, one can easily notice that 200 hours does not pose a problem even for standard Radius-Service engines. Journal "Drilling and Oil", No. 4, 2018, Gumich DP et al., "Drilling in one flight ...".

Основные дефекты, уменьшающие надежность и ресурс известного забойного двигателя, в котором известный статор выполнен с одинаковой толщиной обкладки из эластомера (R-Wall): растрескивание обкладки из эластомера (резины) со стороны выхода текучей среды (бурового раствора), отслоение обкладки из эластомера (резины) со стороны выхода текучей среды, а также вырывы кусков обкладки из эластомера (резины) в выходной по потоку части обкладки из эластомера в статоре в напряженных условиях работы (при бурении в твердых породах): при наличии в рабочей паре между ротором и обкладкой трубчатого корпуса необходимого натяга контактное давление составляет 2,5÷3 МПа, скорость скольжения составляет 0,5÷2,5 м/с, гидростатическое давление может достигать 50 МПа, а момент силы на выходном валу в режиме максимальной мощности может достигать 30 кНм, причем в условиях высокой турбулентности бурового раствора, который имеет плотность до 1500 кг/м3, содержит до 2% песка и до 5% нефтепродуктов, что приводит к прекращению циркуляции, при этом основная причина отказа в компоновке низа бурильной колонны (КНБК), в которой установлена двигательная секция со шпинделем и долотом, -"резина в долоте".The main defects that reduce the reliability and life of a well-known downhole motor, in which the well-known stator is made with the same thickness of an elastomer plate (R-Wall): cracking of an elastomer (rubber) plate from the fluid outlet (drilling mud), detachment of an elastomer plate ( rubber) from the fluid outlet side, as well as tearing out of pieces of elastomer (rubber) lining in the downstream part of the lining of elastomer in the stator in tense working conditions (when drilling in hard rocks): between the rotor and the lining of the tubular body of the necessary tension, the contact pressure is 2.5 ÷ 3 MPa, the sliding speed is 0.5 ÷ 2.5 m / s, the hydrostatic pressure can reach 50 MPa, and the torque on the output shaft in maximum power mode can reach 30 kNm, and in conditions of high turbulence of the drilling fluid, which has a density of up to 1500 kg / m 3 , contains up to 2% of sand and up to 5% of oil products, which leads to cessation of circulation, while the main reason for the failure in the layout of the bottom of the drill string (BHA) in the cat Roy set the motor unit with the spindle and chisel - "tire in the bit."

Вследствие особенности работы героторных механизмов винтовых гидромашин по краям обкладки из эластомера вырабатывается и сохраняется повышенное количество тепла от действия перекашивающих моментов ротора при его планетарно-роторном вращении внутри зубьев обкладки статора из эластомера в режиме максимальной мощности.Due to the peculiarities of the work of the gyroscopic mechanisms of screw hydraulic machines on the edges of the elastomer plate, an increased amount of heat is generated and stored from the action of the tilting moments of the rotor during its planetary-rotary rotation inside the teeth of the stator lining of the elastomer in maximum power mode.

В результате центр профиля становится менее гибким (хрупким и ломким), механические свойства эластомера, например, резины, на этих участках значительно ухудшаются, при этом давление, действующее в камерах между ротором и статором, может превысить предел сдвиговой прочности эластомера, а вершины зубьев в обкладке деформируются или отрываются от корпуса, при этом снижается возможность повышения максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и усталостной выносливости (ресурса) обкладки из эластомера - не менее 100 тысяч циклов.As a result, the profile center becomes less flexible (brittle and brittle), the mechanical properties of the elastomer, for example, rubber, significantly deteriorate in these areas, and the pressure acting in the chambers between the rotor and the stator may exceed the shear strength of the elastomer, and the tops of the teeth in the plate is deformed or detached from the case, thus reducing the possibility of increasing the maximum power, the torque on the output shaft in the mode of maximum power and fatigue endurance (resource) of the elastomer plate - ie less than 100 thousand cycles.

Вследствие этого не обеспечиваются свойства эластомера в конструкции, например, усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), остаточной деформации и усталостной выносливости при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), температурного предела хрупкости (ГОСТ 7912-74), истирания при скольжении (ГОСТ 426-77).As a result, the properties of the elastomer in the structure, for example, fatigue endurance under alternating bending with rotation (GOST 10952-75), permanent deformation and fatigue endurance under repeated compression (GOST 20418-75), the temperature limit of brittleness (GOST 7912-74) are not provided, abrasion when sliding (GOST 426-77).

Другим недостатком известной конструкции является неполная возможность увеличения надежности и ресурса за счет обеспечения равнопрочного и герметичного резьбового соединения в выходной части трубчатого корпуса с переводником и/или переходником в упомянутых сложных условиях бурения изогнутых скважин в твердых породах, вызывающих высокие рабочие перепады давления, внутреннее выделение тепла в материале обкладки корпуса, торможение рабочей пары при работе, высокий натяг в рабочей паре, а также в условиях интенсивного трения и вращения в стволе скважины, с использованием в колонне бурильных труб гидравлических ясов, с ударными нагрузками и ударными импульсами от ясов, а также при релаксации растягивающих напряжений в изогнутой колонне бурильных труб, в которой установлен гидравлический забойный двигатель.Another disadvantage of the known design is the incomplete possibility of increasing reliability and service life by providing equal strength and tight threaded connections in the output part of the tubular body with the sub and / or adapter in the aforementioned difficult conditions of drilling bent wells in hard rocks causing high operating pressure drops, internal heat generation in the material of the housing plate, braking of the working pair during operation, high tension in the working pair, as well as under conditions of intense friction and rotation in the wellbore using the drill string hydraulic jars, shock-loads and shock pulses from the jars and upon relaxation of the tensile stress at a bent drill string, wherein a mud motor is mounted.

Упомянутый недостаток известной конструкции объясняется повышенной жесткостью выходной части трубчатого корпуса при использовании его в гидравлическом забойном двигателе, по существу, большим значением коэффициента напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) в местах стыка резьбовых соединений трубчатого корпуса с переводником и/или переходником, равным 7÷9, а также большой вероятностью образования трещин на резьбах и поломки резьбового соединения в выходной части трубчатого корпуса при использовании забойного двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонной скважины, преимущественно в режиме максимальной мощности.The mentioned disadvantage of the known construction is due to the increased rigidity of the output part of the tubular body when used in a hydraulic downhole motor, essentially a large value of the bending stress ratio (Stress ratio, the ratio of the varying voltage amplitude to the average voltage) at the junction of the threaded connections of the tubular body with the sub and / or adapter, equal to 7 ÷ 9, as well as a high probability of cracking on the threads and breakage of the threaded connection in the output part of the tubular cable Pusa using downhole motor driven horizontal in the bottom hole assembly, the areas changing downhole curvature, preferably a maximum power mode.

Вследствие повышенной жесткости в выходной части трубчатого корпуса забойного двигателя не полностью обеспечивается возможность повышения точности проходки наклонных и горизонтальных скважин, повышения темпа набора параметров кривизны скважин, а также улучшения проходимости, т.е. уменьшения сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны за счет изгиба трубчатого корпуса забойного двигателя при прохождении через радиусные участки ствола скважины, имеющие участки малого и среднего радиуса 30÷300 м, в условиях интенсивного трения по стволу скважины.Due to the increased rigidity in the output part of the tubular body of the downhole motor, it is not fully possible to improve the accuracy of penetration of inclined and horizontal wells, increase the tempo of the set of curvature parameters of the wells, and also improve the permeability reduce the resistance and stress in the layout of the bottom of the drill string due to the bending of the tubular body of the downhole motor as it passes through the radius sections of the wellbore, which have sections of small and medium radius 30 ÷ 300 m, under conditions of intense friction in the wellbore.

Вследствие этого требуемый интервал скважин не может быть добурен до конца, например, в скважинах, в интервале бурения 2500÷3500 м, имеющих боковые горизонтальные стволы в интервале 750÷1500 м, при этом не обеспечивается повышение наработки на отказ, не обеспечиваются существенные экономические преимущества известной конструкции.As a result, the required interval of wells cannot be completed until the end, for example, in wells, in the drilling interval of 2500 ÷ 3500 m, with lateral horizontal trunks in the interval of 750 ÷ 1500 m, while the increase in time to failure is not ensured, significant economic advantages are not provided known designs.

