RU2784510C1 - Gerotor hydraulic motor - Google Patents
Gerotor hydraulic motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784510C1 RU2784510C1 RU2022103601A RU2022103601A RU2784510C1 RU 2784510 C1 RU2784510 C1 RU 2784510C1 RU 2022103601 A RU2022103601 A RU 2022103601A RU 2022103601 A RU2022103601 A RU 2022103601A RU 2784510 C1 RU2784510 C1 RU 2784510C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coupling
- skew
- curved
- motor
- shaft
- Prior art date
Links
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 148
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 148
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims abstract description 137
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 claims abstract description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 12
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 210000002683 Foot Anatomy 0.000 description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 210000000474 Heel Anatomy 0.000 description 2
- 210000002414 Leg Anatomy 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
- 102100000672 SMPX Human genes 0.000 description 1
- 108060007673 SMPX Proteins 0.000 description 1
- 101700050571 SUOX Proteins 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине, содержащим отклоняющие устройства, задающие проектный угол искривления направленной скважины.SUBSTANCE: invention relates to hydraulic drives for rotary drilling, placed in a well, containing deflecting devices that set the design angle of curvature of the directional well.
Направленное бурение скважин с горизонтальным интервалом (окончанием) в подземных пластах при разработке месторождений нефти и газа осуществляют с использованием бурильной колонны, содержащей компоновку низа бурильной колонны (КНБК) с долотом, вращением бурильной колонны от верхнего силового привода и/или от привода героторного гидравлического двигателя, содержащего закрепленную внутри корпуса обкладку из эластомера с внутренними винтовыми зубьями и эксцентрично расположенный ротор с наружными винтовыми зубьями, выполненными с возможностью вращения ротора при насосной подаче текучей среды (бурового раствора), прокачиваемой по бурильной колонне.Directional drilling of wells with a horizontal interval (end) in underground formations in the development of oil and gas fields is carried out using a drill string containing a bottom hole assembly (BHA) with a bit, rotation of the drill string from the top power drive and / or from the drive of a gerotor hydraulic motor , containing a lining made of elastomer with internal helical teeth fixed inside the body and an eccentrically located rotor with external helical teeth, made with the possibility of rotation of the rotor during pumping of fluid (drilling mud) pumped through the drill string.
Для бурения криволинейных и прямолинейных интервалов скважин с целью обеспечения проектного изгиба КНБК для формирования криволинейных интервалов скважин используют героторный двигатель, снабженный регулируемым переводником с фиксированным углом перекоса.For drilling curved and straight intervals of wells in order to ensure the design bending of the BHA for the formation of curved intervals of wells, a gerotor motor is used, equipped with an adjustable sub with a fixed skew angle.
Для бурения криволинейного интервала скважины вращение бурильной колонны от верхнего привода прекращают, изгиб регулируемого переводника направляют в заданном направлении, а бурение скважины производят вращением долота с приводом от героторного двигателя.To drill a curved interval of the well, the rotation of the drill string from the top drive is stopped, the bend of the adjustable sub is directed in a given direction, and the well is drilled by rotating the bit driven by the gerotor motor.
После завершения проходки криволинейного интервала скважины для бурения прямолинейного интервала используют КНБК, содержащую изгиб, бурение скважины производят вращением бурильной колонны от верхнего силового привода и/или от привода героторного двигателя.After completion of the drilling of the curved interval of the well, a BHA containing a bend is used to drill the straight interval, the well is drilled by rotating the drill string from the top power drive and/or from the drive of the gerotor motor.
С помощью данных способов формируют криволинейный интервал скважины, а далее производят бурение горизонтального интервала вращением бурильной колонны от верхнего силового привода и/или от привода героторного двигателя.Using these methods, a curved interval of the well is formed, and then a horizontal interval is drilled by rotating the drill string from the top power drive and/or from the drive of the gerotor engine.
В данном описании изобретения представлен героторный гидравлический двигатель для бурения направленных скважин, содержащий отклоняющее устройство, выполненное с возможностью управления положением плоскостей искривления бурильной колонны и набора угла при бурении от 50° до 60° на 30 метров проходки и выпрямления при вращении буровой компоновки от верхнего силового привода для бурения прямолинейного интервала скважины.This description of the invention presents a gerotor hydraulic motor for drilling directional wells, containing a deflecting device, configured to control the position of the planes of curvature of the drill string and set the angle during drilling from 50° to 60° per 30 meters of penetration and straightening during rotation of the drilling assembly from the upper power drive for drilling a straight interval of a well.
Известен регулятор угла перекоса с устройством для управления положением плоскостей искривления героторного двигателя, содержащий кривой вал с наружными шлицами, муфту с торцовыми зубьями, верхний и кривой переводники, несоосно расположенные между собой, при этом муфта установлена на шлицах кривого вала, а верхний и кривой переводники соединены с кривым валом резьбами на обращенных друг к другу краях, оси резьб, выполненных на искривленных участках кривого вала и кривого переводника, пересекаются в одной точке на центральной оси кривого вала, имея одну плоскость искривления, при этом регулятор угла перекоса содержит промежуточный вал с присоединительными резьбами и наружными шлицами, обойму с зубчатой насечкой на торце, установленную на наружных шлицах промежуточного вала, и соединительный переводник с зубчатой насечкой на верхнем торце, взаимодействующей с зубчатой насечкой обоймы, промежуточный вал скреплен резьбами с нижним краем кривого переводника и верхним краем соединительного переводника, а соединительный переводник установлен на промежуточном валу с возможностью окружного смещения относительно обоймы и скреплен резьбой с верхним краем статора героторного двигателя (RU 2358084 С1, 10.06.2009).Known skew angle regulator with a device for controlling the position of the planes of curvature of the gerotor engine, containing a curved shaft with external splines, a coupling with end teeth, an upper and a curved subs, misaligned with each other, while the coupling is installed on the splines of the curved shaft, and the upper and curved subs are connected to the curved shaft by threads on the edges facing each other, the axes of the threads made on the curved sections of the curved shaft and the curved sub intersect at one point on the central axis of the curved shaft, having one plane of curvature, while the skew angle regulator contains an intermediate shaft with connecting threads and external splines, a cage with a notch on the end, mounted on the outer splines of the intermediate shaft, and a connecting sub with a notch on the upper end, interacting with the notch of the cage, the intermediate shaft is threaded to the lower edge of the curved sub and the upper edge of the connecting sub sub, and the connecting sub is installed on the intermediate shaft with the possibility of circumferential displacement relative to the cage and is threaded to the upper edge of the stator of the gerotor engine (RU 2358084 C1, 10.06.2009).
Недостатком известной конструкции является то, что регулятор угла перекоса I и устройство III для управления положением плоскостей искривления героторного двигателя имеют две точки перекоса и искривляются в двух плоскостях, при этом результирующий угол искривления имеет сложную пространственную форму, что усложняет его вычисление при промежуточных дискретных установках угла перекоса.A disadvantage of the known design is that the skew angle regulator I and device III for controlling the position of the gyratory engine warp planes have two skew points and warp in two planes, while the resulting warp angle has a complex spatial shape, which complicates its calculation at intermediate discrete angle settings. skew.
Второй регулятор угла перекоса I или устройство III для управления положением плоскостей искривления героторного двигателя размещают обычно выше одной из секций героторного двигателя, что обеспечивает регулировку величины угла перекоса.The second skew angle regulator I or device III for controlling the position of the curvature planes of the gerotor engine is usually placed above one of the sections of the gerotor engine, which provides adjustment of the skew angle.
В компоновке низа бурильной колонны через трубчатый кривой вал 1 и трубчатый промежуточный вал 10 регулятора угла перекоса проходит приводной (карданный или торсионный) вал, содержащий верхнюю полумуфту, соединенную резьбой с ротором героторного двигателя, а также содержащий нижнюю полумуфту, соединенную резьбой с валом шпинделя с закрепленным на нем долотом для бурения скважины.In the layout of the bottom of the drill string, through the tubular
Недостатком известной конструкции является также неполная возможность увеличения диаметра приводного вала без увеличения внутренних диаметров кривого вала и промежуточного вала при максимальном угле искривления, минимальном зазоре между кривым валом и приводным валом, между промежуточным валом и приводным валом, при максимальном эксцентриситете в соединении ротор-статор героторного двигателя в плоскости искривления регулятора угла перекоса, а также неполная возможность повышения момента сопротивления и прочностных характеристик приводного вала (при заданных механических свойствах материала), увеличения передаваемого вращающего момента, повышения ресурса и надежности приводного вала и двигателя.The disadvantage of the known design is also the incomplete possibility of increasing the diameter of the drive shaft without increasing the internal diameters of the curved shaft and the intermediate shaft at the maximum angle of curvature, the minimum gap between the curved shaft and the drive shaft, between the intermediate shaft and the drive shaft, with the maximum eccentricity in the rotor-stator connection of the gerotor engine in the plane of curvature of the skew angle regulator, as well as the incomplete possibility of increasing the moment of resistance and strength characteristics of the drive shaft (for given mechanical properties of the material), increasing the transmitted torque, increasing the resource and reliability of the drive shaft and engine.
Недостатками известной конструкции являются также:The disadvantages of the known design are also:
- увеличение, по существу, в два раза ее длины и, вследствие этого, увеличение длины приводного вала, а также невозможность размещения приводного вала внутри кривого вала 1 и промежуточного вала 10 при максимальном угле искривления (до 3°) регулятора угла перекоса I и регулируемого отклоняющего устройства III, при максимальном эксцентриситете в соединении ротор-статор героторного двигателя, вследствие задевания его за внутренние стенки кривого вала 1 и промежуточного вала 10;- essentially doubling its length and, as a result, an increase in the length of the drive shaft, as well as the impossibility of placing the drive shaft inside the
- высокая стоимость работ по определению угла смещения плоскостей искривления регулятора угла перекоса I и регулируемого отклоняющего устройства III героторного двигателя с использованием продольных рисок 20 и 21 и переноса их на соответствующие продольные риски 22 и 23 регулятора угла перекоса I при подъеме из скважины вследствие необходимости проведения вышеуказанных работ на поверхности механизированным ключом, содержащим устройство для предотвращения "перезатяжки" (overtorquing) чрезмерным крутящим моментом;- high cost of work on determining the angle of displacement of the planes of curvature of the skew angle regulator I and the adjustable deflecting device III of the gerotor engine using
- ухудшение "проходимости", по существу, повышение сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны за счет увеличения длины конструкции регулятора и устройства для управления положением плоскостей искривления героторного двигателя при прохождении (с вращением колонны бурильных труб) через радиусные участки ствола скважины;- deterioration of "patency", in essence, an increase in resistance and stresses in the assembly of the bottom of the drill string due to an increase in the length of the design of the regulator and the device for controlling the position of the curvature planes of the gyratory motor during the passage (with rotation of the drill string) through the radius sections of the wellbore;
- недостаточные ресурс и надежность при максимальном угле (до 3°) искривления регулятора угла перекоса I и регулируемого отклоняющего устройства III, при максимальном эксцентриситете между центральными продольными осями в соединении ротор-статор двигательной секции.- insufficient resource and reliability at the maximum angle (up to 3°) of distortion of the skew angle regulator I and the adjustable deflecting device III, with the maximum eccentricity between the central longitudinal axes in the rotor-stator connection of the motor section.
