RU87742U1

RU87742U1 - BOTH MOTOR SHAFT

Info

Publication number: RU87742U1
Application number: RU2009116594/22U
Authority: RU
Inventors: Георгий Флавьевич Чудаков; Юрий Арсеньевич Коротаев; Николай Юрьевич Мялицин; Мария Константиновна Колчанова; Владимир Геннадьевич Мингараев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-10-20

Abstract

Карданный вал забойного двигателя, содержащий две шарнирные муфты, состоящие из наружной и внутренней полумуфт и соединенные стержнем, причем наружные полумуфты снабжены юбками, в которых размещены герметизированные маслонаполненные шарниры, уплотненные эластичными манжетами, отличающийся тем, что юбки наружных полумуфт направлены в сторону движения потока бурового раствора.An outboard motor driveshaft comprising two articulated couplings consisting of an outer and an inner coupling half and connected by a rod, the outer coupling halves being provided with skirts in which sealed oil-filled joints are sealed with elastic cuffs, characterized in that the outer coupling half skirts are directed in the direction of flow of the drilling solution.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к гидравлическим забойным двигателям-отклонителям, применяемым для бурения наклонно-направленных скважин, а именно к шарнирным устройствам, соединяющим валы приводной и шпиндельной секций отклонителя.The proposed utility model relates to downhole hydraulic diverting motors used for drilling directional wells, namely to swivel devices connecting the shafts of the drive and spindle sections of the diverter.

Известен карданный вал забойного двигателя (см. патент РФ 2232859 от 20.07.2004, авт. Андоскин В.Н., Воронов И.Г., Кобелев К.А., Тимофеев В.И.), содержащего привод с ротором и шпиндель. Карданный вал соединен с ротором двигателя и валом шпинделя ведущим и ведомым шарнирными узлами, в которых имеются осевые опоры скольжения. Шарнирные узлы содержат наружную и внутреннюю полумуфты. Наружные полумуфты снабжены юбками, в которых размещены герметизированные маслонаполненные шарниры, уплотненные эластичными манжетами. Расстояние между осевыми опорами карданного вала не превышает длины осевой опоры шпинделя. Данное техническое решение расширяет возможности забойного двигателя, уменьшает длину компоновки низа бурильной колонны, увеличивает ресурс и надежность двигателя.Known for the driveshaft of a downhole motor (see RF patent 2232859 from 07.20.2004, author Andoskin V.N., Voronov I.G., Kobelev K.A., Timofeev V.I.) containing a drive with a rotor and a spindle. The driveshaft is connected to the rotor of the motor and the spindle shaft by the leading and driven hinge assemblies, in which there are axial sliding bearings. Hinge assemblies contain outer and inner coupling halves. The outer coupling halves are equipped with skirts in which sealed oil-filled joints are sealed, sealed with elastic cuffs. The distance between the axial bearings of the propeller shaft does not exceed the length of the axial bearings of the spindle. This technical solution expands the capabilities of the downhole motor, reduces the length of the layout of the bottom of the drill string, increases the resource and reliability of the engine.

Однако данный карданный вал обладает недостатком, ограничивающим надежность его работы. Недостаток заключается в том, что юбки наружных полумуфт, в которых размещены шарниры и уплотнения, направлены в разные стороны по отношению к направлению потока промывочной жидкости. В ведомом шарнирном узле юбка наружной полумуфты направлена навстречу потоку промывочной жидкости, за счет чего под нее набиваются твердые частицы из бурового раствора. В последствии накопленные в юбке твердые частицы слипаются и деформируют эластичное уплотнение ведомого шарнирного узла. Это приводит к дополнительным деформациям и преждевременным разрушениям уплотнения, сокращая срок службы шарнирных узлов.However, this driveshaft has a drawback that limits the reliability of its operation. The disadvantage is that the skirts of the outer coupling halves, in which the hinges and seals are placed, are directed in different directions with respect to the flow direction of the flushing fluid. In the driven hinge assembly, the skirt of the outer coupling half is directed towards the flow of flushing fluid, due to which solid particles from the drilling fluid are packed under it. Subsequently, the solid particles accumulated in the skirt stick together and deform the elastic seal of the driven hinge assembly. This leads to additional deformations and premature failure of the seal, reducing the service life of the hinge assemblies.

