SU926208A1

SU926208A1 - Винтовой забойный двигатель

Info

Publication number: SU926208A1
Application number: SU792737351A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Федорович Балденко; Моисей Тимофеевич Гусман; Николай Федорович Мутовкин; Валерий Игоревич Семенец
Original assignee: Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date: 1979-03-16
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1982-05-07
Also published as: FR2451492B1; IT1130981B; WO1980001936A1; JPS56500143A; CA1140355A; FR2451492A1; IT8020714A0

Description

(54) ВИНТОВОЕ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

I

Изобретение относитс к технике бурени нефт ньк, газовых и геологоразве-. дочных скважин.

Известны винтовые забойные двигатели , состо щие из двигательной и шпиндельной секций. Двигательна секци , в свою очередь, включает рабочие органы - статор и ротор. Вращающий момент с планетарно движущегос ротора передаетс на вал шпиндел посредством шарнирного соeдш e IИЯ . Последнее одновременно служит и дл передачи осевого гидравлического усили flj .

В известных конструкци51х винтового двигател шарнирные соединени отличаютс многодетальностью, сложностью в сборке. Этим в большей степени обь он етс недостаточна надежность описан ных выше конструкций шарнирных соединений , их низка долговечность.

Наиболее близким решением из извест ных вл етс винтовой двигатель, содержащий статор, эксцентрично расположенный внутри него ротор, образующие полоог

ти высокого и низкого Давлени двигательной секции, вал шпиндельной секции и гибкий элемент, соедин ющий детали двигател , совершающие переносное движение относительно друг друга f 2j .

Така схема имеет р д недостатков: гибка труба должна иметь большой диаметр , так как внутри нее размещаетс радиально-упорный подшипник и канал дл протока жидкости, и, следовательно большую длину дл снижени напр жений изгиба; износ корпуса вследствие колебательного движени статора. Кроме того , такой двигатель достаточно сложный.

Цель изобретени - упрощение конструкции винтового двигател и повьшдение надежности его в работе при сохранении исходной энергетической характеристики .