Другим недостатком известной конструкции героторного двигателя с упомянутым регулятором угла перекоса является невозможность бурения криволинейного интервала скважины с набором угла от 50° до 60° на 30 метров проходки.Another disadvantage of the known design of a gerotor motor with the above-mentioned skew angle regulator is the impossibility of drilling a curved interval of a well with a set angle of 50° to 60° per 30 meters of penetration.
Известен регулятор угла перекоса героторного двигателя, содержащий полый кривой вал с наружными продольными шлицами, первой и второй резьбами на его краях, зубчатую муфту с внутренними продольными шлицевыми пазами и зубьями на торце, установленную на наружных продольных шлицах полого кривого вала, прямой и кривой трубчатые переводники, несоосно расположенные между собой, причем на торце кривого трубчатого переводника выполнены зубья, входящие в зацепление с зубьями на торце зубчатой муфты, прямой и кривой трубчатые переводники соединены с полым кривым валом резьбами на направленных один к другому краях, при этом прямой трубчатый переводник предназначен для соединения с резьбой статора героторного двигателя, кривой трубчатый переводник предназначен для соединения с резьбой корпуса шпиндельной секции, в котором размещен вал с долотом, а центральные продольные оси резьбы прямого и кривого трубчатых переводников, предназначенных для соединения со статором героторного двигателя и, соответственно, с корпусом шпинделя, пересекаются с центральными продольными осями кривого переводника в двух точках (US 5343966 А, 06.09.1994).A known warp angle regulator of a gerotor engine, containing a hollow curved shaft with external longitudinal splines, first and second threads on its edges, a gear coupling with internal longitudinal splined grooves and teeth on the end, mounted on the outer longitudinal splines of the hollow curved shaft, straight and curved tubular subs , non-axially located between themselves, and at the end of the curved tubular sub, teeth are made that engage with the teeth at the end of the gear coupling, the straight and curved tubular subs are connected to the hollow curved shaft by threads at the edges directed one to the other, while the straight tubular sub is designed for connection with the stator thread of the gerotor motor, the curved tubular sub is designed for connection with the thread of the spindle section housing, in which the shaft with the chisel is located, and the central longitudinal axes of the thread of the straight and curved tubular subs intended for connection with the stator of the gerotor motor and, accordingly directly, with the spindle body, intersect with the central longitudinal axes of the curved sub at two points (US 5343966 A, 09/06/1994).
В регуляторе угла перекоса героторного двигателя центральный и внутренний трубчатые элементы соединены шлицевым соединением и предусматривают переустановку нового значения угла перекоса при подъеме колонны бурильных труб без разъединения с героторным двигателем.In the gyratory motor skew angle regulator, the central and inner tubular elements are connected by a spline connection and provide for resetting a new skew angle value when pulling up the drill string without disconnecting from the gerotor motor.
В компоновке низа бурильной колонны внутри регулятора угла перекоса через полый кривой вал проходит приводной (карданный или торсионный) вал, содержащий верхнюю полумуфту, соединенную резьбой с ротором героторного двигателя, а также содержащий нижнюю полумуфту, соединенную резьбой с валом шпинделя с закрепленным на нем долотом для бурения скважины.In the layout of the bottom of the drill string, inside the skew angle regulator, a drive (cardan or torsion) shaft passes through a hollow curved shaft, containing an upper half-coupling connected by a thread to the rotor of the gerotor engine, and also containing a lower half-coupling connected by a thread to the spindle shaft with a bit fixed on it for well drilling.
Недостатком известной конструкции является также то, что она имеет три несовпадающие оси элементов, участвующих в задании угла искривления, и, как следствие, две плоскости искривления устройства в целом, при этом известная конструкция искривляется в двух плоскостях, результирующий угол искривления имеет сложную пространственную форму, что затрудняет его вычисление.The disadvantage of the known design is also that it has three mismatched axes of the elements involved in setting the angle of curvature, and, as a result, two planes of curvature of the device as a whole, while the known design is bent in two planes, the resulting angle of curvature has a complex spatial shape, which makes it difficult to calculate.
Вследствие этого, при использовании данной конструкции в прямом варианте, по существу, с установленным углом перекоса (или углом отклонения), равным нулю, шпиндельная и двигательная секции гидравлического двигателя имеют параллельные, но не совпадающие друг с другом оси, что приводит к отклонению траектории скважины при бурении прямых участков и нарушению расчетной траектории бурения.As a result, when using this design in a straight version, essentially with a set angle of skew (or deflection angle) equal to zero, the spindle and motor sections of the hydraulic motor have parallel, but not coinciding axes with each other, which leads to deviation of the well trajectory. when drilling straight sections and violation of the calculated drilling trajectory.
Другим недостатком известной конструкции является неполная возможность размещения приводного вала увеличенного диаметра без увеличения внутреннего диаметра полого кривого вала регулятора при максимальном угле искривления, минимальном зазоре между приводным валом и внутренней поверхностью полого кривого вала и максимальном эксцентриситете в соединении ротор-статор героторного двигателя в плоскости искривления регулятора угла перекоса, а также неполная возможность повышения момента сопротивления и прочностных характеристик приводного вала, увеличения передаваемого вращающего момента, повышения ресурса и надежности приводного вала и двигателя.Another disadvantage of the known design is the incomplete possibility of placing a drive shaft of increased diameter without increasing the inner diameter of the hollow curved shaft of the regulator at the maximum angle of curvature, the minimum gap between the drive shaft and the inner surface of the hollow curved shaft and the maximum eccentricity in the rotor-stator connection of the gerotor motor in the plane of the curvature of the regulator misalignment angle, as well as the incomplete possibility of increasing the moment of resistance and strength characteristics of the drive shaft, increasing the transmitted torque, increasing the resource and reliability of the drive shaft and engine.
Другим недостатком известной конструкции героторного двигателя с упомянутым регулятором угла перекоса является невозможность бурения криволинейного интервала скважины с набором угла от 50° до 60° на 30 метров проходки.Another disadvantage of the known design of a gerotor motor with the above-mentioned skew angle regulator is the impossibility of drilling a curved interval of a well with a set angle of 50° to 60° per 30 meters of penetration.
Известна шарнирная муфта для соединения бурильной колонны с героторным двигателем, содержащая торцовую полумуфту, переходник, полый вал со сферической опорной пятой и резьбовым хвостовиком, сферические подпятники, герметизирующие уплотнения, контактирующие со сферической опорной пятой полого вала, а также установленную на полом валу кулачковую полумуфту, причем торцовая полумуфта и кулачковая полумуфта снабжены контактирующими элементами для передачи вращающего момента, выполненными в виде выступов и пазов, при этом сферическая опорная пята полого вала закреплена в полом корпусе, установленном между переходником и торцовой полумуфтой, одна сторона которой содержит контактирующие элементы, расположенные в параллельных относительно ее центральной оси плоскостях, другая сторона торцовой полумуфты содержит контактирующие элементы, равнорасположенные в окружном положении относительно ее центральной оси, а ответные контактирующие элементы расположены соответственно на кулачковой полумуфте и на полом корпусе, при этом центральная ось полого вала со сферической опорной пятой, резьбовым хвостовиком и установленной на полом валу кулачковой полумуфтой составляет относительно центральной оси полого корпуса и скрепленного с ним резьбой переходника при минимальном отклонении угол перекоса, равный 10% от максимального угла отклонения центральной оси полого вала и установленной на полом валу кулачковой полумуфты (RU 2285106 С2, 26.01.2005).Known articulated coupling for connecting the drill string with a gerotor motor, containing a mechanical half-coupling, an adapter, a hollow shaft with a spherical bearing foot and a threaded shank, spherical thrust bearings, sealing seals in contact with the spherical bearing foot of the hollow shaft, as well as a cam half-coupling mounted on the hollow shaft, moreover, the end half-coupling and the cam half-coupling are provided with contact elements for transmitting torque, made in the form of protrusions and grooves, while the spherical bearing foot of the hollow shaft is fixed in a hollow housing installed between the adapter and the end half-coupling, one side of which contains contacting elements located in parallel relative to its central axis planes, the other side of the mechanical half-coupling contains contact elements equally spaced in a circumferential position relative to its central axis, and the mating contacting elements are located respectively on the cam half-coupling and on the hollow body, while the central axis of the hollow shaft with a spherical support heel, threaded shank and a cam half-coupling mounted on the hollow shaft is relative to the central axis of the hollow body and the adapter fastened to it with a thread with a minimum deviation of the misalignment angle equal to 10% of the maximum deviation angle of the central axis of the hollow shaft and mounted on the hollow shaft of the cam half-coupling (RU 2285106 C2, 26.01.2005).
В известной конструкции исключены некоторые недостатки указанных выше регуляторов угла перекоса (кривого переводника и полого кривого вала), а именно имеется возможность одноплоскостного отклонения полого кривого вала относительно полого корпуса в пределах от 0° до 5°, что позволяет в сочетании с определенным углом искривления регулируемого отклоняющего устройства, установленного в героторном двигателе, обеспечить работоспособность отклоняющей компоновки при минимальных напряжениях изгиба в корпусной системе героторного двигателя и связанной с шарнирной муфтой бурильной колонне.In the known design, some disadvantages of the above-mentioned misalignment angle regulators (a curved sub and a hollow curved shaft) are eliminated, namely, there is the possibility of a single-plane deviation of the hollow curved shaft relative to the hollow body in the range from 0° to 5°, which, in combination with a certain angle of curvature of the adjustable deflecting device installed in the gyratory motor to ensure the operability of the deflecting assembly at minimum bending stresses in the casing system of the gerotor motor and the drill string connected to the articulated coupling.
Направленный одноплоскостной изгиб бурильной колонны в месте ее соединения с героторным двигателем необходим для уменьшения напряжений в компоновке низа бурильной колонны при ее вращении во время прохождения прямолинейных интервалов (участков стабилизации) направленной скважины, например, при опускании колонны бурильных труб в скважину с направленным (без изменения знака) изгибом колонны бурильных труб в месте изгиба скважины.The directional single-plane bending of the drill string at the point of its connection with the gerotor motor is necessary to reduce the stresses in the assembly of the bottom of the drill string during its rotation during the passage of straight intervals (stabilization sections) of a directional well, for example, when lowering the drill string into the well with a directional (without change) sign) by the bending of the drill pipe string at the place of the bend in the well.