Технический результат, который обеспечивается изобретением, заключается в повышении надежности и ресурса гидравлического забойного двигателя для бурения нефтяных скважин, в котором трубчатый корпус статора выполнен с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), путем повышения усталостной выносливости, абразивной стойкости, упругости и герметичности уплотнения рабочей пары: ротор-обкладка из эластомера в статоре, предотвращения растрескивания, отслоения и вырывов кусков обкладки из эластомера в выходной по потоку части корпуса статора за счет выполнения в выходной по потоку части корпуса демпферной полости, расположенной выше по потоку от края внутренних винтовых зубьев в корпусе, направленного по потоку, выполненной в виде кольцевой канавки внутри корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, а также выполнения выходного демпфера из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, и размещения выходного демпфера в упомянутой демпферной полости, образованной упомянутой кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев корпуса, образованными упомянутой кольцевой канавкой.The technical result, which is provided by the invention, is to increase the reliability and service life of a hydraulic downhole motor for drilling oil wells, in which the tubular stator housing is made with a uniform thickness of an elastomer plate (R-Wall) by increasing fatigue endurance, abrasion resistance, elasticity and tightness seals of the working pair: rotor-lining of elastomer in the stator, preventing cracking, delamination and tearing of pieces of the lining of elastomer into the downstream part of the body and the stator due to the execution in the downstream part of the housing damping cavity located upstream from the edge of the internal screw teeth in the housing, directed downstream, made in the form of an annular groove inside the housing adjacent to the side surfaces of the internal helical teeth of the housing formed by the said annular groove, as well as the execution of the output damper of elastomer with its own internal helical teeth adjacent to the internal helical teeth of the lining of the elastomer, and placement of the output a damper in said damping cavity formed by said annular groove, with the possibility of bonding with an elastomer lining, as well as with an annular groove inside the housing and side surfaces of the internal helical teeth of the housing formed by said annular groove.

Другой технический результат, который обеспечивается изобретением, заключается в повышении точности проходки наклонных и горизонтальных интервалов скважин, в повышении темпа набора параметров кривизны скважин, а также в улучшении проходимости, т.е. в уменьшении сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны при использовании в гидравлическом забойном двигателе путем уменьшения жесткости выходной по потоку части корпуса, по существу, за счет изгиба корпуса при прохождении через радиусные участки ствола скважины в условиях интенсивного трения по стволу скважины, а также снижения вероятности образования усталостных трещин по краям корпуса при наработке ресурса.Another technical result, which is provided by the invention, is to improve the accuracy of penetration of inclined and horizontal intervals of the wells, to increase the rate of the set of parameters of the curvature of the wells, as well as to improve the permeability, i.e. in reducing the resistance and stress in the layout of the bottom of the drill string when used in a hydraulic downhole motor by reducing the rigidity of the downstream part of the body, essentially due to the bend of the body when passing through the radius of the wellbore under conditions of intense friction along the wellbore, as well as reducing the probability of formation of fatigue cracks along the edges of the hull during resource development.

Сущность технического решения заключается в том, что в статоре винтовой героторной гидромашины, содержащем трубчатый корпус с внутренней поверхностью, выполненной в форме геликоида с внутренними винтовыми зубьями, на каждом краю трубчатого корпуса выполнена внутренняя резьба, а также содержащем закрепленную в трубчатом корпусе обкладку из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности трубчатого корпуса, обкладка из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями в трубчатом корпусе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях, радиально направленных внутрь, при этом в трубчатом корпусе максимальная толщина обкладки из эластомера вдоль впадин ее внутренней винтовой поверхности, расположенных на максимальном радиальном удалении, равна половине высоты ее внутренних винтовых зубьев, а минимальная толщина стенки трубчатого корпуса вдоль радиально направленных наружу впадин ее внутренней винтовой поверхности равна высоте внутренних винтовых зубьев в обкладке из эластомера, а также содержащем во входной по потоку части трубчатого корпуса демпферную полость, расположенную ниже по потоку от края внутренних винтовых зубьев в трубчатом корпусе, направленного против потока, выполненную в виде кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, а обкладка из эластомера содержит в упомянутой демпферной полости входной демпфер из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, прилегающий к поверхности кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса и боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри трубчатого корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованными упомянутой кольцевой канавкой, причем минимальное расстояние от направленного против потока края внутренних винтовых зубьев во входной по потоку части трубчатого корпуса до входной кромки входного демпфера, равно толщине входного демпфера из эластомера на его внутренних винтовых зубьях, радиально направленных внутрь, согласно изобретению содержит в выходной по потоку части трубчатого корпуса демпферную полость, расположенную выше по потоку от края внутренних винтовых зубьев в трубчатом корпусе, направленного по потоку, выполненную в виде кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, а выходной демпфер из эластомера выполнен с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, и размещен в упомянутой демпферной полости, образованной упомянутой кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри трубчатого корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованными упомянутой кольцевой канавкой, при этом минимальное расстояние от направленного по потоку края внутренних винтовых зубьев в выходной по потоку части трубчатого корпуса до выходной кромки выходного демпфера, равно толщине выходного демпфера из эластомера на его внутренних винтовых зубьях, радиально направленных внутрь.The essence of the technical solution lies in the fact that in the stator a screw gyratory hydraulic machine comprising a tubular body with an inner surface made in the form of a helicoid with internal helical teeth, an internal thread is made on each edge of the tubular body, as well as containing an elastomer plate fixed in the tubular body, adjacent to the inner surface of the tubular body, the lining of the elastomer is made with internal helical teeth and coincides in shape with the internal helical teeth in the tubular ohm body, and the thickness of the lining is maximum on the teeth, radially directed inward, while in a tubular body the maximum thickness of the lining of the elastomer along the cavities of its inner screw surface, located at the maximum radial distance, is equal to half the height of its internal helical teeth, and the minimum wall thickness tubular body along radially outward depressions of its inner screw surface is equal to the height of the internal helical teeth in the lining of elastomer, and also containing in downstream part of the tubular body damping cavity located downstream from the edge of the internal helical teeth in the tubular body, directed against the flow, made in the form of an annular groove inside the tubular body, adjacent to the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body, formed by the said annular groove, and the lining of the elastomer contains in the above-mentioned damper cavity the input damper of elastomer with its own internal helical teeth adjacent to the internal wines New teeth of an elastomer plate adjacent to the annular groove surface inside the tubular body and side surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by said annular groove with the possibility of bonding with an elastomer plate, as well as with an annular groove inside the tubular body and the lateral surfaces of the internal helical teeth a tubular body formed by said annular groove, the minimum distance from the anti-flow edge of the internal screw teeth According to the invention, according to the invention, in the downstream portion of the tubular body, in the downstream part of the tubular body to the input edge of the inlet damper, the thickness of the inlet outlet of the elastomer on its inner helical teeth, radially inward helical teeth in the tubular body, directed downstream, made in the form of an annular groove inside the tubular body, adjacent to the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubing body formed by the annular groove, and the output damper of the elastomer is made with its own internal helical teeth adjacent to the internal helical teeth of the elastomer plate, and placed in the said damper cavity formed by the said annular groove, with the possibility of bonding with an elastomer lining, also with an annular groove inside the tubular body and the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by said annular groove, wherein the min The distance from the downstream edge of the internal screw teeth in the downstream part of the tubular body to the output edge of the output damper is equal to the thickness of the output damper from the elastomer on its internal helical teeth radially inward.

Статор винтовой героторной гидромашины содержит во входной по потоку части трубчатого корпуса пояс пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенным между краем внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, направленных против потока, и полным последним витком внутренней резьбы во входной по потоку части трубчатого корпуса, а в выходной по потоку части трубчатого корпуса содержит пояс пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенный между краем внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, направленных по потоку, и полным последним витком внутренней резьбы в выходной по потоку части трубчатого корпуса, при этом отношение уменьшенной толщины стенок трубчатого корпуса во входной по потоку части трубчатого корпуса, а также в выходной по потоку части трубчатого корпуса к наружному диаметру трубчатого корпуса составляет 0,065+0,095.The stator of the screw gyratory hydraulic machine contains in the downstream part of the tubular body a belt of reduced rigidity characterized by making the wall of the tubular body of reduced thickness located between the edge of the inner helical teeth of the tubular body directed against the flow and the full last turn of the internal thread in the downstream part of the tubular body , and in the downstream part of the tubular body contains a belt of reduced rigidity, characterized by the implementation of the wall of the tubular body of the mind The thickness is located between the edge of the internal helical teeth of the tubular body, directed downstream, and the full last turn of the internal thread in the downstream part of the tubular body, while the ratio of the reduced wall thickness of the tubular body to the downstream part of the tubular body, as well as in the outgoing downstream part of the tubular body to the outer diameter of the tubular body is 0.065 + 0.095.