Это достигаетс тем, что гибкий элемент св зывает ротор с валом шпиндельной секции и двигательной секции, причем длина f- рабочей части гибкого элемента и ее диаметр cj св заны соотношением В/3 10-60. На фиг. 1 изображена конструкци винтового забойного двигател ; на фиг. 2 кривые изменени нагрузочных характеристик деталей двигател в функции безразмерного параметра К, предстал ющего собой отношение длины рабочей части гибкого элемента 6 к ее диаметру с . На колонне бурильных или насоснокомпрессориых труб 1 подвешен винтовой двигатель, жестко св занный с колонной через статор 2. Планетарно движущийс ротор 3, вращающийс вокруг собственно оси и оси статора, св зан с выходным валом 4 шпиндйльной секции 5 посредством гибкого элемента 6. Рабочий процесс винтового двигател осуществл етс следующим образом. Промывочна жидкость по внутренней полости колонны труб 1 поступает в полость высокого давлени А двигательной секции. Проход через рабочие органы 2 и 3, она вращает ротор 3 двигател и далее поступает из полости низкого Давлени Б двигательной секции через полый вал 4 шпиндел 5 на забой. Вращающий момент, создаваемый в двигательной секции, с ротора 3 передаетс на вал 4 шпиндел 5 через размещенный в полости низкого давлени гибкий элемент 6, который одновременно обеспечивает полное совпадение скорости вращени этих узлов за счет высокой жест кости гибкого элемента. Гидравлическа нагрузка, возникша на роторе 3 через гибкий элемент 6, вследствие высокой жесткости на сжатие, передаетс на вал шпиндел 5. В случае необходимости пропуска части жидкости, мину рабочие органы, в роторе 3 и соединительном гибком элементе 6 может быть выполнено сквозное отверстие. Гибкий элемент вл ющийс узлом соединени ротора и выходного вала забойного винтового двигател , испытывает совокупность нагрузо завис щих от эксплуатационных и констру тивньк параметров движени . Эксцентричное расположение ротора предопредел ет возникновение напр жени изгиба nij- теле гибкого элемента. Величинаь этого напр жени при прочих идентичных услови х обратно пропорциональна квадрату длины рабочей части гиб кого элемента. При этом на гибком валу возникает поперечна радиальна сила fi действующа на эластичную обкладку ста тора, способствующа увеличению )ррмации зубьев и снижению энергетических 92 84 характеристик двигател , В общем виде величина обратно пропорциональна длине рабочей части гибкого элемента . Как видно из,фиг. 2, эти кривые, полученные дл реалы1ых винтовых двигатеей , имеют весьма большие относительые значени в облаете , а в области КЮ наблюдаетс их дальнейшее снижение и стабилизаци . Расчеты покаьюают , что при , величина (з лежит а пределами допустимых напр жений, а ила R соразмерна с гидравлическими силами в рабочих органах и приводит к существенным дополнительным механическим потер м. Однако возможность увеличени рабочей длины гибкого элемента и, следовательно , область существовани параметра К лимитируютс запасом прочности гибкого элемента на продольный изгиб. Расчеты показьшают, что установленному исследовани ми запасу прочности 1,8-2,0 соответствует значение параметра 7-6О . Крива изменени запаса прочности И на продольный изгиб также приведена на фиг. 2.. Отношение рабочей длины гибкого элемента к его диаметру по изобретению не должно быть менее 10 и более 60 дл обеспечени указанной вьшге цели. Это объ сн етс следующими причинами . При отношении указанных размеров менее Ю, как показали стендовые испытани , св зь ротора 3 и вала 4 через элемент 6 становитс жесткой; нарушаетс герметичность рабочих органов, одновременно возрастают механические потери в паре. Это обусловлено тем, что в данном случае под действием перекашивающих моментов ось ротора не движетс параллелшо оси статора при вращении вокруг нее, а описывает конус с центром в месте соединепи гибкого элемента 6 с валом 4 шпиндел 5. Все это приводит к ухудшению энергетических характеристик винтового двигател , снижению надежности работы статора, к быстрому износу его обкладки и т.п. При отношении рабочей длины к диаметру вала свьпие 60 тер етс устойчивость гибкого элемента при передаче осевой сжимающей (в данном случае, гидравлическоШ нагрузки. изобретени Формула Винтовой забойньй двигатель, содержащий статор -и эксцентрично расположенный внутри него ротор, образующие попооти высокого и низкого давлени двигательной секции, вал шпиндельлюй секции и гибкий элемент, соедин ющий детали двигател , совершающие паренсюное движение относительно друг друга, отличающийс тем, что, с целью , у(фощени конструкции двигател и повыщени его надежности в работе, гибкий элемент св зывает ротор с валом шоиндельной секции и размешен в полости

низкого давлени двигательной секции, причем длина € рабочей чаете гибкого элемента и ее диаметр 3 св заны соотношением e/d 1О-6О.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 237596, кл. 04 С 5/02, 1969.

2.ГУсман М. Т. и Др. Винтовью забойные двигатели , М., ВНИИО-ЖГ, 972 с. 71-72, рис. 27.

Claims

Формула изобретения

Винтовой забойный двигатель, содержащий статор и эксцентрично расположен926208 ный внутри него ротор, образующие полости высокого и низкого давления двигательной секции, вал шпиндельной секции и гибкий элемент, соединяющий детали двигателя, совершающие переносное дви- 5 жение относительно друг друга, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции двигателя и повышения его надежности в работе, гибкий элемент связывает ротор с валом шпин- (О дельной секции и размешен в полости низкого давления двигательной секции, причем длина € рабочей части гибкого элемента и ее диаметр 8 связаны соотношением C/d =10-60.