SU943387A1

SU943387A1 - Hole-bottom motor

Info

Publication number: SU943387A1
Application number: SU762410137A
Authority: SU
Inventors: Самуил Соломонович Никомаров; Анатолий Михайлович Кочнев; Моисей Тимофеевич Гусман; Дмитрий Федорович Балденко; Владимир Борисович Голдобин
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1976-10-05
Publication date: 1982-07-15

Description

(5) ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ(5) RUNNING ENGINE

1one

Изобретение относитс к буровой технике, а именно к забойным винтовым двигател м.The invention relates to a drilling technique, namely to a downhole screw motor.

Известен героторный винтовой механизм , включающий корпус винтовые ротор и статор, рабочие поверхности которых выполнены коническими lj.Known gerotor screw mechanism, comprising a housing screw rotor and stator, the working surfaces of which are made conical lj.

Известен также забойный двигатель, включающий корпус, в котором размещены секции рабочих органов, содержащие винтовые героторные механизмы , имеющие полые соединительные вал, роторы и статоры с винтовыми нарезками противоположного направлени в каждой секции 2.A downhole motor is also known, which includes a housing in which sections of working bodies are placed, containing screw gerotor mechanisms having hollow connecting shaft, rotors and stators with screw cuts of opposite direction in each section 2.

Недостатком этого двигател вл етс относительно быстрый диаметральный и боковой износ рабочих поверхностей героторных механизмов, ограничивающий долговечность рабочих органов в забойных услови х 100-1 0 ч работы. Этот износ приводит к значительному ухудшению характеристикиThe disadvantage of this engine is the relatively rapid diametrical and lateral wear of the working surfaces of the gyratory mechanisms, which limits the durability of the working bodies in the bottomhole conditions of 100-1 0 hours of work. This wear leads to significant degradation.

забойного двигател : снижаютс по сравнению с первоначальными парамет- рами, развиваемые двигателем, вращающий момент и мощность, падает объемный КПД. Фактором, ускор ющим темп износа рабочих органов двигател , вл етс неполна уравновешенность действующих, на роторы гидравлических сил, хот основные, осевые нагрузки на роторы (от перепада downhole motor: reduced compared with the original parameters developed by the engine, torque and power, decreases volumetric efficiency. The factor accelerating the rate of wear of the working elements of the engine is the incomplete balance of the hydraulic forces acting on the rotors, although the main axial loads on the rotors (due to differential

10 давлени в рабочих камерах и осевые составл ющие усилий в зацеплении) уравновешены вследствие противоположного направлени течени жидкости в героторных механизмах и разного The 10 pressures in the working chambers and the axial components of the engagement force are balanced due to the opposite direction of fluid flow in the gyratory mechanisms and different