Выполнение статора винтовой героторной гидромашины таким образом, что он содержит в выходной по потоку части трубчатого корпуса демпферную полость, расположенную выше по потоку от края внутренних винтовых зубьев в трубчатом корпусе, направленного по потоку, выполненную в виде кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, а выходной демпфер из эластомера выполнен с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, и размещен в упомянутой демпферной полости, образованной упомянутой кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри трубчатого корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованными упомянутой кольцевой канавкой, при этом минимальное расстояние от направленного по потоку края внутренних винтовых зубьев в выходной по потоку части трубчатого корпуса до выходной кромки выходного демпфера, равно толщине выходного демпфера из эластомера на его внутренних винтовых зубьях, радиально направленных внутрь, обеспечивает повышение усталостной выносливости, абразивной стойкости, упругости и герметичности уплотнения рабочей пары: ротор-обкладка из эластомера в статоре за счет предотвращения растрескивания, отслоения и вырывов кусков обкладки из эластомера в выходной по потоку текучей среды части обкладки из эластомера в статоре, вследствие этого обеспечивает повышение ресурса и надежности статора винтовой героторной гидромашины при использовании в гидравлическом забойном двигателе для бурения нефтяных и газовых скважин в условиях высокой турбулентности бурового раствора, который имеет плотность до 1500 кг/м3, содержит до 2% песка и до 5% нефтепродуктов, за счет предотвращения закупорки промывочного узла бурового долота, по существу, предотвращения основного отказа компоновки низа бурильной колонны (КНБК) при бурении скважин по причине - "резина в долоте", вследствие этого требуемый интервал скважины может быть добурен до конца, повышается наработка на отказ, обеспечиваются существенные экономические преимущества заявляемой конструкции.Execution of the stator of the screw gyratory hydraulic machine so that it contains in the downstream part of the tubular body a damper cavity located upstream from the edge of the internal helical teeth in the tubular body, directed downstream, made in the form of an annular groove inside the tubular body adjacent to the side the surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by said annular groove, and the output damper of the elastomer is made with its own internal helical teeth, Snapping to the inner screw teeth of an elastomer plate, and placed in said damper cavity formed by said annular groove, with the possibility of bonding with elastomer plate, as well as with an annular groove inside the tubular body and lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by the said annular groove , while the minimum distance from the downstream edge of the internal screw teeth in the downstream part of the tubular body to the output edge of you one damper, equal to the thickness of the output damper of elastomer on its internal helical teeth, radially inward, improves fatigue endurance, abrasion resistance, elasticity and tightness of the working pair seal: rotor-lining of elastomer in the stator by preventing cracking, peeling and tearing pieces plates of elastomer in the downstream of the fluid part of the plate of elastomer in the stator, as a result, provides increased resource and reliability of the stator screw her said secondary hydraulic machine using a mud motor for drilling oil and gas wells under conditions of high turbulence mud, which has a density up to 1500 kg / m 3, contains up to 2% of sand and 5% oil, by preventing clogging of the wash assembly of the drill bit essentially preventing the main failure of the bottom hole assembly (BHA) layout during drilling for the reason - “rubber in bit”, as a result, the required interval of the well can be completed to the end, increases TKA failures, provides substantial economic advantages of the claimed design.

Выполнение статора винтовой героторной гидромашины таким образом, что он содержит во входной по потоку части трубчатого корпуса пояс пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенным между краем внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, направленных против потока, и полным последним витком внутренней резьбы во входной по потоку части трубчатого корпуса, а в выходной по потоку части трубчатого корпуса содержит пояс пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенный между краем внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, направленных по потоку, и полным последним витком внутренней резьбы в выходной по потоку части трубчатого корпуса, при этом отношение уменьшенной толщины стенок трубчатого корпуса во входной по потоку части трубчатого корпуса, а также в выходной по потоку части трубчатого корпуса к наружному диаметру трубчатого корпуса составляет 0,065+0,095, обеспечивает повышение точности проходки наклонных и горизонтальных скважин, повышение темпа набора параметров кривизны скважин, а также улучшение проходимости, т.е. уменьшение сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны при использовании в гидравлическом забойном двигателе, по существу, путем изгиба трубчатого корпуса при прохождении через радиусные участки ствола скважины в условиях интенсивного трения по стволу скважины, а также снижения вероятности образования усталостных трещин по краям трубчатого корпуса при наработке ресурса.Execution of the stator of the screw gyratory hydraulic machine in such a way that it contains in the downstream part of the tubular body a belt of reduced rigidity, characterized by making the wall of the tubular body of reduced thickness located between the edge of the internal helical teeth of the tubular body, directed against the flow, and a full last turn of the internal thread during the downstream part of the tubular body, and the downstream part of the tubular body contains a belt of reduced rigidity, characterized by a reduced thickness, located between the edge of the internal helical teeth of the tubular body, directed downstream, and a full last coil of the internal thread in the downstream part of the tubular body, wherein the ratio of the reduced wall thickness of the tubular body to the downstream part of the tubular body, as well as in the downstream part of the tubular body to the outer diameter of the tubular body is 0.065 + 0.095, it improves the accuracy of penetration of inclined and horizontal wells in, increasing the rate of set of parameters of the curvature of the wells, as well as improving permeability, i.e. reducing the resistance and stress in the bottom hole assembly when used in a hydraulic downhole motor, essentially by bending the tubular body as it passes through the radius sections of the wellbore under conditions of intense friction in the wellbore, as well as reducing the likelihood of fatigue cracks forming along the edges of the tubular body when time resource.

Ниже представлен лучший вариант статора с одинаковой толщиной обкладки из эластомера (R-Wall) двигательной секции винтового героторного гидравлического двигателя ДРУ2-172 PC для бурения нефтяных скважин.Below is the best version of the stator with the same thickness of the elastomer plate (R-Wall) of the motor section of the DRU2-172 PC screw-driven gerotor hydraulic motor for oil drilling.

На фиг. 1 показан продольный разрез статора винтового героторного гидравлического двигателя.FIG. 1 shows a longitudinal section of the stator of a screw gerotor hydraulic motor.

На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1 поперек входной по потоку части трубчатого корпуса, число винтовых зубьев корпуса равно 7.FIG. 2 shows section A-A in FIG. 1 across the downstream part of the tubular body, the number of helical teeth of the body is 7.

На фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг. 1 поперек входного демпфера из эластомера в демпферной полости во входной по потоку части трубчатого корпуса, число винтовых зубьев входного демпфера равно 7.FIG. 3 shows a section BB in FIG. 1 across the elastomer inlet damper in the damper cavity in the downstream part of the tubular body, the number of helical teeth of the inlet damper is 7.

На фиг. 4 показан разрез В-В на фиг. 1 поперек трубчатого корпуса с внутренними винтовыми зубьями и обкладкой из эластомера, число винтовых зубьев обкладки равно 7.FIG. 4 shows a section B-B in FIG. 1 across the tubular body with internal helical teeth and an elastomer lining, the number of helical teeth of the lining is 7.

На фиг. 5 показан разрез Г-Г на фиг. 1 поперек выходного демпфера из эластомера в демпферной полости в выходной по потоку части трубчатого корпуса, число винтовых зубьев выходного демпфера равно 7.FIG. 5 shows a section of YYY in FIG. 1 across the output damper of elastomer in the damper cavity in the downstream part of the tubular body, the number of helical teeth of the output damper is 7.

На фиг. 6 показан разрез Д-Д на фиг. 1 поперек выходной по потоку части трубчатого корпуса, число винтовых зубьев корпуса равно 7.FIG. 6 shows a section dd in fig. 1 across the downstream part of the tubular body, the number of helical teeth of the body is 7.

На фиг. 7 показан продольный разрез двигательной секции, включающей ротор, установленный внутри входного демпфера, обкладки и выходного демпфера, все из эластомера, внутри трубчатого корпуса.FIG. Figure 7 shows a longitudinal section of the motor section, including a rotor mounted inside the inlet damper, lining and outlet damper, all of elastomer, inside the tubular body.

На фиг. 8 показан разрез Е-Е на фиг. 7 поперек корпуса двигательной секции, включающей входной демпфер из эластомера и ротор, отношение чисел зубьев ротор-входной демпфер равно 6/7.FIG. 8 shows section EE of FIG. 7 across the body of the motor section, which includes an input damper of elastomer and a rotor, the ratio of the number of teeth of the rotor-input damper is 6/7.