Известен универсальный карданный вал забойного двигателя (см. патент США US5267905 от 07.09 1993 авт. D.Wenzel, R.Wenzel, W.Wenzel), Карданный вал содержит две шарнирные муфты, соединенные стержнем. На концах стержня имеются внутренние полумуфты с гнездами, расположенными на их наружной поверхности. На внутренние полумуфты установлены наружные полумуфты с вытянутой юбкой, которая имеет пазы на внутренней поверхности. Шары, размещенные в гнездах внутренних полумуфт и пазах наружных полумуфт, передают крутящий момент, допуская перекосы осей полумуфт. Накидные гайки, установленные на юбках наружных полумуфт, предотвращают расцепление полумуфт. Упорный шар, расположенный между вогнутыми торцами полумуфт, передает осевые нагрузки, также допуская перекосы осей полумуфт. Уплотнения, расположенные под накидной гайкой в наружной полумуфте, предотвращают попадание бурового раствора в шарнир. Известный карданный вал является наиболее близким по техническому решению к предлагаемой полезной модели и принят в качестве прототипа.The universal universal joint shaft of a downhole motor is known (see US patent US5267905 dated September 7, 1993, authored by D. Wenzel, R. Wenzel, W. Wenzel). The universal joint shaft contains two articulated couplings connected by a rod. At the ends of the rod there are internal coupling halves with sockets located on their outer surface. External half couplings with an elongated skirt, which has grooves on the inner surface, are installed on the inner half couplings. Balls located in the nests of the inner half-couplings and the grooves of the outer half-couplings transmit torque, allowing distortions of the axes of the half-couplings. The union nuts mounted on the skirts of the outer coupling halves prevent the coupling halves from being released. The persistent ball located between the concave ends of the coupling halves transfers axial loads, also allowing misalignment of the coupling axles. Seals located under the union nut in the outer coupling half prevent drilling fluid from entering the joint. Known driveshaft is the closest in technical solution to the proposed utility model and adopted as a prototype.

Прототип также обладает недостатком, снижающим надежность работы карданного вала. Недостаток заключается в том, что юбки наружных полумуфт, в которых размещены шарниры и уплотнения, направлены в разные стороны по отношению к направлению потока промывочной жидкости. В нижнем шарнире юбка наружной полумуфты направлена навстречу потоку промывочной жидкости, за счет чего под нее набиваются твердые частицы из бурового раствора. В последствии накопленные в юбке твердые частицы слипаются и образуют твердое монолитное тело, которое деформирует эластичное уплотнение шарнира. Это приводит к дополнительным деформациям и разрушениям уплотнения, сокращая срок службы шарнирных соединений и карданного вала в целом.The prototype also has a disadvantage that reduces the reliability of the driveshaft. The disadvantage is that the skirts of the outer coupling halves, in which the hinges and seals are placed, are directed in different directions with respect to the flow direction of the flushing fluid. In the lower hinge, the skirt of the outer coupling half is directed towards the flow of flushing fluid, due to which solid particles from the drilling fluid are packed under it. Subsequently, the solid particles accumulated in the skirt stick together and form a solid monolithic body, which deforms the elastic seal of the hinge. This leads to additional deformation and destruction of the seal, reducing the service life of the joints and the cardan shaft as a whole.

Технической задачей настоящей полезной модели является создание карданного вала забойного двигателя с высокими показателями надежности при работе в промывочной жидкости.The technical task of this utility model is to create a cardan shaft of a downhole motor with high reliability indicators when working in flushing fluid.

Поставленная задача решается за счет того, что в карданном вале забойного двигателя, содержащем две шарнирные муфты, соединенные стержнем и состоящие из наружной и внутренней полумуфт, причем наружные полумуфты снабжены юбками, в которых размещены герметизированные маслонаполненные шарниры, уплотненные эластичными манжетами, согласно полезной модели, юбки наружных полумуфт обоих шарниров направлены в сторону движения потока бурового раствора.The problem is solved due to the fact that in the cardan shaft of the downhole motor, containing two hinged couplings connected by a rod and consisting of an outer and inner half coupling, the outer half coupling is equipped with skirts in which sealed oil-filled hinges are sealed with elastic cuffs, according to the utility model, the skirts of the outer coupling halves of both hinges are directed in the direction of flow of the drilling fluid.

В предлагаемой конструкции карданного вала юбки наружных полумуфт обоих шарниров направлены в сторону направления потока промывочной жидкости, за счет чего твердые частицы под действием скорости потока бурового раствора и собственного веса проходят снаружи шарниров и не скапливается внутри юбок наружных полумуфт. Устранение возможности скопления твердых частиц в юбках наружных полумуфт приводит к увеличению срока службы уплотнений шарниров и карданного вала в целом.In the proposed design of the driveshaft, the skirts of the outer half couplings of both joints are directed towards the direction of flow of the flushing fluid, due to which solid particles pass under the influence of the drilling fluid flow rate and dead weight outside the joints and do not accumulate inside the skirts of the outer half couplings. Eliminating the possibility of accumulation of solid particles in the skirts of the outer coupling halves leads to an increase in the service life of the joint seals and the universal joint shaft.

На фиг.1 показан пример исполнения карданного вала забойного двигателя согласно полезной модели.Figure 1 shows an example of a cardan shaft of a downhole motor according to a utility model.