Недостатком известной конструкции является отсутствие возможности управления положением плоскостей искривления бурильной колонны - направленного одноплоскостного изгиба бурильной колонны в месте ее соединения шарнирной муфты с героторным двигателем относительно плоскости искривления прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, с возможностью расположения в одной плоскости и одинакового направления перекоса.The disadvantage of the known design is the inability to control the position of the planes of the curvature of the drill string - directional single-plane bending of the drill string at the junction of the swivel coupling with the gerotor motor relative to the plane of curvature of the straight and curved tubular subs of the skew angle regulator located between the motor housings and the spindle section, with the possibility of location in the same plane and in the same direction of skew.
Под действием текущих значений осевой нагрузки на подвижные соединения шарнирной муфты в направлении одноплоскостного искривления осей возможна непредсказуемая потеря устойчивости изогнутой колонны бурильных труб со снижением управляемости процессом бурения по заданной траектории.Under the action of the current values of the axial load on the movable joints of the swivel in the direction of a single-plane curvature of the axes, an unpredictable loss of stability of the bent drill string is possible with a decrease in the controllability of the drilling process along a given trajectory.
Другим недостатком известной шарнирной муфты является неполная возможность повышения точности проводки направленной скважины вследствие недостаточной герметизирующей способности уплотнений, контактирующих со сферической пятой полого вала.Another disadvantage of the known articulated coupling is the incomplete possibility of improving the accuracy of the directional well drilling due to the insufficient sealing ability of the seals in contact with the spherical fifth of the hollow shaft.
Этот недостаток объясняется тем, что в известной конструкции сферический подпятник выполнен с продольным разъемом вдоль центральной оси полого корпуса, при этом максимальное угловое отклонение полого вала и установленной на нем кулачковой полумуфты относительно полого корпуса ограничивает внутренняя стенка сферического подпятника, а минимальное угловое отклонение полого вала и установленной на нем кулачковой полумуфты относительно полого корпуса ограничивают контактирующие между собой элементы полого корпуса, кулачковой и торцовой полумуфт за счет упора торцов направленных друг к другу выступов и пазов.This disadvantage is explained by the fact that in the well-known design the spherical thrust bearing is made with a longitudinal split along the central axis of the hollow body, while the maximum angular deviation of the hollow shaft and the cam half-coupling mounted on it relative to the hollow body is limited by the inner wall of the spherical thrust bearing, and the minimum angular deviation of the hollow shaft and the cam half-coupling installed on it relative to the hollow body is limited by the contacting elements of the hollow body, the cam and end half-couplings due to the abutment of the ends of the protrusions and grooves directed towards each other.
Под действием осевой нагрузки в месте контакта сферического подпятника и сферической пяты полого вала не используется возможность снижения износа сферических поверхностей и уплотнений, что снижает ресурс шарнирной муфты.Under the action of an axial load at the point of contact between the spherical bearing and the spherical anvil of the hollow shaft, the possibility of reducing the wear of spherical surfaces and seals is not used, which reduces the life of the articulated coupling.
По мере возрастания утечек бурового раствора через уплотнения шарнирной муфты в затрубное пространство и уменьшения давления в колонне бурильных труб нагрузочная способность героторного двигателя снижается, что требует повышенного давления насосной подачи текучей среды - бурового раствора.As the leakage of drilling fluid through the seals of the swivel into the annulus increases and the pressure in the drill string decreases, the load capacity of the gerotor motor decreases, which requires an increased pressure of the pumping fluid - drilling fluid.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является регулятор угла перекоса гидравлического забойного двигателя, содержащий полый кривой вал с наружными продольными шлицами и резьбой на его краях, прямой и кривой трубчатые переводники, несоосно расположенные между собой, соединенные с полым кривым валом резьбой на направленных один к другому краях, зубчатую муфту с внутренними продольными шлицевыми пазами и зубьями со стороны торца, направленного к торцу кривого трубчатого переводника, установленную на наружных продольных шлицах полого кривого вала между прямым и кривым трубчатыми переводниками, а со стороны торца кривого трубчатого переводника, направленного к зубчатой муфте, выполнены зубья, входящие в зацепление с зубьями зубчатой муфты, прямой трубчатый переводник предназначен для соединения с резьбой статора гидравлического забойного двигателя, кривой трубчатый переводник предназначен для соединения с резьбой корпуса шпиндельной секции, зубчатая муфта с внутренними продольными шлицевыми пазами и зубьями со стороны торца, направленного к торцу кривого трубчатого переводника, выполнена с наклоном торца со стороны зубьев, точка пересечения центральной продольной оси зубьев зубчатой муфты относительно центральной продольной оси ее внутренних продольных шлицевых пазов расположена в плоскости торца зубчатой муфты со стороны зубьев, точка пересечения центральной продольной оси резьбы полого кривого вала, соединяющей его с резьбой трубчатого кривого переводника, относительно центральной продольной оси трубчатого прямого переводника расположена в плоскости торца зубчатой муфты со стороны зубьев, а трубчатый кривой переводник выполнен с опорной сегментной площадкой, в поперечном сечении которой расположена плоскость с точкой пересечения центральной продольной оси резьбы трубчатого кривого переводника, соединяющей его с резьбой полого кривого вала, относительно центральной продольной оси резьбы трубчатого кривого переводника, предназначенной для соединения с резьбой корпуса шпиндельной секции (RU 2467145 С2, 08.11.2010).Closest to the claimed invention is the hydraulic downhole motor skew angle regulator, containing a hollow curved shaft with external longitudinal splines and threads on its edges, straight and curved tubular subs, misaligned with each other, connected to the hollow curved shaft by threads at the edges directed one to the other , gear coupling with internal longitudinal slotted grooves and teeth on the side of the end directed towards the end of the curved tubular sub, installed on the outer longitudinal splines of the hollow curved shaft between the straight and curved tubular subs, and on the side of the end of the curved tubular sub directed towards the gear coupling, teeth engaged with the teeth of the gear coupling, a straight tubular sub is designed to connect to the thread of the stator of a hydraulic downhole motor, a curved tubular sub is designed to connect to the thread of the spindle section housing, a gear coupling with internal longitudinal leads end grooves and teeth on the side of the end directed towards the end of the curved tubular sub, is made with an end slope on the side of the teeth, the point of intersection of the central longitudinal axis of the teeth of the gear coupling relative to the central longitudinal axis of its internal longitudinal splined grooves is located in the plane of the end face of the gear coupling on the side of the teeth, the point of intersection of the central longitudinal axis of the thread of the hollow curved shaft, connecting it with the thread of the tubular curved sub, relative to the central longitudinal axis of the tubular straight sub, is located in the plane of the end face of the gear coupling from the side of the teeth, and the tubular curved sub is made with a supporting segmented platform, in the cross section of which is located plane with the point of intersection of the central longitudinal axis of the thread of the tubular bent sub, connecting it with the thread of the hollow bent shaft, relative to the central longitudinal axis of the thread of the tubular bent sub, intended for connection with the thread of the body sa spindle section (RU 2467145 C2, 08.11.2010).
В известной конструкции регулятора угла перекоса гидравлического забойного двигателя на поверхности зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника выполнены фрезерованные метки со значением угла перекоса, при этом совпадающие фрезерованные метки со значением угла перекоса указывают величину угла перекоса гидравлического забойного двигателя, а плоскость искривления регулятора угла перекоса гидравлического забойного двигателя проходит через совпадающие метки.In the well-known design of the hydraulic downhole motor skew angle regulator, milled marks with the value of the skew angle are made on the surface of the gear coupling and the curved tubular sub; engine passes through matching marks.
Угол искривления регулятора угла перекоса, задающий проектный угол искривления направленной скважины, равен сумме углов: 41, α и 42, β.The angle of curvature of the skew angle regulator, which sets the design angle of curvature of the directional well, is equal to the sum of the angles: 41, α and 42, β.
В известной конструкции героторного гидравлического двигателя с упомянутым регулятором угла перекоса при бурении осуществляют набор угла кривизны скважины не более 15° на 30 метров проходки.In the well-known design of a gerotor hydraulic motor with the above-mentioned skew angle regulator during drilling, the borehole curvature angle is set to not more than 15° per 30 meters of penetration.
Недостатком известной конструкции является отсутствие возможности управления положением плоскостей искривления бурильной колонны - направленного одноплоскостного изгиба бурильной колонны в месте ее соединения с героторным двигателем относительно плоскости искривления прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, с возможностью расположения в одной плоскости и одинакового направления перекоса, а также неполная возможность повышения точности проходки направленных скважин, уменьшения напряжений в бурильной колонне, а вследствие этого - невозможность бурения криволинейного интервала скважины с набором угла от 50° до 60° на 30 метров проходки.The disadvantage of the known design is the inability to control the position of the planes of the curvature of the drill string - directional single-plane bending of the drill string at the point of its connection with the gerotor motor relative to the plane of curvature of the straight and curved tubular subs of the skew angle regulator, located between the motor housings and the spindle section, with the possibility of location in one plane and the same direction of distortion, as well as the incomplete possibility of increasing the accuracy of sinking directional wells, reducing stresses in the drill string, and as a result, the impossibility of drilling a curved interval of the well with a set angle of 50° to 60° per 30 meters of penetration.
Направленный одноплоскостной изгиб бурильной колонны в месте ее соединения с героторным двигателем необходим для уменьшения напряжений в компоновке низа бурильной колонны при ее вращении во время прохождения прямолинейных интервалов (участков стабилизации) направленной скважины, например, при опускании колонны бурильных труб в скважину с направленным (без изменения знака) изгибом колонны бурильных труб в месте изгиба скважины.The directional single-plane bending of the drill string at the point of its connection with the gerotor motor is necessary to reduce the stresses in the assembly of the bottom of the drill string during its rotation during the passage of straight intervals (stabilization sections) of a directional well, for example, when lowering the drill string into the well with a directional (without change) sign) by the bending of the drill pipe string at the place of the bend in the well.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности проходки направленных скважин, уменьшение напряжений в бурильной колонне, а также повышение эффективности бурения криволинейного интервала скважины за счет установки в героторном гидравлическом двигателе отклоняющего устройства, выполненного с возможностью управления положением плоскостей искривления бурильной колонны и набора угла при бурении от 50° до 60° на 30 метров проходки, путем установки в героторный гидравлический двигатель переходников бурильной колонны и двигателя, шарнирной муфты и муфты положения плоскости перекоса, размещенных выше по потоку от входа двигателя, и регулирования в окружном положении одноплоскостного изгиба переходников бурильной колонны и двигателя, расположенных между ними шарнирной муфты и муфты положения плоскости перекоса относительно плоскости искривления прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, с возможностью расположения в одной плоскости и одинакового направления перекоса.The technical problem to be solved by the invention is to increase the accuracy of driving directional wells, reduce stresses in the drill string, and increase the efficiency of drilling a curved interval of the well by installing a deflecting device in the gerotor hydraulic motor, which is configured to control the position of the planes of curvature of the drill string and setting the drilling angle from 50° to 60° per 30 meters of penetration, by installing drill string and motor adapters, a swivel coupling and a skew plane position coupling located upstream of the motor inlet in the gerotoric hydraulic motor, and adjusting the single-plane bend in the circumferential position adapters of the drill string and the motor, located between the swivel coupling and the coupling of the position of the skew plane relative to the plane of curvature of the straight and curved tubular subs of the skew angle regulator, located between the motor housings and spindle section, with the possibility of location in the same plane and the same direction of skew.