На фиг. 9 показан разрез Ж-Ж на фиг. 7 поперек двигательной секции, включающей статор с обкладкой из эластомера и ротор, отношение чисел зубьев ротор-обкладка равно 6/7.FIG. 9 shows a section of an Ж-Ж in FIG. 7 across the motor section, including the stator with an elastomer lining and the rotor, the ratio of the number of teeth of the rotor lining is 6/7.

На фиг. 10 показан разрез И-И на фиг. 7 поперек корпуса двигательной секции, включающей выходной демпфер из эластомера и ротор, отношение чисел зубьев ротор-выходной демпфер равно 6/7.FIG. 10 shows the section AND-AND in FIG. 7 across the body of the motor section, which includes an output damper of elastomer and a rotor, the ratio of the number of teeth of the rotor-output damper is 6/7.

Статор винтовой героторной гидромашины, содержит трубчатый корпус 1 с внутренней поверхностью 2, выполненной в форме геликоида, по существу, с внутренними винтовыми зубьями 3, на входном по потоку текучей среды 4 краю 5 трубчатого корпуса 1 выполнена внутренняя коническая трубная резьба 6, например, РКТ 154×6,35×1:9,6 СТП 001-2007, на выходном по потоку текучей среды 4 краю 7 трубчатого корпуса 1 выполнена внутренняя коническая трубная резьба 8, например, РКТ154×6,35×1:9,6 СТП 001-2007, а также содержит закрепленную в трубчатом корпусе 1 обкладку 9 из эластомера, например, из резины марки R1 (DE), прилегающую к внутренней поверхности 2 трубчатого корпуса 1, при этом обкладка 9 из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями 10 и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями 3 в трубчатом корпусе 1, а толщина 11 обкладки 9 является максимальной на ее зубьях 10, радиально направленных внутрь, по сравнению с толщиной 12 впадин 13 вдоль внутренней винтовой поверхности 14 упомянутой обкладки 9, изображено на фиг. 1, 2,4.The stator of the screw gyratory hydraulic machine comprises a tubular body 1 with an inner surface 2, made in the form of a helicoid, essentially with internal helical teeth 3, an inner conical pipe thread 6, for example, RKT, is made on the edge 5 of the tubular body 1 along the fluid inlet 4. 154 × 6.35 × 1: 9.6 STP 001-2007, on the outgoing fluid flow 4 edge 7 of the tubular body 1 there is an internal conical pipe thread 8, for example, РКТ154 × 6.35 × 1: 9.6 STP 001 -2007, and also contains fastened in a tubular body 1 facing 9 of elastomer, on Example, rubber stamps R1 (DE), adjacent to the inner surface 2 of the tubular body 1, while the lining 9 of elastomer is made with internal helical teeth 10 and coincides in shape with the internal helical teeth 3 in the tubular body 1, and thickness 11 of the lining 9 is maximal on its teeth 10, which are radially inward, as compared with the thickness of 12 cavities 13 along the inner screw surface 14 of said lining 9, is shown in FIG. 1, 2.4.

В трубчатом корпусе 1 максимальная толщина 12 обкладки 9 из эластомера вдоль впадин 13 ее внутренней винтовой поверхности 14, расположенных на максимальном радиальном удалении 15, равна половине высоты 16 ее внутренних винтовых зубьев 10, при этом минимальная толщина 17 стенки трубчатого корпуса 1 вдоль радиально направленных наружу впадин 18 ее внутренней винтовой поверхности 2 равна высоте 16 внутренних винтовых зубьев 10 в обкладке 9 из эластомера, изображено на фиг. 1, 2, 4.In the tubular body 1, the maximum thickness 12 of the lining 9 of elastomer along the cavities 13 of its inner screw surface 14, located at the maximum radial distance 15, is equal to half the height 16 of its internal helical teeth 10, while the minimum thickness 17 of the wall of the tubular body 1 along radially outwards the depressions 18 of its inner screw surface 2 are equal to the height 16 of the internal helical teeth 10 in the lining 9 of elastomer, shown in FIG. 1, 2, 4.

Статор содержит во входной по потоку текучей среды 4 (бурового раствора) части 5 внутри трубчатого корпуса 1 демпферную полость 19, расположенную ниже по потоку 4 от края 20 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, направленного против потока 4, выполненную в виде кольцевой канавки 21 внутри трубчатого корпуса 1, примыкающей к боковым поверхностям 22 и 23 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованным упомянутой кольцевой канавкой 21, изображено на фиг. 1, 2.The stator contains in the upstream fluid 4 (drilling mud) part 5 inside the tubular body 1 a damper cavity 19 located downstream 4 from the edge 20 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1, directed against the stream 4, made in the form of an annular groove 21 inside the tubular body 1 adjacent to the side surfaces 22 and 23 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1 formed by said annular groove 21 is shown in FIG. 12.

Обкладка 9 из эластомера содержит в упомянутой демпферной полости 19 входной демпфер 24 из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями 25, примыкающими к внутренним винтовым зубьям 10 обкладки 9 из эластомера, прилегающий к поверхности 21 демпферной полости 19 внутри входной по потоку 4 части 5 трубчатого корпуса 1, с возможностью скрепления с обкладкой 9 из эластомера, а также с поверхностью кольцевой канавки 21 и боковыми поверхностями, соответственно, 22 и 23 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованными упомянутой кольцевой канавкой 21, изображено на фиг. 1, 2, 3, 4.Lining 9 of elastomer contains in the above-mentioned damper cavity 19 an inlet damper 24 made of elastomer with its own internal helical teeth 25 adjacent to internal helical teeth 10 of the lining 9 of elastomer, adjacent to the surface 21 of the damper cavity 19 inside the downstream 4 part 5 of the tubular body 1 , with the possibility of bonding with the lining 9 of elastomer, as well as with the surface of the annular groove 21 and the side surfaces, respectively, 22 and 23 of the internal screw teeth 3 of the tubular body 1, formed mentioned to An annular groove 21, shown in FIG. 1, 2, 3, 4.

Минимальное расстояние 26 от края 20 внутренних винтовых зубьев 3 во входной по потоку 4 части 5 трубчатого корпуса 1, направленного против потока 4, до входной кромки 27 входного демпфера 24 из эластомера, равно толщине 28 входного демпфера 24 из эластомера на его внутренних винтовых зубьях 25, радиально направленных внутрь, изображено на фиг. 1, 2, 3, изображено на фиг. 1, 2, 3, 4.The minimum distance 26 from the edge 20 of the internal helical teeth 3 in the downstream 4 part 5 of the tubular body 1 facing upstream 4 to the input edge 27 of the input damper 24 of elastomer is equal to the thickness 28 of the input damper 24 of elastomer on its internal helical teeth 25 radially inward, depicted in FIG. 1, 2, 3, is shown in FIG. 1, 2, 3, 4.

Статор содержит в выходной по потоку текучей среды 4 (бурового раствора) части 7 трубчатого корпуса 1 демпферную полость 29, расположенную выше по потоку текучей среды 4 от края 30 внутренних винтовых зубьев 3 в трубчатом корпусе 1, направленного по потоку текучей среды 4, выполненную в виде кольцевой канавки 31 внутри трубчатого корпуса 1, примыкающей к боковым поверхностям 32 и 33 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованным упомянутой кольцевой канавкой 31, изображено на фиг. 1, 4, 5, 6.The stator contains in the downstream fluid 4 (drilling mud) part 7 of the tubular body 1 a damper cavity 29 located upstream of the fluid 4 from the edge 30 of the internal helical teeth 3 in the tubular body 1 directed along the fluid 4 An annular groove 31 inside the tubular body 1 adjacent to the side surfaces 32 and 33 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1 formed by the annular groove 31 is shown in FIG. 1, 4, 5, 6.

Обкладка 9 из эластомера содержит в упомянутой демпферной полости 29 выходной демпфер 34 из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями 35, примыкающими к внутренним винтовым зубьям 10 обкладки 9 из эластомера, прилегающий к поверхности 29 кольцевой канавки 31 внутри трубчатого корпуса 1 и боковым поверхностям 32, 33 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованным упомянутой кольцевой канавкой 31, с возможностью скрепления с обкладкой 9 из эластомера, а также с кольцевой канавкой 31 внутри трубчатого корпуса 1 и боковыми поверхностями 32, 33 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованными упомянутой кольцевой канавкой 31, изображено на фиг. 1, 4, 5, 6.Lining 9 of elastomer contains in the above-mentioned damper cavity 29 output damper 34 made of elastomer with its own internal helical teeth 35 adjacent to internal helical teeth 10 of lining 9 of elastomer, adjacent to the surface 29 of the annular groove 31 inside the tubular body 1 and the lateral surfaces 32, 33 internal helical teeth 3 of the tubular body 1 formed by said annular groove 31, with the possibility of fastening with the lining 9 of elastomer, as well as with the annular groove 31 inside the tubular body 1 and lateral points The surfaces 32, 33 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1 formed by said annular groove 31 are shown in FIG. 1, 4, 5, 6.