Карданный вал размещен в корпусе 1 забойного двигателя и содержит две шарнирные муфты, состоящие из наружной 2 и внутренней 3 полумуфт. Внутренние полумуфты 3 шарниров имеют сферические гнезда, в которых установлены шары 4, входящие в зацепление с наружными полумуфтами 2.The driveshaft is located in the housing 1 of the downhole motor and contains two articulated couplings, consisting of an outer 2 and an inner 3 coupling halves. The inner half-couplings 3 of the hinges have spherical nests in which balls 4 are installed, which engage with the outer half-couplings 2.

Шарнирные муфты соединены между собой стержнем 5. Наружные полумуфты 2 имеют юбки 6, уплотненные эластичными манжетами 7. Манжеты 7 закреплены в юбках 6 гайками 8. Полость, образованная полумуфтами 2 и 3, и манжетами 7, заполнена смазкой. Между полумуфтами 2 и 3 для передачи осевого усилия установлены вкладыши 9 и 10, выполненные из антифрикционных материалов. Сверху карданный вал соединен с приводным валом 11 забойного двигателя, снизу с валом шпинделя 12.The articulated couplings are interconnected by a rod 5. The outer half couplings 2 have skirts 6 sealed with elastic cuffs 7. The cuffs 7 are fixed in the skirts by 6 nuts 8. The cavity formed by the half couplings 2 and 3 and the cuffs 7 is filled with grease. Between the coupling halves 2 and 3, for inserting axial force, bushings 9 and 10 are made of antifriction materials. The propeller shaft is connected from above to the drive shaft 11 of the downhole motor, and from below to the spindle shaft 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

С подачей бурового раствора приводной вал 11 забойного двигателя начинает вращаться. Карданный вал передает вращающий момент от приводного вала 11 через наружные полумуфты 2 и шары 4 на внутренние полумуфты 3. Далее момент передается на вал шпинделя 12 забойного двигателя и долото (на фиг.1 не показано), посредством вращения которого производится бурение.With the supply of drilling fluid, the drive shaft 11 of the downhole motor begins to rotate. The driveshaft transmits torque from the drive shaft 11 through the outer coupling halves 2 and the balls 4 to the inner coupling halves 3. Next, the moment is transmitted to the shaft of the spindle 12 of the downhole motor and the bit (not shown in FIG. 1), by rotation of which drilling is performed.

В процессе бурения буровой раствор проходит между корпусом 1 забойного двигателя и наружными полумуфтами 2 карданного вала в направлении стрелок Α в вал 12 шпинделя забойного двигателя и далее через долото на забой скважины (на фиг.1 не показано). Поскольку в предлагаемой полезной модели юбки 6 наружных полумуфт 2 направлены в сторону движения потока бурового раствора (стрелки Α), то твердые частицы под действием скорости потока раствора и собственного веса проходят поверх наружных полумуфт 2 и не скапливается в юбках 6 и гайках 8. Устранение скоплений твердых частиц в юбках 6 и гайках 8 наружных полумуфт 2 уменьшает их деформацию и способствует сохранению эластичных манжет 7 от преждевременного разрушения.During drilling, drilling fluid passes between the casing 1 of the downhole motor and the outer coupling halves 2 of the cardan shaft in the direction of the arrows Α into the shaft 12 of the spindle of the downhole motor and then through the bit to the bottom of the well (not shown in Fig. 1). Since in the proposed utility model skirts 6 of the outer coupling halves 2 are directed towards the direction of flow of the drilling fluid (arrows Α), solid particles under the influence of the flow rate of the fluid and their own weight pass over the outer coupling halves 2 and do not accumulate in the skirts 6 and nuts 8. Elimination of accumulations particulate matter in skirts 6 and nuts 8 of the outer coupling halves 2 reduces their deformation and helps to preserve the elastic cuffs 7 from premature failure.

При этом герметичность шарниров сохраняется, что приводит к улучшению условий смазки трущихся деталей, в т.ч полумуфт 2 и 3, шаров 4, вкладышей 9 и 10. При этом увеличивается долговечность карданного вала и забойного двигателя в целом.At the same time, the hinge tightness is maintained, which leads to an improvement in the lubrication conditions of rubbing parts, including half couplings 2 and 3, balls 4, liners 9 and 10. This increases the durability of the driveshaft and the downhole motor as a whole.

После того как процесс бурения заданного интервала скважины закончен, подачу бурового раствора в забойный двигатель прекращают, и двигатель поднимают на поверхность.After the drilling process of the specified interval of the well is completed, the flow of drilling fluid into the downhole motor is stopped, and the engine is raised to the surface.

Claims

An outboard motor driveshaft comprising two articulated couplings consisting of an outer and an inner coupling half and connected by a rod, the outer coupling halves being provided with skirts in which sealed oil-filled joints are sealed with elastic cuffs, characterized in that the outer coupling half skirts are directed in the direction of flow of the drilling solution.