Сущность технического решения заключается в том, что в героторном гидравлическом двигателе, содержащем трубчатый корпус, размещенный внутри него многозаходный винтовой героторный механизм, включающий закрепленную внутри корпуса обкладку из эластомера с внутренними винтовыми зубьями и эксцентрично расположенный ротор с наружными винтовыми зубьями, выполненные с возможностью эксцентричного вращения ротора при насосной подаче текучей среды, и шпиндельную секцию, включающую корпус шпиндельной секции, вал шпиндельной секции, установленный в осевой опоре, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника, а также в верхней и нижней радиальных опорах скольжения, приводной вал для соединения ротора с валом шпинделя, а также содержащем регулятор угла перекоса, расположенный между корпусами двигателя и шпиндельной секции, включающий полый кривой вал с наружными продольными шлицами и резьбой на его краях, прямой и кривой трубчатые переводники, несоосно расположенные между собой, скрепленные с полым кривым валом резьбой на направленных друг к другу краях, зубчатую муфту с внутренними продольными шлицевыми пазами и зубьями со стороны торца, направленного к торцу кривого трубчатого переводника, установленную на наружных продольных шлицах полого кривого вала между прямым и кривым трубчатыми переводниками, а со стороны торца кривого трубчатого переводника, направленного к зубчатой муфте, выполнены зубья, входящие в зацепление с зубьями зубчатой муфты, прямой трубчатый переводник скреплен с резьбой корпуса двигателя, кривой трубчатый переводник скреплен с резьбой корпуса шпиндельной секции, при этом центральные оси резьбы на краях прямого и кривого трубчатых переводников расположены в одной плоскости и имеют одинаковое направление перекоса, согласно изобретению он содержит переходники бурильной колонны и двигателя, а между ними - шарнирную муфту и примыкающую к ней муфту положения плоскости перекоса, размещенные выше по потоку от входа двигателя, шарнирная муфта содержит полый корпус, скрепленный с переходником бурильной колонны резьбой на направленных друг к другу краях, а также полый вал со сферической опорной пятой и резьбовым хвостовиком, выполненный с возможностью скрепления с переходником двигателя, сферический подпятник, герметизирующие уплотнения сферической опорной пяты полого вала, при этом полый корпус шарнирной муфты со стороны, обращенной к муфте положения плоскости перекоса, муфта положения плоскости перекоса с обеих сторон, а также переходник двигателя со стороны, обращенной к муфте положения плоскости перекоса, снабжены, каждые, контактирующими элементами с возможностью передачи вращающего момента бурильной колонны, выполненными в виде соединения выступ-паз, а сферическая опорная пята полого вала размещена внутри полого корпуса шарнирной муфты, при этом контактирующие элементы муфты положения плоскости перекоса и полый корпус шарнирной муфты выполнены в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях на направленных друг к другу краях, контактирующие элементы муфты положения плоскости перекоса и переходник двигателя выполнены в виде соединения выступ-паз, равнорасположенных в окружном положении относительно их центральных осей на направленных друг к другу краях, при этом центральные оси резьбы переходников бурильной колонны и двигателя, а также прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, расположены в одной плоскости с одинаковым направлением перекоса.The essence of the technical solution lies in the fact that in a gerotor hydraulic motor containing a tubular housing, a multi-thread screw gerotor mechanism located inside it, including an elastomer lining fixed inside the housing with internal helical teeth and an eccentrically located rotor with external helical teeth, made with the possibility of eccentric rotation of the rotor when pumping fluid, and the spindle section, including the housing of the spindle section, the shaft of the spindle section, installed in the axial support, made in the form of a thrust-radial multi-row bearing, as well as in the upper and lower radial sliding bearings, a drive shaft for connecting the rotor with spindle shaft, as well as containing a skew angle regulator located between the motor housings and the spindle section, including a hollow curved shaft with external longitudinal slots and threads on its edges, straight and curved tubular subs, misaligned with each other, fastened with a hollow curved shaft threaded on edges directed towards each other, a gear coupling with internal longitudinal slotted grooves and teeth on the side of the end directed towards the end of the curved tubular sub, installed on the outer longitudinal splines of the hollow curved shaft between the straight and curved tubular subs, and with sides of the end of the curved tubular sub directed to the gear coupling, teeth are made that engage with the teeth of the gear coupling, the straight tubular sub is fastened to the thread of the motor housing, the curved tubular sub is fastened to the thread of the spindle section housing, while the central axes of the thread at the edges of the straight and curved tubular subs are located in the same plane and have the same direction of skew, according to the invention it contains adapters of the drill string and the engine, and between them - a swivel coupling and the skew plane position coupling adjacent to it, located upstream from the engine inlet, the swivel coupling contains a hollow body, fastened with a drill string adapter by threading on edges directed towards each other, as well as a hollow shaft with a spherical support foot and a threaded shank, made with the possibility of fastening with the motor adapter, a spherical thrust bearing, sealing seals of the spherical support foot of the hollow shaft, while the hollow the body of the swivel coupling on the side facing the skew plane position clutch, the skew plane position clutch on both sides, as well as the motor adapter on the side facing the skew plane position clutch, are each provided with contact elements capable of transmitting the torque of the drill string, made in the form of a protrusion-groove connection, and the spherical bearing foot of the hollow shaft is located inside the hollow body of the articulated coupling, while the contacting elements of the coupling of the position of the warp plane and the hollow body of the articulated coupling are made in the form of a protrusion-groove connection located in parallel relative to their central x axes of the planes on the edges directed towards each other, the contact elements of the clutch of the position of the skew plane and the motor adapter are made in the form of a protrusion-groove connection, equally spaced in a circumferential position relative to their central axes at the edges directed towards each other, while the central axes of the thread of the drill string adapters and the motor, as well as the straight and curved tubular subs of the misalignment angle regulator, located between the motor housings and the spindle section, are located in the same plane with the same misalignment direction.
На поверхности муфты положения плоскости перекоса выполнена метка с углом перекоса, равным нулю, симметрично расположенная относительно контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и полого корпуса шарнирной муфты, выполненных в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях на направленных друг к другу краях, на поверхности зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника в регуляторе угла перекоса выполнены продольные канавки и соответствующие им продольные риски, на дне продольных канавок нанесены значения углов перекоса, при этом центральные оси резьбы переходников бурильной колонны и двигателя, а также прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса расположены с возможностью совмещения идентичных значений углов перекоса на дне продольных канавок на поверхности зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника в регуляторе угла перекоса с упомянутой меткой угла перекоса, равной нулю, симметрично расположенной относительно контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и полого корпуса шарнирной муфты, выполненных в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях на направленных друг к другу краях.On the surface of the skew plane position clutch, a mark is made with a skew angle equal to zero, symmetrically located relative to the contacting elements of the skew plane position clutch and the hollow body of the hinged clutch, made in the form of a protrusion-groove connection, located in parallel relative to their central axes in planes directed to each other. edges, on the surface of the gear coupling and the curved tubular sub in the skew angle regulator, longitudinal grooves and the corresponding longitudinal risks are made, at the bottom of the longitudinal grooves, the values of the skew angles are applied, while the central axes of the thread of the drill string and motor adapters, as well as the straight and crooked tubular subs of the skew angle regulator are located with the possibility of combining identical values of the skew angles at the bottom of the longitudinal grooves on the surface of the gear coupling and the curved tubular sub in the skew angle regulator with the mentioned skew angle mark equal to zero, symmetrically located relative to the contacting elements of the clutch of the position of the skew plane and the hollow body of the hinged clutch, made in the form of a protrusion-groove connection, located in parallel relative to their central axes planes on the edges directed towards each other.
Выполнение героторного гидравлического двигателя таким образом, что он содержит переходники бурильной колонны и двигателя, а между ними - шарнирную муфту и примыкающую к ней муфту положения плоскости перекоса, размещенные выше по потоку от входа двигателя, шарнирная муфта содержит полый корпус, скрепленный с переходником бурильной колонны резьбой на направленных друг к другу краях, а также полый вал со сферической опорной пятой и резьбовым хвостовиком, выполненный с возможностью скрепления с переходником двигателя, сферический подпятник, герметизирующие уплотнения сферической опорной пяты полого вала, при этом полый корпус шарнирной муфты со стороны, обращенной к муфте положения плоскости перекоса, муфта положения плоскости перекоса с обеих сторон, а также переходник двигателя со стороны, обращенной к муфте положения плоскости перекоса, снабжены, каждые, контактирующими элементами с возможностью передачи вращающего момента бурильной колонны, выполненными в виде соединения выступ-паз, а сферическая опорная пята полого вала размещена внутри полого корпуса шарнирной муфты, при этом контактирующие элементы муфты положения плоскости перекоса и полый корпус шарнирной муфты выполнены в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях на направленных друг к другу краях, контактирующие элементы муфты положения плоскости перекоса и переходник двигателя выполнены в виде соединения выступ-паз, равнорасположенных в окружном положении относительно их центральных осей на направленных друг к другу краях, при этом центральные оси резьбы переходников бурильной колонны и двигателя, а также прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, расположены в одной плоскости с одинаковым направлением перекоса, обеспечивает возможность управления положением плоскостей искривления бурильной колонны - направленного одноплоскостного изгиба бурильной колонны в месте ее соединения с героторным двигателем относительно плоскости искривления прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, с возможностью расположения в одной плоскости и одинакового направления перекоса, а также повышает точность проходки направленных скважин, уменьшает напряжения в бурильной колонне, вследствие этого повышает "проходимость", по существу, возможность бурения направленных скважин с набором угла от 50° до 60° на 30 метров проходки.Execution of a gerotor hydraulic motor in such a way that it contains adapters of the drill string and the motor, and between them - a swivel coupling and an adjacent skew plane position clutch located upstream from the motor inlet, the swivel coupling contains a hollow body fastened to the drill string adapter threads on the edges directed towards each other, as well as a hollow shaft with a spherical bearing foot and a threaded shank, made with the possibility of fastening with an engine adapter, a spherical thrust bearing, sealing seals of the spherical bearing foot of the hollow shaft, while the hollow body of the articulated coupling on the side facing the the skew plane position clutch, the skew plane position clutch on both sides, as well as the motor adapter on the side facing the skew plane position clutch, are each equipped with contact elements capable of transmitting the torque of the drill string, made in the form of a protrusion-groove connection, and the spherical bearing foot of the hollow shaft is located inside the hollow body of the articulated coupling, while the contacting elements of the coupling of the position of the skew plane and the hollow body of the articulated coupling are made in the form of a protrusion-groove connection located in planes parallel to their central axes at edges directed towards each other, the contacting elements skew plane position couplings and motor adapter are made in the form of a protrusion-groove connection, equally spaced in a circumferential position relative to their central axes at edges directed towards each other, while the central thread axes of the drill string and motor adapters, as well as straight and curved tubular subs of the angle regulator skew, located between the motor housings and the spindle section, are located in the same plane with the same direction of skew, provides the ability to control the position of the planes of the curvature of the drill string - directional single-plane bending of the drill string in its place connection with the gerotor motor relative to the plane of curvature of the straight and curved tubular subs of the skew angle regulator, located between the motor housings and the spindle section, with the possibility of being located in the same plane and the same skew direction, and also increases the accuracy of driving directional wells, reduces stress in the drill string, due to This increases the "patency", in essence, the ability to drill directional wells with a set angle of 50° to 60° per 30 meters of penetration.