Минимальное расстояние 36 от направленного по потоку текучей среды 4 края 30 внутренних винтовых зубьев 3 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 до выходной кромки 37 выходного демпфера 34, равно толщине 38 выходного демпфера 34 из эластомера на его внутренних винтовых зубьях 35, радиально направленных внутрь, изображено на фиг. 1, 4, 5, 6.The minimum distance 36 from the fluid direction 4 of the edge 30 of the internal helical teeth 3 in the downstream fluid 4 of part 7 of the tubular body 1 to the output edge 37 of the output damper 34 is equal to the thickness 38 of the output damper 34 of elastomer on its internal helical teeth 35 radially inward, depicted in FIG. 1, 4, 5, 6.

Статор содержит во входной по потоку текучей среды 4 части 5 трубчатого корпуса 1 пояс 39 пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки 40 трубчатого корпуса 1 уменьшенной толщиной 41, расположенным между краем 20 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, направленных против потока текучей среды 4, и полным последним витком 42 внутренней резьбы 6 во входной по потоку текучей среды 4 части 5 трубчатого корпуса 1, изображено на фиг. 1, 2.The stator contains in the inlet fluid flow 4 part 5 of the tubular body 1 belt 39 reduced stiffness, characterized by the implementation of the wall 40 of the tubular body 1 of reduced thickness 41 located between the edge 20 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1 directed against the flow of the fluid 4, and the complete last turn 42 of the internal thread 6 in the fluid inlet 4 of the part 5 of the tubular body 1 is shown in FIG. 12.

В выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 статор содержит пояс 43 пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки 44 трубчатого корпуса 1 уменьшенной толщиной 45, расположенный между краем 30 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, направленных по потоку текучей среды 4, и полным последним витком 46 внутренней резьбы 8 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1, изображено на фиг. 1, 6.In the downstream fluid 4 part 7 of the tubular body 1, the stator includes a belt 43 of reduced rigidity characterized by making the wall 44 of the tubular body 1 of a reduced thickness 45, located between the edge 30 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1, directed along the fluid flow 4, and the complete last turn 46 of the internal thread 8 into the downstream fluid 4 part 7 of the tubular body 1 is shown in FIG. sixteen.

Отношение уменьшенной толщины 41 стенки 40 трубчатого корпуса 1 во входной по потоку текучей среды 4 части 5 трубчатого корпуса 1, а также отношение уменьшенной толщины 45 стенки 44 трубчатого корпуса 1 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 к наружному диаметру 47 трубчатого корпуса 1 составляет 0,065÷0,095, изображено на фиг. 1, 2, 6.The ratio of the reduced thickness 41 of the wall 40 of the tubular body 1 in the fluid inlet 4 of part 5 of the tubular body 1, as well as the ratio of the reduced thickness 45 of the wall 44 of the tubular body 1 to the output of fluid 4 of part 7 of the tubular body 1 to the outer diameter 47 of the tubular housing 1 is 0.065 ÷ 0.095, shown in FIG. 1, 2, 6.

Статор с равномерной толщиной обкладки 9 из эластомера (R-Wall) входит в модуль двигательной секции винтового забойного двигателя для бурения нефтяных скважин, включающего шпиндельную секцию, карданный вал, регулятор угла перекоса между двигательной и шпиндельной секциями, и долото (не изображенные), при этом в состав двигательной секции входит ротор 48, имеющий винтовые зубья 49, число зубьев 49 ротора 48 на единицу меньше числа зубьев 10 обкладки 9 из эластомера, а также на единицу меньше числа зубьев 25 входного демпфера 24 из эластомера, а также на единицу меньше числа зубьев 35 выходного демпфера 34 из эластомера, при этом отношение числа зубьев 49 ротора 48 к числу зубьев 25 обкладки 9 из эластомера, а также к числу зубьев 25 входного демпфера 24 из эластомера, а также к числу зубьев 35 выходного демпфера 24 из эластомера равно 6/7, при этом поз. 50 - центральная продольная ось ротора 48, поз. 51 - центральная продольная ось обкладки 9 из эластомера, закрепленной внутри трубчатого корпуса 1, а также входного демпфера 24 из эластомера, а также выходного демпфера 34 из эластомера, при этом поз. 52 - величина эксцентриситета ротора 48, установленного в обкладке 9 из эластомера внутри трубчатого корпуса 1, скрепленной с внутренней поверхностью трубчатого корпуса 1, а также установленного во входном демпфере 24 из эластомера, а также установленного в выходном демпфере 34 из эластомера, изображено на фиг. 1, 3, 5, 7, 8, 9, 10.A stator with a uniform thickness of the elastomer plate 9 (R-Wall) is included in the module of the motor section of a downhole motor for drilling oil wells, including a spindle section, a propeller shaft, a regulator of the skew angle between the motor and spindle sections, and a chisel (not shown) with This part of the motor section includes a rotor 48 having helical teeth 49, the number of teeth 49 of the rotor 48 is one less than the number of teeth 10 of the facing 9 of elastomer, and one less than the number of teeth 25 of the input damper 24 of elastomer, as well as one less than the number of teeth 35 of the output damper 34 of elastomer, while the ratio of the number of teeth 49 of the rotor 48 to the number of teeth 25 of the facing 9 of elastomer, as well as the number of teeth 25 of the input damper 24 of elastomer, as well as the number of teeth 35 of the output damper 24 of elastomer is 6/7, while pos. 50 - the central longitudinal axis of the rotor 48, pos. 51 is a central longitudinal axis of the lining 9 of elastomer, fixed inside the tubular body 1, as well as the input damper 24 of elastomer, as well as the output damper 34 of elastomer, with pos. 52 shows the eccentricity value of the rotor 48 mounted in the lining 9 of elastomer inside the tubular body 1, bonded to the inner surface of the tubular body 1, and also installed in the inlet damper 24 of elastomer, as well as mounted in the output damper 34 of elastomer, shown in FIG. 1, 3, 5, 7, 8, 9, 10.

Твердость обкладки 9 из эластомера, а также входного и выходного кольцевых демпферов, соответственно, 24 и 34, например, из резины марки R1 (DE), составляет 77±3 ед. Шор А.The hardness of the sheath 9 of elastomer, as well as the input and output ring dampers, respectively, 24 and 34, for example, from rubber brand R1 (DE), is 77 ± 3 units. Shor A.

Кроме того, поз. 53 - многозаходные винтовые камеры между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 25 входного демпфера 24 эластомера, поз. 54 - многозаходные винтовые камеры между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 10 обкладки 9 из эластомера, поз. 55 - многозаходные винтовые камеры между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 35 выходного демпфера 34 из эластомера изображено на фиг. 7, 8, 9, 10.In addition, pos. 53 - multiple spiral chambers between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 25 of the input damper 24 of the elastomer, pos. 54 - multiple screw chambers between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 10 of the facing 9 of elastomer, pos. 55 — multiple spiral chambers between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 35 of the output damper 34 of elastomer are shown in FIG. 7, 8, 9, 10.

Конструкция статора при ее использовании в винтовом забойном двигателе для бурения нефтяных скважин работает следующим образом: поток бурового раствора 4 под давлением, например, 25+35 МПа по колонне бурильных труб подается в многозаходные винтовые камеры 53 между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 25 входного демпфера 24 из эластомера во входной по потоку текучей среды - бурового раствора 4 части 5 трубчатого корпуса 1, далее подается в многозаходные винтовые камеры 54 между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 25 обкладки 9 из эластомера, закрепленной внутри трубчатого корпуса 1, далее подается в многозаходные винтовые камеры 55 между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 35 выходного демпфера 34 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1, образует область высокого давления и вращающий момент от гидравлических сил, который приводит в планетарно-роторное вращение ротор 48 внутри входного демпфера 24 из эластомера во входной по потоку 4 текучей среды - бурового раствора части 5 трубчатого корпуса 1, обкладки 9 из эластомера, закрепленной в трубчатом корпусе 1, а также выходного демпфера 34 из эластомера с внутренними винтовыми зубьями 35 в выходной по потоку 4 части 7 трубчатого корпуса 1.The design of the stator when it is used in a downhole screw motor for drilling oil wells works as follows: the flow of drilling fluid 4 under pressure, for example, 25 + 35 MPa through the string of drill pipes is fed into multiple spiral chambers 53 between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 25 of the inlet damper 24 from the elastomer into the downstream fluid - drilling mud 4 of part 5 of the tubular body 1, then fed into multiple spiral chambers 54 between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 25 of the cover 9 from the elastomer fixed inside the pipe of the upper body 1, then fed into multiple helical chambers 55 between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 35 of the output damper 34 into the downstream fluid 4 of part 7 of the tubular body 1, forms an area of high pressure and torque from the hydraulic forces that leads to the planetary -rotor rotation of the rotor 48 inside the input damper 24 of elastomer in the input stream 4 of the fluid - the drilling fluid of part 5 of the tubular body 1, lining 9 of elastomer, fixed in the tubular body 1, and the output damper 34 of el Stomer with internal helical teeth 35 to the output 4 downstream portion 7 of the tubular body 1.

Многозаходные винтовые камеры 53 между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 25 входного демпфера 24 из эластомера во входной по потоку текучей среды - бурового раствора 4 части 5 трубчатого корпуса 1, многозаходные винтовые камеры 54 между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 25 обкладки 9 из эластомера, закрепленной внутри трубчатого корпуса 1, а также многозаходные винтовые камеры 55 между зубьями 49 ротора 48 и зубьями 35 выходного демпфера 34 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 имеют переменный объем и периодически перемещаются по потоку текучей среды - бурового раствора 4, который имеет плотность до 1500 кг/м3, содержит до 2% песка и до 5% нефтепродуктов.Multiple screw chambers 53 between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 25 of the inlet damper 24 from the elastomer into the fluid inlet - drilling mud 4 of part 5 of the tubular body 1, multiple-thread screw chambers 54 between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 25 of the elastomer plate 9 of the elastomer, fixed inside the tubular body 1, as well as multiple helical chambers 55 between the teeth 49 of the rotor 48 and the teeth 35 of the output damper 34 in the downstream fluid 4 of the part 7 of the tubular body 1 have a variable volume and periodically move along the flow fluid - drilling fluid 4, which has a density up to 1500 kg / m 3, contains up to 2% of sand and 5% mineral oil.

Планетарно-роторное вращение ротора 48 внутри входного демпфера 24 из эластомера во входной по потоку текучей среды - бурового раствора 4 части 5 трубчатого корпуса 1, внутри зубьев 25 обкладки 9 из эластомера, закрепленной внутри трубчатого корпуса 1, а также внутри зубьев 35 выходного демпфера 34 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 передает крутящий момент (в противоположном направлении) через приводной (карданный) вал, вал шпиндельной секции, на долото, закрепленное в муфтовой резьбе вала шпиндельной секции (не изображенные), осуществляя бурение наклонно направленных и горизонтальных скважин.The planetary rotor rotation of the rotor 48 inside the inlet damper 24 of elastomer in the fluid inlet - drilling mud 4 of part 5 of the tubular body 1, inside the teeth 25 of the facing 9 of elastomer, fixed inside the tubular body 1, and also inside the teeth 35 of the output damper 34 in the downstream fluid 4, part 7 of the tubular body 1 transmits torque (in the opposite direction) through the drive (cardan) shaft, the shaft of the spindle section to the bit fixed in the coupling thread of the shaft of the spindle section (not conjugated), carrying out drilling directional and horizontal wells.

В режиме максимальной мощности частота вращения вала шпиндельной секции и долота составляет, например, (1,8÷2,5) с-1; момент силы на валу шпиндельной секции составляет (9÷14)кН⋅м; перепад давления (межвиткового, на зубьях обкладки из эластомера в корпуса 1) в режиме максимальной мощности составляет 17÷28 МПа; максимальная осевая нагрузка (на долото) составляет 250 кН.In the maximum power mode, the frequency of rotation of the shaft of the spindle section and the bit is, for example, (1.8 ÷ 2.5) s -1 ; the moment of force on the shaft of the spindle section is (9 ÷ 14) kN⋅m; the differential pressure (inter-turn, on the teeth of the lining of elastomer in the housing 1) in the mode of maximum power is 17 ÷ 28 MPa; maximum axial load (per bit) is 250 kN.

Винтовые зубья 25 входного демпфера 24 из эластомера во входной по потоку 4 текучей среды - бурового раствора части 5 трубчатого корпуса 1, винтовые зубья 25 обкладки из эластомера, закрепленной внутри трубчатого корпуса 1, а также винтовые зубья 35 выходного демпфера 34 в выходной по потоку 4 текучей среды части 7 трубчатого корпуса 1 подвергаются сложной деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора 48 внутри входного демпфера 24 из эластомера во входной по потоку 4 текучей среды - бурового раствора части 5 трубчатого корпуса 1, внутри обкладки 9 из эластомера, закрепленной в трубчатом корпусе 1, а также внутри выходного демпфера 34 из эластомера с внутренними винтовыми зубьями 35 в выходной по потоку 4 части 7 трубчатого корпуса 1.The helical teeth 25 of the inlet damper 24 of elastomer in the upstream fluid 4 of the drilling fluid of part 5 of the tubular body 1, the helical teeth 25 of the elastomer plate fixed inside the tubular body 1, and also the helical teeth 35 of the outlet damper 34 in the outlet of the stream 4 Fluid part 7 of the tubular body 1 is subjected to complex deformation and bending during the planetary-rotary rotation of the rotor 48 inside the input damper 24 of the elastomer in the input stream 4 of the fluid - drilling mud part 5 of the tubular body 1, inside bkladki 9 of elastomer fixed in the tubular housing 1, as well as within the outlet damper 34 of elastomer with internal helical teeth 35 to the output 4 downstream portion 7 of the tubular body 1.

В заявляемой конструкции за счет того, статор содержит в выходной по потоку текучей среды 4 (бурового раствора) части 7 трубчатого корпуса 1 демпферную полость 29, расположенную выше по потоку текучей среды 4 от края 30 внутренних винтовых зубьев 3 в трубчатом корпусе 1, направленного по потоку текучей среды 4, выполненную в виде кольцевой канавки 31 внутри трубчатого корпуса 1, примыкающей к боковым поверхностям 32 и 33 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованным упомянутой кольцевой канавкой 31, при этом обкладка 9 из эластомера содержит в упомянутой демпферной полости 29 выходной демпфер 34 из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями 35, примыкающими к внутренним винтовым зубьям 10 обкладки 9 из эластомера, прилегающий к поверхности 29 кольцевой канавки 31 внутри трубчатого корпуса 1 и боковым поверхностям 32, 33 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованным упомянутой кольцевой канавкой 31, с возможностью скрепления с обкладкой 9 из эластомера, а также с кольцевой канавкой 31 внутри трубчатого корпуса 1 и боковыми поверхностями 32, 33 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, образованными упомянутой кольцевой канавкой 31, причем минимальное расстояние 36 от направленного по потоку текучей среды 4 края 30 внутренних винтовых зубьев 3 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 до выходной кромки 37 выходного демпфера 34, равно толщине 38 выходного демпфера 34 из эластомера на его внутренних винтовых зубьях 35, радиально направленных внутрь, обеспечиваются зоны повышенной сдвиговой прочности, обеспечивается уменьшение градиента температур при выделении тепла внутри материала зубьев из эластомера, улучшается отвод внутреннего тепла из обкладки 9 из эластомера, а также из выходного демпфера 30 из эластомера к потоку текучей среды 4 внутри трубчатого корпуса 1, а также сквозь стенки трубчатого корпуса 1 к буровому раствору с внешней стороны трубчатого корпуса 1 (затрубного пространства), поток которого направлен от забоя (от долота) к устью скважины.In the inventive design due to the fact that the stator contains in the downstream fluid 4 (drilling mud) part 7 of the tubular body 1 a damper cavity 29 located upstream of the fluid 4 from the edge 30 of the internal helical teeth 3 in the tubular body 1 directed along the fluid flow 4, made in the form of an annular groove 31 inside the tubular body 1 adjacent to the side surfaces 32 and 33 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1 formed by said annular groove 31, while the cover 9 of elastomer with in the damper cavity 29, the output damper 34 is made of elastomer with its own internal helical teeth 35 adjacent to the internal helical teeth 10 of the elastomer facing 9 adjacent to the surface 29 of the annular groove 31 inside the tubular body 1 and the lateral surfaces 32, 33 of the internal helical teeth 3 tubular body 1 formed by said annular groove 31, with the possibility of bonding with the lining 9 of elastomer, as well as with the annular groove 31 inside the tubular body 1 and the side surfaces 32, 33 of the inner their helical teeth 3 of the tubular body 1 formed by said annular groove 31, the minimum distance 36 from the fluid direction 4 of the edge 30 of the inner helical teeth 3 in the downstream fluid 4 of part 7 of the tubular body 1 to the output edge 37 of the output damper 34 equal to the thickness 38 of the output damper 34 of elastomer on its internal helical teeth 35, radially inward, zones of increased shear strength are provided, a decrease in temperature gradient during the separation of those plate inside the material of the teeth of elastomer, improves the removal of internal heat from the plate 9 of elastomer, as well as from the output damper 30 from the elastomer to the fluid flow 4 inside the tubular body 1, as well as through the walls of the tubular body 1 to the drilling fluid from the outer side of the tubular body 1 (annulus), the flow of which is directed from the bottom (from the bit) to the wellhead.