Выполнение героторного гидравлического двигателя таким образом обеспечивает оптимальные углы входа в продуктивный пласт при бурении направленных скважин с горизонтальным интервалом в подземных пластах при разработке месторождений нефти и газа, что многократно повышает эффективность бурения скважин.The implementation of the gerotor hydraulic motor in this way provides optimal angles of entry into the productive formation when drilling directional wells with a horizontal interval in underground formations in the development of oil and gas fields, which greatly increases the efficiency of drilling wells.
Выполнение героторного гидравлического двигателя таким образом повышает "проходимость" путем уменьшения сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны при ее вращении во время прохождения прямолинейных интервалов (участков стабилизации) направленных скважин за счет направленного изгиба бурильной колонны (без изменения знака и потери устойчивости) относительно плоскости искривления переходников бурильной колонны и двигателя, расположенной между ними шарнирной муфты и примыкающей к ней муфты положения плоскости перекоса, размещенных выше по потоку от входа двигателя, относительно плоскости искривления прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции с возможностью расположения в одной плоскости и одинакового направления перекоса.The implementation of the gerotor hydraulic motor in this way increases the "patency" by reducing the resistance and stresses in the assembly of the bottom of the drill string during its rotation during the passage of straight intervals (stabilization sections) of directional wells due to the directional bending of the drill string (without changing sign and loss of stability) relative to the plane distortion of the drill string and motor adapters, the swivel coupling located between them and the coupling adjacent to it; location in the same plane and the same direction of skew.
Выполнение героторного гидравлического двигателя таким образом, что на поверхности муфты положения плоскости перекоса выполнена метка с углом перекоса, равным нулю, симметрично расположенная относительно контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и полого корпуса шарнирной муфты, выполненных в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях на направленных друг к другу краях, на поверхности зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника в регуляторе угла перекоса выполнены продольные канавки и соответствующие им продольные риски, на дне продольных канавок нанесены значения углов перекоса, при этом центральные оси резьбы переходников бурильной колонны и двигателя, а также прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса расположены с возможностью совмещения идентичных значений углов перекоса на дне продольных канавок на поверхности зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника в регуляторе угла перекоса с упомянутой меткой угла перекоса, равной нулю, симметрично расположенной относительно контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и полого корпуса шарнирной муфты, выполненных в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях на направленных друг к другу краях, также обеспечивает повышение точности проходки направленных скважин и повышение темпа набора параметров кривизны скважин за счет регулирования в окружном положении одноплоскостного изгиба переходников бурильной колонны и двигателя, расположенной между ними шарнирной муфты и примыкающей к ней муфты положения плоскости перекоса, относительно плоскости искривления прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, с возможностью расположения в одной плоскости и одинакового направления перекоса.Execution of a gerotor hydraulic motor in such a way that on the surface of the clutch of the position of the skew plane a mark is made with a skew angle equal to zero, symmetrically located relative to the contact elements of the clutch of the position of the skew plane and the hollow body of the swivel coupling, made in the form of a protrusion-groove connection, located in parallel relative to longitudinal grooves and their corresponding longitudinal marks are made on the surfaces of the gear coupling and the curved tubular sub in the skew angle regulator, the values of the skew angles are marked on the bottom of the longitudinal grooves, while the central axes of the thread of the drill string adapters and motor, as well as straight and curved tubular subs of the skew angle regulator are located with the possibility of combining identical values of the skew angles at the bottom of the longitudinal grooves on the surface of the gear coupling and the curved tubular sub in the skew angle regulator ekosa with the mentioned skew angle mark equal to zero, symmetrically located relative to the contacting elements of the clutch of the position of the skew plane and the hollow body of the hinged coupling, made in the form of a protrusion-groove connection, located in planes parallel to their central axes at the edges directed towards each other, also provides increasing the accuracy of sinking directional wells and increasing the rate of set of well curvature parameters due to the regulation in the circumferential position of the single-plane bending of the drill string adapters and the motor, the articulated coupling located between them and the coupling adjacent to it of the position of the skew plane, relative to the plane of curvature of the straight and curved tubular subs of the angle regulator skew placed between the motor housings and the spindle section, with the possibility of location in the same plane and the same direction of skew.
Выполнение героторного гидравлического двигателя с возможностью ориентирования при сборке метки с углом перекоса, равным нулю, симметрично расположенной относительно контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и полого корпуса шарнирной муфты, выполненных в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях на направленных друг к другу краях, относительно совмещенных друг с другом меток угла перекоса, равных нулю, расположенных на поверхности зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника в регуляторе угла перекоса, обеспечивает проведение упомянутых работ в условия цеха сборки механизированным ключом, содержащим устройство для предотвращения "перезатяжки" (overtorquing) чрезмерным крутящим моментом, при этом при подъеме из скважины проведение работ на поверхности механизированным ключом, содержащим устройство для предотвращения "перезатяжки" (overtorquing) чрезмерным крутящим моментом не требуется.Execution of a gerotor hydraulic motor with the possibility of orientation when assembling a mark with a skew angle equal to zero, symmetrically located relative to the contacting elements of the clutch of the position of the skew plane and the hollow body of the articulated coupling, made in the form of a protrusion-groove connection, located in parallel relative to their central axes on directed to each other edges, relatively aligned with each other marks of the misalignment angle equal to zero, located on the surface of the gear coupling and the curved tubular sub in the misalignment angle regulator, ensures that the above-mentioned work is carried out in the conditions of the assembly shop with a mechanized key containing a device to prevent "overtightening" ( overtorquing) with excessive torque, and when pulling out of the well, work on the surface with a power tong containing a device to prevent overtorque (overtorquing) by excessive torque is not required.
Ниже представлен лучший вариант героторного гидравлического двигателя DRU-120RF для бурения направленных скважин с горизонтальным интервалом.Below is the best version of the DRU-120RF gyro-torque hydraulic motor for drilling directional wells with horizontal intervals.
На фиг. 1 изображен общий вид героторного гидравлического двигателя в изогнутой компоновке низа бурильной колонны (бурильная колонна и долото не показаны).In FIG. 1 is a perspective view of a gerotor hydraulic motor in a curved bottom hole assembly (drill string and bit not shown).
На фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1 героторного гидравлического двигателя, центральные оси резьбы переходников бурильной колонны и двигателя, шарнирной муфты и муфты положения плоскости перекоса, а также прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса расположены в одной плоскости.In FIG. 2 shows view A in Fig. 1 of the gerotor hydraulic motor, the central thread axes of the drill string and motor adapters, the swivel coupling and the skew plane position coupling, as well as the straight and curved skew angle regulator tubular subs are located in the same plane.
На фиг. 3 изображен разрез Б-Б на фиг. 1 поперечной плоскости героторного двигателя, корпус двигателя выполнен с внутренними винтовыми зубьями и одинаковой толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), отношение числа зубьев ротора к числу зубьев обкладки корпуса равно 7/8.In FIG. 3 shows a section B-B in Fig. 1 of the transverse plane of the gerotor engine, the engine housing is made with internal helical teeth and the same thickness of the elastomer lining (R-Wall), the ratio of the number of teeth of the rotor to the number of teeth of the housing lining is 7/8.
На фиг. 4 изображен разрез В-В на фиг. 1 поперечной плоскости контактирующих продольных наружных шлицев полого кривого вала и внутренних продольных шлицевых пазов зубчатой муфты в регуляторе угла перекоса.In FIG. 4 shows a section b-b in Fig. 1 of the transverse plane of the contacting longitudinal outer splines of the hollow curved shaft and the inner longitudinal splined grooves of the gear coupling in the skew angle regulator.
На фиг. 5 изображен разрез Г-Г на фиг. 1 поперечной плоскости контактирующих торцовых зубьев зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника в регуляторе угла перекоса.In FIG. 5 shows a section G-D in Fig. 1 of the transverse plane of the contacting end teeth of the gear coupling and the curved tubular sub in the skew angle regulator.
На фиг. 6 изображен элемент I на фиг. 1 - переходники бурильной колонны и двигателя, между ними - шарнирная муфта и примыкающая к ней муфта положения плоскости перекоса.In FIG. 6 shows element I in FIG. 1 - adapters of the drill string and the engine, between them - a swivel coupling and the coupling of the position of the skew plane adjacent to it.
На фиг. 7 изображен разрез Д-Д на фиг. 6 поперечной плоскости контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и полого корпуса шарнирной муфты в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях.In FIG. 7 shows a section D-D in Fig. 6 of the transverse plane of the contacting elements of the coupling of the position of the plane of warp and the hollow body of the hinged coupling in the form of a protrusion-groove connection, located in planes parallel to their central axes.
На фиг. 8 изображен разрез Е-Е на фиг. 6 поперечной плоскости контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и переходника двигателя в виде соединения выступ-паз, равнорасположенных в окружном положении относительно их центральных осей.In FIG. 8 is a section E-E in FIG. 6 of the transverse plane of the contacting elements of the coupling of the position of the plane of warp and the adapter of the engine in the form of a protrusion-groove connection, equally spaced in a circumferential position relative to their central axes.
На фиг. 9 изображен элемент II на фиг. 2 - метка ноль, симметрично расположенная относительно контактирующих элементов муфты положения плоскости перекоса и полого корпуса шарнирной муфты в виде соединения выступ-паз, расположенных в параллельных относительно их центральных осей плоскостях.In FIG. 9 shows element II in FIG. 2 - mark zero, symmetrically located relative to the contacting elements of the coupling of the position of the plane of warp and the hollow body of the hinged coupling in the form of a protrusion-groove connection, located in planes parallel to their central axes.