При этом повышаются упругопрочностные свойства эластомера в конструкции: усталостная выносливость при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), остаточная деформация и усталостная выносливость при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), температурный предел хрупкости (ГОСТ 7912-74), истирание при скольжении (ГОСТ 426-77), вследствие этого снижается вероятность растрескивания, отслоения и вырывов кусков обкладки из эластомера во входной и выходной по потоку части обкладки из эластомера в статоре, предотвращается закупорка промывочного узла бурового долота, устраняется основной отказ компоновки низа бурильной колонны (КНБК) при бурении скважин по причине - "резина в долоте", вследствие этого требуемый интервал скважины может быть добурен до конца, повышается наработка на отказ, обеспечиваются существенные экономические преимущества заявляемой конструкции.This increases the elastic strength properties of the elastomer in the design: fatigue endurance with alternating bending with rotation (GOST 10952-75), residual deformation and fatigue endurance under repeated compression (GOST 20418-75), the temperature limit of fragility (GOST 7912-74), abrasion with slip (GOST 426-77), as a result, the likelihood of cracking, detachment and tearing of pieces of an elastomer plate in the inlet and downstream parts of an elastomer plate in the stator is reduced; ovogo bit is eliminated primary failure the bottom hole assembly (BHA) during drilling due to - "in the bit tires", thereby wellbore interval can be requested until the end doburen increases MTBF provide significant economic benefits of the claimed design.

В заявляемой конструкции за счет того, что статор содержит во входной по потоку текучей среды 4 части 5 трубчатого корпуса 1 пояс 39 пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки 40 трубчатого корпуса 1 уменьшенной толщиной 41, расположенным между краем 20 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, направленных против потока текучей среды 4, и полным последним витком 42 внутренней резьбы 6 во входной по потоку текучей среды 4 части 5 трубчатого корпуса 1, при этом в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 статор содержит пояс 43 пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки 44 трубчатого корпуса 1 уменьшенной толщиной 45, расположенный между краем 30 внутренних винтовых зубьев 3 трубчатого корпуса 1, направленных по потоку текучей среды 4, и полным последним витком 46 внутренней резьбы 8 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1, причем отношение уменьшенной толщины 41 стенки 40 трубчатого корпуса 1 во входной по потоку текучей среды 4 части 5 трубчатого корпуса 1, а также отношение уменьшенной толщины 45 стенки 44 трубчатого корпуса 1 в выходной по потоку текучей среды 4 части 7 трубчатого корпуса 1 к наружному диаметру 47 трубчатого корпуса 1 составляет 0,065÷0,095, обеспечивается повышение точности проходки наклонных и горизонтальных скважин, повышение темпа набора параметров кривизны скважин, а также улучшение проходимости, т.е. уменьшение сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны при использовании в гидравлическом забойном двигателе за счет уменьшения жесткости трубчатого корпуса, что обеспечивает изгиб трубчатого корпуса статора при прохождении через радиусные участки ствола скважины, имеющие участки малого и среднего радиуса 30÷300 м, в условиях интенсивного трения по стволу скважины.In the inventive design due to the fact that the stator contains 4 parts 5 of the tubular body 1 in the fluid inlet stream 1 belt 39 of reduced rigidity, characterized by making the wall 40 of the tubular body 1 of reduced thickness 41 located between the edge 20 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1, directed against the fluid flow 4, and a full last turn 42 of the internal thread 6 in the fluid inlet 4 of the part 5 of the tubular body 1, while in the fluid outlet of the 4 of the part 7 of the tubular body 1 st Ator contains a belt of reduced rigidity 43, characterized by making the wall 44 of the tubular body 1 of reduced thickness 45, located between the edge 30 of the internal helical teeth 3 of the tubular body 1 directed along the flow of the fluid 4, and the full last turn 46 of the internal thread 8 into the outgoing fluid medium 4 of the part 7 of the tubular body 1, and the ratio of the reduced thickness 41 of the wall 40 of the tubular body 1 in the fluid inlet 4 of the part 5 of the tubular body 1, as well as the ratio of the reduced thickness 45 of the wall 44 of pipes This body 1 in the downstream fluid 4 of part 7 of the tubular body 1 to the outer diameter 47 of the tubular body 1 is 0.065 ÷ 0.095, improving the accuracy of penetrating inclined and horizontal wells, increasing the rate of curvature parameters set, and improving the permeability, t. e. reducing the resistance and stresses in the bottom hole assembly when used in a hydraulic downhole motor by reducing the stiffness of the tubular body, which ensures bending of the tubular stator body as it passes through the radius of the borehole, having small and medium radius of 30 ÷ 300 m, under conditions of intense friction in the wellbore.

Изобретение повышает надежность и ресурс при использовании в гидравлическом забойном двигателе для бурения изогнутых скважин за счет повышения усталостной выносливости, абразивной стойкости, упругости и герметичности уплотнения рабочей пары: ротор-обкладка из эластомера в статоре путем предотвращения растрескивания, отслоения и вырывов кусков обкладки из эластомера в статоре, за счет этого предотвращается закупорка промывочного узла бурового долота, вследствие этого требуемый интервал скважины может быть добурен до конца, повышается наработка на отказ, обеспечиваются экономические преимущества заявляемой конструкции.The invention improves the reliability and resource when used in a hydraulic downhole motor for drilling bent wells by increasing fatigue endurance, abrasion resistance, elasticity and tightness of the seal of the working pair: rotor-lining of elastomer in the stator by preventing cracking, delamination and tearing of pieces of the elastomer lining into stator, due to this, blockage of the drilling bit of the drill bit is prevented, as a result, the required interval of the well can be completed completely, increases Xia time to failure, the economic advantages of the claimed design.

Изобретение при использовании в гидравлическом забойном двигателе повышает также точность проходки наклонных и горизонтальных скважин, темп набора параметров кривизны скважин, а также улучшает проходимость, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения в компоновке низа бурильной колонны за счет уменьшения жесткости корпуса, обеспечения изгиба корпуса при прохождении через радиусные участки ствола скважины в условиях интенсивного трения по стволу скважины, а также снижает вероятность образования усталостных трещин по краям корпуса при наработке ресурса.The invention, when used in a hydraulic downhole motor, also improves the accuracy of penetration of inclined and horizontal wells, the rate of set of parameters of the curvature of the wells, and also improves the permeability, i.e. reduces the resistance and stress in the bottom hole assembly by reducing the rigidity of the body, ensuring the body bends when passing through the radius of the wellbore under conditions of intense friction along the well bore, and also reduces the likelihood of fatigue cracks forming at the edges of the body during life.