На фиг. 10 изображен элемент III на фиг. 2 - продольные канавки и продольные риски на поверхности зубчатой муфты и кривого трубчатого переводника в регуляторе угла перекоса, на дне продольных канавок -значения углов перекоса.In FIG. 10 shows element III in FIG. 2 - longitudinal grooves and longitudinal marks on the surface of the gear coupling and a curved tubular sub in the misalignment angle regulator, at the bottom of the longitudinal grooves - the values of the misalignment angles.
Героторный гидравлический двигатель 1 содержит трубчатый корпус 2, размещенный внутри него многозаходный винтовой героторный механизм 3, включающий закрепленную внутри корпуса 2 обкладку 4 из эластомера с внутренними винтовыми зубьями 5, с одинаковой толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), и эксцентрично расположенный ротор 6 с наружными винтовыми зубьями 7 (отношение числа зубьев 7 ротора 6 к числу зубьев 5 обкладки 4 из эластомера в корпусе 2 равно 7/8), выполненные с возможностью эксцентричного вращения ротора 6 при насосной подаче текучей среды 8 (бурового раствора) через колонну бурильных труб (не показанную), и шпиндельную секцию 9, включающую корпус 10 шпиндельной секции 9, вал 11 шпиндельной секции 9, установленный в осевой опоре 12, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника 13, а также в верхней радиальной опоре 14 скольжения и нижней радиальной опоре 15 скольжения, причем вал 11 шпиндельной секции 9 содержит резьбу 16, предназначенную для крепления долота для бурения скважины (не показанного), а также содержит приводной вал, по существу, карданный вал 17 с шариками 18, 19, содержащий верхнюю полумуфту 20, жестко скрепленную резьбой 21 с ротором 6 героторного гидравлического двигателя 1, а также нижнюю полумуфту 22, жестко скрепленную резьбой 23 с валом 11 шпиндельной секции 9, предназначенные для передачи вращающего момента ротора 6 героторного гидравлического двигателя 1 на вал 11 шпиндельной секции 9 (и долото), изображено на фиг. 1, 3.The gerotor
Героторный гидравлический двигатель 1 содержит регулятор 24 угла перекоса, расположенный между корпусом 2 двигателя 1 и корпусом 10 шпиндельной секции 9, включающий полый кривой вал 25 с наружными продольными шлицами 26, резьбой 27 на крае 28 и резьбой 29 на крае 30, прямой трубчатый переводник 31 и кривой трубчатый переводник 32, несоосно расположенные между собой, скрепленные с полым кривым валом 25 резьбой, соответственно 33 и 34 на направленных друг к другу краях, по существу на крае 28 полого кривого вала 25 и крае 35 прямого трубчатого переводника 31, а также на другом крае 30 полого кривого вала 25 и крае 36 кривого трубчатого переводника 32, изображено на фиг. 1, 3.The gerotor
Регулятор 24 угла перекоса содержит зубчатую муфту 37 с внутренними продольными шлицевыми пазами 38 и прямоугольными зубьями 39 со стороны торца 40, направленного к торцу 36 (или краю 36) кривого трубчатого переводника 32, установленную на наружных продольных шлицах 26 полого кривого вала 25 между прямым трубчатым переводником 31 и кривым трубчатым переводником 32, а со стороны торца 36 (или края 36) кривого трубчатого переводника 32, направленного к зубчатой муфте 37, выполнены прямоугольные зубья 41, входящие в зацепление с прямоугольными зубьями 39 зубчатой муфты 37, изображено на фиг. 1, 4, 5.The
Прямой трубчатый переводник 31 жестко скреплен наружной резьбой 42 с внутренней резьбой 43 трубчатого корпуса 2 двигателя 1, кривой трубчатый переводник 32 жестко скреплен наружной резьбой 44 с внутренней резьбой 45 корпуса 10 шпиндельной секции 9, изображено на фиг. 1.A
Кроме того, на фиг. 1 изображено: поз.46 - центральная ось резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31; поз.47 - центральная ось резьбы 27 полого кривого вала 25, соединяющей его с прямым трубчатым переводником 31, при этом центральная ось 46 резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31 и центральная ось 47 резьбы 27 полого кривого вала 25, соединяющей его с прямым трубчатым переводником 31, расположены между собой соосно.In addition, in FIG. 1 shows: pos.46 - the Central axis of the
Поз. 48 - центральная ось резьбы 44 кривого трубчатого переводника 32, предназначенной для соединения с резьбой 45 корпуса 10 шпиндельной секции 10, в которой размещен вал 11 (с долотом для бурения скважины), при этом поз.49 - центральная ось резьбы 27 (изогнутой части) полого кривого вала 25, предназначенной для соединения с резьбой 33 прямого трубчатого переводника 31, зубчатая муфта 37 с внутренними продольными шлицевыми пазами 38 и зубьями 41 зубчатой муфты 37 со стороны торца 40, направленного к торцу 36 кривого трубчатого переводника 32, выполнена с наклоном торца 40 со стороны зубьев 41, изображено на фиг 1, 4, 5.Pos. 48 is the central axis of the
Один из наружных продольных шлицев 50 полого кривого вала 25 и один из внутренних продольных шлицевых пазов 51 зубчатой муфты 37, входящих в зацепление друг с другом, выполнены отличающимися по толщине шлица 50 и, соответственно, по ширине паза 51 от остальных, соответственно, наружных продольных шлицев 26 полого кривого вала 25 и внутренних продольных шлицевых пазов 38 зубчатой муфты 37, вследствие этого наружные продольные шлицы 26 на полом кривом валу 25 и внутренние продольные шлицевые пазы 38 в зубчатой муфте 37 соединяются между собой в одном окружном положении, изображено на фиг. 4.One of the outer
Центральная ось 46 резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31, центральная ось 47 резьбы 27 полого кривого вала 25, соединяющей его с прямым трубчатым переводником 31, а также центральная ось 48 резьбы 44 кривого трубчатого переводника 32, центральная ось 49 резьбы 27 (изогнутой части) полого кривого вала 25, предназначенной для соединения с резьбой 33 прямого трубчатого переводника 31, выполнены с возможностью расположения в одной плоскости 52, изображено на фиг. 2.The
Центральная ось 46 резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31, центральная ось 48 резьбы 44 кривого трубчатого переводника 32, центральная ось 49 резьбы 27 (изогнутой части) полого кривого вала 25, предназначенной для соединения с резьбой 33 прямого трубчатого переводника 31, выполнены с возможностью одинакового направления 53 перекоса, изображено на фиг. 1.The
Героторный гидравлический двигатель 1 содержит переходник 54 бурильной колонны и переходник 55 двигателя 1, а между ними -шарнирную муфту 56 и примыкающую к шарнирной муфте 56 муфту 57 положения плоскости 52 перекоса, размещенные выше по потоку 8 от входа 58 двигателя 1, изображено на фиг. 1, 2, 6.Gerotor
Шарнирная муфта 56 содержит полый корпус 59, скрепленный резьбой 60 на крае 61 с переходником 54 бурильной колонны резьбой 62 на крае 63 переходника 54 бурильной колонны, а также содержит полый вал 64 со сферической опорной пятой 65 и резьбовым хвостовиком 66, выполненный с возможностью скрепления резьбой 67 на хвостовике 66 с резьбой 68 переходника 55 двигателя 1, а также содержит сферический подпятник 69, выполненный из двух частей 70 и 71, охватывающих с двух сторон сферическую опорную пяту 65 полого вала 64, герметизирующие уплотнения 72, 73 сферической опорной пяты 65 полого вала 64 относительно сферического подпятника 69, выполненного из двух частей 70 и 71, герметизирующие уплотнения 74, 75 сферического подпятника 69 внутри полого корпуса 59 шарнирной муфты 56, а также содержит опорное кольцо 76 между краем (торцом) 63 переходника 54 бурильной колонны и торцом 77 части 70 сферического подпятника 69 для образования двухупорного соединения резьбы 62 на крае 63 переходника 54 бурильной колонны и резьбы 60 на крае 61 полого корпуса 59 шарнирной муфты 56, а также содержит уплотнение 78 между резьбовым хвостовиком 66 полого вала 64 и переходником 55 двигателя 1, изображено на фиг. 6.The swivel sleeve 56 includes a hollow body 59, threaded 60 on the edge 61 with the adapter 54 of the drill string with thread 62 on the edge 63 of the adapter 54 of the drill string, and also contains a hollow shaft 64 with a spherical support foot 65 and a threaded shank 66, made with the possibility of fastening with a thread 67 on the shank 66 with a thread 68 of the adapter 55 of the engine 1, and also contains a spherical thrust bearing 69, made of two parts 70 and 71, covering on both sides the spherical bearing foot 65 of the hollow shaft 64, sealing seals 72, 73 of the spherical bearing foot 65 of the hollow shaft 64 with respect to the spherical thrust bearing 69, made of two parts 70 and 71, sealing seals 74, 75 of the spherical thrust bearing 69 inside the hollow body 59 of the hinged coupling 56, and also contains a support ring 76 between the edge (end) 63 of the adapter 54 of the drill string and the end face 77 of the part 70 spherical thrust pad 69 for forming a double-shoulder thread connection 62 at the edge 63 adapters 54 drill bits and threads 60 on the edge 61 of the hollow body 59 of the articulated coupling 56, and also contains a seal 78 between the threaded shank 66 of the hollow shaft 64 and the adapter 55 of the engine 1, is shown in FIG. 6.