Claims (2)

1. Статор винтовой героторной гидромашины, содержащий трубчатый корпус с внутренней поверхностью, выполненной в форме геликоида с внутренними винтовыми зубьями, на каждом краю трубчатого корпуса выполнена внутренняя резьба, а также содержащий закрепленную в трубчатом корпусе обкладку из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности трубчатого корпуса, обкладка из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями в трубчатом корпусе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях, радиально направленных внутрь, при этом в трубчатом корпусе максимальная толщина обкладки из эластомера вдоль впадин ее внутренней винтовой поверхности, расположенных на максимальном радиальном удалении, равна половине высоты ее внутренних винтовых зубьев, а минимальная толщина стенки трубчатого корпуса вдоль радиально направленных наружу впадин ее внутренней винтовой поверхности равна высоте внутренних винтовых зубьев в обкладке из эластомера, а также содержащий во входной по потоку части трубчатого корпуса демпферную полость, расположенную ниже по потоку от края внутренних винтовых зубьев в трубчатом корпусе, направленного против потока, выполненную в виде кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, а обкладка из эластомера содержит в упомянутой демпферной полости входной демпфер из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, прилегающий к поверхности кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса и боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри трубчатого корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованными упомянутой кольцевой канавкой, причем минимальное расстояние от направленного против потока края внутренних винтовых зубьев во входной по потоку части трубчатого корпуса до входной кромки входного демпфера равно толщине входного демпфера из эластомера на его внутренних винтовых зубьях, радиально направленных внутрь, отличающийся тем, что содержит в выходной по потоку части трубчатого корпуса демпферную полость, расположенную выше по потоку от края внутренних винтовых зубьев в трубчатом корпусе, направленного по потоку, выполненную в виде кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, а обкладка из эластомера содержит в упомянутой демпферной полости выходной демпфер из эластомера с собственными внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, прилегающий к поверхности кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса и боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным упомянутой кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри трубчатого корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованными упомянутой кольцевой канавкой, при этом минимальное расстояние от направленного по потоку края внутренних винтовых зубьев в выходной по потоку части трубчатого корпуса до выходной кромки выходного демпфера равно толщине выходного демпфера из эластомера на его внутренних винтовых зубьях, радиально направленных внутрь.1. The stator of the screw gyratory hydraulic machine, comprising a tubular body with an inner surface made in the form of a helicoid with internal helical teeth, on each edge of the tubular body an internal thread is made, as well as containing an elastomer plate fixed in the tubular body, adjacent to the inner surface of the tubular body, the lining of the elastomer is made with internal helical teeth and coincides in shape with the internal helical teeth in a tubular body, and the thickness of the lining is maximum teeth indented radially inward, while in a tubular body the maximum thickness of the lining of elastomer along the cavities of its inner screw surface located at the maximum radial distance is equal to half the height of its internal helical teeth, and the minimum thickness of the wall of the tubular body along radially outwards of the cavities of it the inner screw surface is equal to the height of the internal helical teeth in the lining of elastomer, and also containing in the downstream part of the tubular body a damper a cavity located downstream from the edge of the internal helical teeth in the tubular body, directed against the flow, made in the form of an annular groove inside the tubular body adjacent to the side surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by said annular groove, and the elastomer lining contains in damper cavity input elastomer damper with its own internal helical teeth adjacent to the internal helical teeth of an elastomer plate adjacent to the surface the circumferential groove inside the tubular body and the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by said annular groove, with the possibility of bonding with an elastomer lining, as well as with an annular groove inside the tubular body and the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by the said annular groove the minimum distance from the upstream edge of the internal helical teeth in the downstream part of the tubular body to the entrance edge of the inlet damper is equal to the thickness of the inlet damper of elastomer on its internal helical teeth radially inward, characterized in that it contains in the downstream part of the tubular body a damper cavity located upstream from the edge of the internal helical teeth in the tubular body directed along the flow, made in the form of an annular groove inside the tubular body, adjacent to the side surfaces of the internal helical teeth of the tubular body, formed of the aforementioned annular groove oh, and the elastomer plate contains, in said damping cavity, an elastomer outlet damper with its own internal helical teeth adjacent to the internal helical teeth of an elastomer plate adjacent to the annular groove surface inside the tubular body and the lateral surfaces of the internal helical teeth of the tubular body formed by the annular groove groove, with the possibility of bonding with the lining of the elastomer, as well as with an annular groove inside the tubular body and the side surfaces of the inner The screw teeth of the tubular body formed by said annular groove, wherein the minimum distance from the downstream edge of the internal screw teeth in the downstream part of the tubular body to the output edge of the output damper is equal to the thickness of the output damper of elastomer on its internal helical teeth radially inward . 2. Статор винтовой героторной гидромашины по п. 1, отличающийся тем, что содержит во входной по потоку части трубчатого корпуса пояс пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенный между краем внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, направленных против потока, и полным последним витком внутренней резьбы во входной по потоку части трубчатого корпуса, а в выходной по потоку части трубчатого корпуса содержит пояс пониженной жесткости, характеризующийся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенный между краем внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, направленных по потоку, и полным последним витком внутренней резьбы в выходной по потоку части трубчатого корпуса, при этом отношение уменьшенной толщины стенок трубчатого корпуса во входной по потоку части трубчатого корпуса, а также в выходной по потоку части трубчатого корпуса к наружному диаметру трубчатого корпуса составляет 0,065÷0,095.2. The stator of the screw gyratory hydraulic machine according to claim 1, characterized in that it contains in the downstream part of the tubular body a belt of reduced rigidity characterized by making the wall of the tubular body reduced in thickness, located between the edge of the internal helical teeth of the tubular body directed against the flow, and full the last turn of the internal thread in the downstream part of the tubular body, and in the downstream part of the tubular body contains a belt of reduced rigidity, characterized by Tanks of the tubular body of reduced thickness, located between the edge of the internal helical teeth of the tubular body, directed downstream, and a full last coil of the internal thread in the downstream part of the tubular body, the ratio of the reduced wall thickness of the tubular body to the downstream part of the tubular body, and also in the downstream part of the tubular body to the outer diameter of the tubular body is 0.065 ÷ 0.095.
RU2018122378A 2018-06-18 2018-06-18 Stator of screw gerotor hydraulic machine RU2689014C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122378A RU2689014C1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 Stator of screw gerotor hydraulic machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122378A RU2689014C1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 Stator of screw gerotor hydraulic machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2689014C1 true RU2689014C1 (en) 2019-05-23

Family

ID=66636718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122378A RU2689014C1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 Stator of screw gerotor hydraulic machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2689014C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723595C1 (en) * 2019-08-27 2020-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2745677C1 (en) * 2020-02-25 2021-03-30 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor hydraulic machine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001044615A2 (en) * 1999-11-10 2001-06-21 Ewm Technology, Inc. Composite stator for drilling motors and method of constructing same
RU2283442C1 (en) * 2005-02-11 2006-09-10 Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU73015U1 (en) * 2008-01-21 2008-05-10 Открытое акционерное общество "Пермнефтемашремонт" SCREW HYDRAULIC MACHINE
RU2351730C1 (en) * 2008-02-08 2009-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" Screw downhole motor stator
RU2373364C2 (en) * 2005-12-14 2009-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor machine
RU161029U1 (en) * 2015-05-05 2016-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" HOROTOR SCREW HYDRAULIC STATOR

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001044615A2 (en) * 1999-11-10 2001-06-21 Ewm Technology, Inc. Composite stator for drilling motors and method of constructing same
RU2283442C1 (en) * 2005-02-11 2006-09-10 Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2373364C2 (en) * 2005-12-14 2009-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor machine
RU73015U1 (en) * 2008-01-21 2008-05-10 Открытое акционерное общество "Пермнефтемашремонт" SCREW HYDRAULIC MACHINE
RU2351730C1 (en) * 2008-02-08 2009-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" Screw downhole motor stator
RU161029U1 (en) * 2015-05-05 2016-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" HOROTOR SCREW HYDRAULIC STATOR

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723595C1 (en) * 2019-08-27 2020-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2745677C1 (en) * 2020-02-25 2021-03-30 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Stator of screw gerotor hydraulic machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2602856C2 (en) Volume type engine with radially limited rotor engagement
RU2318135C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
US10450800B2 (en) Bearing/gearing section for a PDM rotor/stator
RU2607833C2 (en) Downhole motors and pumps with asymmetric helical teeth
RU2732322C1 (en) Oscillator for a drill string
US11821288B2 (en) Hydraulic tools, drilling systems including hydraulic tools, and methods of using hydraulic tools
RU2645198C1 (en) Oscillator for drilling string
US10626866B2 (en) Method to improve downhole motor durability
RU2689014C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2355860C2 (en) Hydraulic downhole engine
RU2373364C2 (en) Stator of screw gerotor machine
CN107532452B (en) CV joint for drilling motor and method
CN107208629B (en) Bushing for rotor and stator
RU2652725C1 (en) Stator of screw gyratory hydraulic machine
RU2362880C1 (en) Stator of helical gerotor type hydraulic machine
RU2710338C1 (en) Hydraulic downhole motor
RU2586124C2 (en) Hydraulic downhole motor
RU2723595C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2652724C1 (en) Stator of screw gyratory hydraulic machine
RU2745677C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2688824C1 (en) Hydraulic downhole motor
RU2357063C2 (en) Gerotor hydraulic engine
RU2669438C1 (en) Hydraulic downhole motor
RU2669603C1 (en) Gerotor hydraulic motor
RU2367761C2 (en) Hydraulic downhole motor