Полый вал 64 выполнен с устройством 79 для затяжки резьбы 67 резьбового хвостовика 66 с резьбой 68 переходника 55 двигателя 1, выполненным в виде ряда полуцилиндрических впадин 80 для установки специального трубчатого ключа, при этом устройство 79 выполнено с возможностью герметичного уплотнения торца 81 резьбового хвостовика 66, контактирующего с торцом 82 переходника 55 двигателя 1, изображено на фиг. 6.The
Полый корпус 59 шарнирной муфты 56 со стороны 83, обращенной к муфте 57 положения плоскости 52 перекоса, муфта 57 положения плоскости 52 перекоса с обеих сторон: со стороны 84, обращенной к полому корпусу 59 шарнирной муфты 56, а также со стороны 85, обращенной к переходнику 55 двигателя 1, а также переходник 55 двигателя 1 со стороны 86, обращенной к муфте 57 положения плоскости 52 перекоса, снабжены контактирующими элементами, соответственно 87 и 88, а также 89 и 90 с возможностью передачи вращающего момента бурильной колонны, выполненными в виде соединения "выступ-паз", соответственно 91 и 92, а сферическая опорная пята 65 полого вала 64 размещена внутри полого корпуса 59 шарнирной муфты 56, изображено на фиг. 6, 9.The hollow body 59 of the
Контактирующие элементы 87 и 88 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и полый корпус 59 шарнирной муфты 56, выполненные в виде соединения 91 "выступ-паз", расположены в параллельных относительно их центральных осей, соответственно 93 и 94, плоскостях, соответственно 95 и 96, на направленных друг к другу краях, соответственно 83 и 84, изображено на фиг. 2, 6, 7, 9.The contacting elements 87 and 88 of the
Контактирующие элементы 89 и 90 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и переходник 55 двигателя 1, выполненные в виде соединения 92 "выступ-паз", равнорасположены в окружном положении относительно их центральных осей, соответственно 94 и 97 на направленных друг к другу краях, соответственно 85 и 86, изображено на фиг. 2, 6, 7, 9.The
Центральная ось 98 резьбы 62 переходника 54 бурильной колонны, центральная ось 99 резьбы 68 переходника 55 двигателя 1, размещенные выше по потоку 8 от входа 58 двигателя 1, центральная ось 46 резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31, жестко скрепленного резьбой 42 с резьбой 43 трубчатого корпуса 2 двигателя 1, а также центральная ось 48 резьбы 44 кривого трубчатого переводника 32 в регуляторе 24 угла перекоса, размещенном между корпусом 2 двигателя 1 и корпусом 10 шпиндельной секции 9, расположены в одной плоскости 52 с одинаковым направлением перекоса 53 и 100, при этом поз. 101 - угол перекоса центральной оси 98 резьбы 62 переходника 54 бурильной колонны относительно центральной оси 99 резьбы 68 переходника 55 двигателя 1, изображено на фиг. 1, 2, 6, 9.The
На поверхности муфты 57 положения плоскости 52 перекоса выполнена метка 102 с углом перекоса, равным нулю, симметрично расположенная относительно контактирующих элементов 87 и 88 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и полого корпуса 59 шарнирной муфты 56, выполненных в виде соединения 91 "выступ-паз", расположенных в параллельных относительно их центральных осей, соответственно 93 и 94 плоскостях, соответственно 95 и 96 на направленных друг к другу краях, соответственно 83 и 84, изображено на фиг. 9.On the surface of the clutch 57 of the position of the
На поверхности зубчатой муфты 37 и кривого трубчатого переводника 32 в регуляторе 24 угла перекоса выполнены продольные фрезерованные канавки, соответственно 103 и 104 (глубиной 2 мм), и соответствующие им продольные риски 105 и 106, на дне, соответственно 107 и 108 продольных канавок, соответственно 103 и 104 нанесены значения углов перекоса для зубчатой муфты 37 и кривого трубчатого переводника 32, по существу в интервале от 0.42° до 3.80° (для англоязычных заказчиков в качестве десятичного разделителя чисел вместо запятой используют точку), изображено на фиг. 10.On the surface of the
Центральная ось 98 резьбы 62 переходника 54 бурильной колонны, центральная ось 99 резьбы 68 переходника 55 двигателя 1, размещенные выше по потоку 8 от входа 58 двигателя 1, а также центральная ось 46 резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31, жестко скрепленного резьбой 42 с резьбой 43 трубчатого корпуса 2 двигателя 1, а также центральная ось 48 резьбы 44 кривого трубчатого переводника 32 в регуляторе 24 угла перекоса, размещенном между корпусом 2 двигателя 1 и корпусом 10 шпиндельной секции 9, расположены в одной плоскости 52 с одинаковым направлением перекоса 53 и 100 с возможностью совмещения идентичных значений, например, 109 и 110 углов перекоса на дне 107 и 108 продольных канавок 103 и 104 на поверхности зубчатой муфты 37 и кривого трубчатого переводника 32 в регуляторе 24 угла перекоса с упомянутой меткой 102 угла перекоса, равной нулю, симметрично расположенной относительно контактирующих элементов 87 и 88 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и полого корпуса 59 шарнирной муфты 56, выполненных в виде соединения 91 "выступ-паз", расположенных в параллельных относительно их центральных осей, соответственно 93 и 94 плоскостях, соответственно 95 и 96 на направленных друг к другу краях, соответственно 83 и 84, изображено на фиг. 9, 10.The central axis 98 of the thread 62 of the adapter 54 of the drill string, the central axis 99 of the thread 68 of the adapter 55 of the engine 1, placed upstream 8 from the inlet 58 of the engine 1, as well as the central axis 46 of the thread 33 of the straight tubular sub 31, rigidly fastened with thread 42 to thread 43 of the tubular body 2 of the engine 1, as well as the central axis 48 of the thread 44 of the curved tubular sub 32 in the skew angle regulator 24, located between the body 2 of the engine 1 and the body 10 of the spindle section 9, are located in the same plane 52 with the same direction of skew 53 and 100 with the possibility combining identical values, for example, 109 and 110 angles of misalignment at the bottom 107 and 108 of the longitudinal grooves 103 and 104 on the surface of the gear coupling 37 and the curved tubular sub 32 in the regulator 24 of the misalignment angle with the aforementioned label 102 of the misalignment angle equal to zero, symmetrically located relative to the contacting elements 87 and 88 of the coupling 57 of the position of the plane 52 of the warp and the hollow body 59 are hinged th coupling 56, made in the form of a "protrusion-groove" connection 91, located in planes 93 and 94, respectively, parallel relative to their central axes, respectively, on edges directed towards each other, respectively 83 and 84, is shown in Fig. 9, 10.
Героторный гидравлический двигатель DRU-120RF для бурения направленной скважины с горизонтальным интервалом (окончанием) в компоновке низа бурильной колонны работает следующим образом: поток бурового раствора под давлением, например, 25+35 МПа, по колонне бурильных труб подают через внутренние полости переходника 54 бурильной колонны, полого вала 64 и переходника 55 двигателя 1 на вход 58 двигателя 1, содержащего трубчатый корпус 2, размещенный внутри него многозаходный винтовой героторный механизм 3, включающий закрепленную внутри корпуса 2 обкладку 4 из эластомера с внутренними винтовыми зубьями 5, с одинаковой толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), и эксцентрично расположенный ротор 6 с наружными винтовыми зубьями 7 (отношение числа зубьев 7 ротора 6 к числу зубьев 5 обкладки 4 из эластомера в корпусе 2 равно 7/8), выполненные с возможностью эксцентричного вращения ротора 6 при насосной подаче текучей среды 8 (бурового раствора) через колонну бурильных труб, далее буровой раствор под давлением попадает в винтовые (шлюзовые) камеры между ротором 6 и обкладкой 4 из эластомера, закрепленной внутри корпуса 2 двигателя 1.Gerotor hydraulic motor DRU-120RF for drilling a directional well with a horizontal interval (end) in the layout of the bottom of the drill string works as follows: the flow of drilling fluid under pressure, for example, 25+35 MPa, is fed through the drill string through the internal cavities of the
Возникающий на роторе 6 вращающий момент приводит его в планетарно-роторное вращение внутри обкладки 4 из эластомера, закрепленной внутри корпуса 2 двигателя 1, которое при помощи верхней и нижней полумуфт 20, 22 и карданного вала 49 преобразуется во вращение (в противоположном направлении относительно планетарного вращения ротора 6) вала 11 шпиндельной секции 9, установленного в осевой опоре 12, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника 13, а также в верхней и нижней радиальных опорах скольжения 14 и 15 внутри корпуса 10 шпиндельной секции 9, причем на валу 11 шпиндельной секции 9 закреплено долото для бурения скважины (не показанное), осуществляя бурение скважины.The torque arising on the
Вертикальный ствол скважины бурят до заданной глубины, затем буровые трубы бурильной колонны поочередно раскрепляют и поднимают, при этом компоновка низа бурильной колонны находится в вертикальном положении на буровой установке.The vertical wellbore is drilled to a predetermined depth, then the drill pipes of the drill string are alternately unfastened and raised with the bottom hole assembly in a vertical position on the drilling rig.
Устанавливают механические ключи на указанные в технологическом процессе зону прямого трубчатого переводника 31 и зону кривого трубчатого переводника 32 регулятора 24 угла перекоса двигателя 1.The mechanical keys are installed on the zone of the straight
Раскрепляют резьбовое соединение наружной резьбы 27 полого кривого вала 25 и внутренней резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31, отворачивают прямой трубчатый переводник 31 регулятора 24 угла перекоса до появления зазора, например, 20±2 мм в кольцевом стыке между зубчатой муфтой 37 и кольцевым торцом 35 прямого трубчатого переводника 31 регулятора 24 угла перекоса, изображено на фиг.1, 4.The threaded connection of the
В процессе раскрепления резьбового соединения наружной резьбы 27 полого кривого вала 25 и внутренней резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31 зубчатая муфта 37 и кривой трубчатый переводник 31 регулятора 24 угла перекоса двигателя 1 остаются в зацеплении, по существу, прямоугольные зубья 39 со стороны торца 40 зубчатой муфты 37 находятся в зацеплении с прямоугольными внутренними зубьями 41 кривого трубчатого переводника 32, изображено на фиг. 1, 4, 5.In the process of unfastening the threaded connection of the
Поднимают зубчатую муфту 37 вверх до выхода из зацепления прямоугольных зубьев 39 со стороны торца 40 зубчатой муфты 37 и прямоугольных внутренних зубьев 41 кривого трубчатого переводника 32, изображено на фиг. 1, 4, 5.The
Удерживая зубчатую муфту 37 в верхнем положении, поворачивают ее относительно кривого трубчатого переводника 32 регулятора 24 угла перекоса двигателя 1 до совпадения меток требуемого по технологическому процессу угла перекоса, например, 109 и 110 углов перекоса на дне 107 и 108 фрезерованных продольных канавок 103 и 104 на поверхности зубчатой муфты 37 и кривого трубчатого переводника 32 в регуляторе 24 угла перекоса, например, 2.35° (для англоязычных заказчиков в качестве десятичного разделителя чисел вместо запятой используют точку), изображено на фиг. 1, 4, 5, 10.Holding the
Устанавливают механические ключи на указанные в технологическом процессе зону прямого трубчатого переводника 31 и зону кривого трубчатого переводника 32 регулятора 24 угла перекоса двигателя 1.The mechanical keys are installed on the zone of the straight
Заворачивают резьбовое соединение наружной резьбы 27 полого кривого вала 25 и внутренней резьбы 33 прямого трубчатого переводника 31, затем затягивают на заданный крутящий момент прямой трубчатый переводник 31 регулятора 24 угла перекоса двигателя 1.The threaded connection of the
Величину крутящего момента задают по технологическому процессу механизированным ключом, содержащим устройство для предотвращения "перезатяжки" (overtorquing) чрезмерным крутящим моментом.The torque value is set according to the technological process by a mechanized wrench containing a device for preventing "overtorque" (overtorquing) by excessive torque.
В процессе свинчивания зубчатая муфта 37 и кривой трубчатый переводник 25 регулятора 24 угла перекоса двигателя 1 остаются в зацеплении, по существу, прямоугольные зубья 39 зубчатой муфты 37 находятся в зацеплении с прямоугольными внутренними зубьями 41 кривого трубчатого переводника 32, изображено на фиг. 1, 4, 5, 10.During the make-up process, the
В специальной зоне на буровой установке размещают лазерный дальномер, например, КОМЗ БД-1 на трех опорных стойках, направляют лазерный луч на совпадающие метки требуемого по технологическому процессу угла перекоса, например, 2.35°, по существу метки 109 и 110 углов перекоса на дне 107 и 108 фрезерованных продольных канавок 103 и 104 на поверхности зубчатой муфты 37 и кривого трубчатого переводника 32 в регуляторе 24 угла перекоса, изображено на фиг. 10.In a special zone on the drilling rig, a laser rangefinder, for example, KOMZ BD-1, is placed on three support legs, the laser beam is directed to the matching marks of the skew angle required by the technological process, for example, 2.35 °, essentially marks 109 and 110 of the skew angles at the bottom 107 and 108 milled
Компоновка низа бурильной колонны находится в вертикальном положении на буровой установке.The bottom hole assembly is in a vertical position on the rig.
Устанавливают механические ключи на указанные в технологическом процессе зону переводника 55 двигателя 1, при этом переходник 54 бурильной колонны в верхней части раскреплен от бурильных труб.The mechanical keys are installed on the area of the
Устанавливают через внутреннюю полость переходника 54 бурильной колонны специальный трубчатый ключ в полый вал 64, выполненный с устройством 79 для затяжки резьбы 67 резьбового хвостовика 66 с резьбой 68 переходника 55 двигателя 1 в виде ряда полуцилиндрических впадин 80 для упомянутого ключа, производят отворачивание резьбового хвостовика 66 полого вала 64, придерживая муфту 57 положения плоскости 52 перекоса в верхнем положении до выхода из зацепления контактирующих элементов 89 и 90 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и переходника 55 двигателя 1, выполненных в виде соединения 92 "выступ-паз", равнорасположенных в окружном положении относительно их центральных осей, соответственно 94 и 97 на направленных друг к другу краях, соответственно 85 и 86, изображено на фиг. 2, 6, 7, 9.A special tubular wrench is installed through the inner cavity of the
При этом контактирующие элементы 87 и 88 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и полый корпус 59 шарнирной муфты 56, выполненные в виде соединения 91 "выступ-паз", расположенные в параллельных относительно их центральных осей, соответственно 93 и 94, плоскостях, соответственно 95 и 96, на направленных друг к другу краях, соответственно 83 и 84, находятся в зацеплении, изображено на фиг. 2, 6, 7, 9.At the same time, the contact elements 87 and 88 of the clutch 57 of the position of the
Опускают в скважину КНБК содержащую двигатель 1, шпиндельную секцию 9, вал 11 шпиндельной секции 9 с долотом, регулятор 24 угла перекоса, а также переходник 54 бурильной колонны и переходник 55 двигателя 1, а между ними - шарнирную муфту 56 и примыкающую к шарнирной муфте 56 муфту 57 положения плоскости 52 перекоса, размещенные выше по потоку 8 от входа 58 двигателя 1, до появления лазерной метки дальномера, например, КОМЗ БД-1, на поверхности муфты 57 положения плоскости 52 перекоса, изображено на фиг. 1, 2, 6.The BHA is lowered into the well containing the
Придерживая муфту 57 положения плоскости 52 перекоса в верхнем положении после выхода из зацепления контактирующих элементов 89 и 90 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и переходника 55 двигателя 1, выполненных в виде соединения 92 "выступ-паз", равнорасположенных в окружном положении относительно их центральных осей, соответственно 94 и 97 на направленных друг к другу краях, соответственно 85 и 86, поворачивают муфту 57 положения плоскости 52 перекоса до совмещения метки 102 с углом перекоса, равным нулю, симметрично расположенной относительно контактирующих элементов 87 и 88 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и полого корпуса 59 шарнирной муфты 56, выполненных в виде соединения 91 "выступ-паз", с лазерной меткой дальномера, например, КОМЗ БД-1, на поверхности муфты 57 положения плоскости 52 перекоса, изображено на фиг. 2, 6, 7, 8, 9, 10.Holding the clutch 57 of the position of the
Муфту 57 положения плоскости 52 перекоса опускают и вводят в зацепление контактирующие элементы 89 и 90 муфты 57 положения плоскости 52 перекоса и переходника 55 двигателя 1, выполненные в виде соединения 92 "выступ-паз", равнорасположенные в окружном положении относительно их центральных осей, соответственно 94 и 97 на направленных друг к другу краях, соответственно 85 и 86, в положении в соответствии с лазерной меткой дальномера, например, КОМЗ БД-1, на поверхности муфты 57 положения плоскости 52 перекоса, изображено на фиг. 2, 6, 7, 8, 9, 10.The clutch 57 of the position of the
Устанавливают через внутреннюю полость переходника 54 бурильной колонны упомянутый трубчатый ключ в полый вал 64, выполненный с устройством 79 для затяжки резьбы 67 резьбового хвостовика 66 с резьбой 68 переходника 55 двигателя 1 в виде ряда полу цилиндрических впадин 80 для упомянутого ключа, затягивают на заданный крутящий момент резьбовой хвостовик 66 полого вала 64 с резьбой 68 переходника 55 двигателя 1, изображено на фиг. 2, 6, 7, 8, 9, 10.The said tubular wrench is installed through the internal cavity of the
Величину крутящего момента задают по технологическому процессу механизированным ключом, содержащим устройство для предотвращения "перезатяжки" (overtorquing) чрезмерным крутящим моментом.The amount of torque is set according to the technological process by a mechanized key containing a device to prevent "overtightening" (overtorquing) by excessive torque.
Отключают и убирают лазерный дальномер КОМЗ БД-1 на трех опорных стойках.Turn off and remove the laser range finder KOMZ BD-1 on three support legs.
Убирают упомянутый трубчатый ключ из полого вала 64, переходник 54 бурильной колонны скрепляют с буровой трубой, буровые трубы бурильной колонны поочередно скрепляют и спускают в скважину, далее осуществляют бурение направленной скважины с горизонтальным интервалом (окончанием) в подземных пластах при разработке месторождений нефти и газа.Said tubular wrench is removed from the
Изобретение обеспечивает повышение точности проходки направленных скважин, уменьшение напряжений в бурильной колонне, а также повышение эффективности бурения криволинейного интервала скважины за счет установки в двигателе отклоняющего устройства, выполненного с возможностью управления положением плоскостей искривления бурильной колонны и набора угла при бурении от 50° до 60° на 30 метров проходки, путем установки в двигатель переходников бурильной колонны и двигателя, шарнирной муфты и муфты положения плоскости перекоса, размещенных выше по потоку от входа двигателя, и регулирования в окружном положении одноплоскостного изгиба переходников бурильной колонны и двигателя, расположенных между ними шарнирной муфты и муфты положения плоскости перекоса относительно плоскости искривления прямого и кривого трубчатых переводников регулятора угла перекоса, размещенного между корпусами двигателя и шпиндельной секции, с возможностью расположения в одной плоскости и одинакового направления перекоса.EFFECT: improved accuracy of drilling directional wells, reduction of stresses in the drill string, as well as increased efficiency of drilling a curved interval of the well due to the installation of a deflecting device in the engine, which is configured to control the position of the curvature planes of the drill string and set the angle during drilling from 50° to 60° 30 meters of penetration, by installing in the motor the drill string and motor adapters, the swivel coupling and the skew plane position coupling located upstream of the motor inlet, and adjusting in the circumferential position the one-plane bending of the drill string and motor adapters located between the swivel coupling and couplings of the position of the skew plane relative to the plane of curvature of the straight and curved tubular subs of the skew angle regulator, located between the motor housings and the spindle section, with the possibility of location in the same plane and the same direction of skew .
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784510C1 true RU2784510C1 (en) | 2022-11-28 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745982A (en) * | 1986-11-28 | 1988-05-24 | Wenzel Kenneth H | Adjustable bent sub |
| US5343966A (en) * | 1991-06-19 | 1994-09-06 | Vector Oil Tool Ltd. | Adjustable bent housing |
| RU2285106C2 (en) * | 2005-01-26 | 2006-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" | Articulated clutch for drilling string connection with downhole motor |
| RU2358084C1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | Regulator of twist angle with device for control over position of curvature plane of gerotor motor |
| RU2405903C1 (en) * | 2009-07-27 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Drive shaft of hydraulic downhole motor |
| RU2467145C2 (en) * | 2010-11-08 | 2012-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Borehole hydraulic motor angularity regulator |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4745982A (en) * | 1986-11-28 | 1988-05-24 | Wenzel Kenneth H | Adjustable bent sub |
| US5343966A (en) * | 1991-06-19 | 1994-09-06 | Vector Oil Tool Ltd. | Adjustable bent housing |
| RU2285106C2 (en) * | 2005-01-26 | 2006-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" | Articulated clutch for drilling string connection with downhole motor |
| RU2358084C1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | Regulator of twist angle with device for control over position of curvature plane of gerotor motor |
| RU2405903C1 (en) * | 2009-07-27 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Drive shaft of hydraulic downhole motor |
| RU2467145C2 (en) * | 2010-11-08 | 2012-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Borehole hydraulic motor angularity regulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2765901C1 (en) | Adjustable bending node for downhole engine | |
| US5474334A (en) | Coupling assembly | |
| US9534638B2 (en) | Retention means for a seal boot used in a universal joint in a downhole motor driveshaft assembly | |
| US6457958B1 (en) | Self compensating adjustable fit progressing cavity pump for oil-well applications with varying temperatures | |
| EP2038510B1 (en) | Stabbing guide adapted for use with saver sub | |
| AU2018273975B2 (en) | Downhole adjustable bend assemblies | |
| EP3169863B1 (en) | Universal driveshaft assembly | |
| AU744304B2 (en) | Downhole motor assembly | |
| US7661488B2 (en) | Regulator of angle and reactive moment of a gerotor type motor having a spindle and drilling bit in a bent drilling string | |
| RU2784510C1 (en) | Gerotor hydraulic motor | |
| US11204115B2 (en) | Threaded connections for tubular members | |
| US9175516B2 (en) | Bearing assembly for downhole motor | |
| RU2787045C1 (en) | Method for controlling the position of curvature planes of a gerotor engine when drilling directional wells | |
| RU2441125C2 (en) | Regulator of downhole hydraulic engine skewness | |
| RU2813646C1 (en) | Gerotor hydraulic motor | |
| RU2467145C2 (en) | Borehole hydraulic motor angularity regulator | |
| US11905764B1 (en) | Coupling with enhanced torsional, fatigue strength, and wear resistance | |
| EP0520578A2 (en) | Surface adjustable bent housing | |
| RU2414579C1 (en) | Controller of twist angle of downhole motor | |
| RU2444601C1 (en) | Screw gerotor motor twist angle regulator | |
| CA2931947C (en) | Improved bearing assembly for downhole motor having first and second thrust bearings |