15 направлени их винтовых нарезок. Однако в результате того, что часть расхода отработанной жидкости пропускаетс через отверстие полого ротора, на его верхний торец дейст20 вует перепад давлени , создающий неуравновешенную гидравлическую силу, котора воспринимаетс зубь ми героторных механизмов (как в шевронной 3 зубчатой передаче, что вызывает их дополнительный износ. Цель изобретени - повышение дол говечности за счет автоматической компенсации износа рабочих органов. Указанна цель достигаетс тем, что рабочие поверхности роторов и с торов имеют коническую форму, вал выполнен торсионным, а сливна полость верхнего героторного механизм сообщена с затрубным пространством., На фиг. 1 изображен забойный двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Забойный двигатель содержит корпус 1, в котором размещены героторные механизмы 2 и 3, включающие ста торы и 5 роторы 6 и 7 св занные между собой посредством торсионного вала 8 с отверстием 1). Роторы и статоры имеют конические рабочие поверхности, вершины конусов обращены в одну сторону, например, в сторону выходного вала. Винтовые нарезки каждого из героторных механизмов имеют разное направление и о разуют рабочие камеры си d, которые сообщаютс с камерой f, расположенной между героторными механи мами. Камера f, в свою очередь, че рез каналы К сообщаетс с полостью g бурильных труб через отверсти 1 переводника 9, который одновременно перекрывает пр мое сообщение рабочи камер героторных механизмов с полостью д. Отверсти т, выполненны в переводнике 9 св зывают сливную полость h над верхним ротором с затрубным пространством. Вращающий момент обоих роторов суммируетс на торсионном вале 8 и от него через двухшарнирный карданный вал 10 и пазовое подвижное соединение передаетс на выходной вал 11, установленный в опорном узле 12, Во врем работы двигател жидкость из полости g бурильных труб поступает через каналы 1 в камеру между героторными механизмами, и далее, раздел сьна два потока, направл ютс в рабочие камеры с и d, привод во вращение роторы 6 и 7 Верхний поток, проход щий через вер НИИ героторный механизм, направл ет с в отверстие b торсионного вала 8, и частично, через отберстие h пе реводника 9 в затрубное пространство . Часть верхнего потока, пропускаема через торсионный вал, сливаетс с потоком, прошедшим через нижний героторный механизм, и общий поток направл етс к долоту через отверстие И выходного вала 11„ По мере износа зубьев (нарезок героторных механизмов их роторы 6 и 7, соединенные торсионным валом 8, перемещаютс вниз под действием собственной массы и некоторого гидравлического усили от перепада давлени в отверстии I -j) торсионного вала . При этом происходит автоматическа компенсаци зазоров в героторных механизмах. Перемещение роторов и карданного вала обеспечиваетс за счет пазового соединени в пределах его хода. Величина и направление действи гидравлического усили на роторы определ ютс величиной расхода и направлением движени потока жидкости через отверстие Ь торсионного вала, которые, в csoso очередь, завис т от соотношени гидравлических сопротивлений с одной стороны, в отверсти х m переводника 9 { А Р), а с другой стороны - в отверстии п выходного вала и в насадках долот та ( &P,j.}. Если то через отверстие торсионного вала жидкость идет вниз и, следовательно, вниз направлено и дополнительное гидравлическое усилие на роторы, которое суммируетс с массой роторов. Если Л . то жидкость в отверстии торсионного вала течет вверх, и в эту же сторону направлено гидравлическое усилие, которое, в этом случае вычитаетс из массы роторов. Регулиру соотношение гидравлических сопротивлений &Pfl, например, путем установки в отверсти х го и п насадок различного диаметра, можно регулировать величину суммарного осевого усили на роторах, обеспечивающую заданный нат г в рабочих парах. Соединение роторов 6 и 7 посредством торсионного вала позвол ет роторам самоустанавливатьс в поперечном направлении при их перемещении вниз. При этом роторы не об зательно устанавливаютс в противофазе, как это показано на фиг. 1, а могут занимать промежуточные положени или находитьс на одной оси.15 directions of their screw cuts. However, due to the fact that part of the waste fluid flow passes through the opening of the hollow rotor, a pressure differential acts on its upper end, creating an unbalanced hydraulic force, which is perceived by the teeth of the gerotor mechanisms (as in chevron gear 3, which causes their additional wear. The purpose of the invention is to increase the durability due to the automatic compensation of the wear of the working bodies. This goal is achieved by the fact that the working surfaces of the rotors and tori have a conical shape, the shaft is made torsion, and the drain cavity of the upper gerotor mechanism communicates with the annular space. In Fig. 1, a downhole motor is shown, longitudinal section; Fig. 2 is a section A-A in Fig. 1. The downhole motor includes a housing 1 in which gerotor mechanisms 2 and 3, including stators and 5 rotors 6 and 7 connected to each other by means of a torsion shaft 8 with a hole 1). The rotors and stators have conical working surfaces, the tops of the cones are turned in one direction, for example, towards the output shaft. The screw cuts of each of the gyratory mechanisms have a different direction and are developed by working chambers d and d, which communicate with the camera f located between the gyratory mechanisms. The chamber f, in turn, communicates through the channels K with the cavity g of the drill pipe through the holes 1 of the sub 9, which simultaneously blocks the direct communication of the working chambers of the gerotor mechanisms with the cavity D. The holes, made in the sub 9, connect the drain cavity h upper rotor with annular space. The torque of both rotors is summed on the torsion shaft 8 and from it through the double-hinged drive shaft 10 and the slotted coupling is transmitted to the output shaft 11 installed in the support unit 12. During engine operation, fluid from the cavity g of the drill pipe enters the channels 1 into the chamber between rotor mechanisms, and further, section two streams are sent to working chambers c and d, the rotors 6 and 7 driving the rotation. The top stream passing through the rotating geriatric mechanism passes c into the bore of the torsion shaft 8, and chno through otberstie h ne revodnika 9 into the annular space. The part of the upper flow, passed through the torsion shaft, merges with the flow that passes through the lower gerotor mechanism, and the total flow is directed to the bit through the hole AND the output shaft 11 "As the teeth wear out (the gerotor mechanisms are cut by their rotors 6 and 7 connected by the torsion shaft 8, are moved down by their own weight and some hydraulic force from the pressure drop in the hole I-j) of the torsion shaft. When this occurs, the automatic compensation of gaps in the gyratory mechanisms. The movement of the rotors and the propeller shaft is provided by a mortise connection within its stroke. The magnitude and direction of the hydraulic force acting on the rotors are determined by the flow rate and the direction of flow of the fluid through the hole B of the torsion shaft, which, in turn, depend on the ratio of hydraulic resistances on the one hand, in the holes m of the sub 9 {AR) and on the other hand, in the hole p of the output shaft and in the nozzles of bits (& P, j.}. If then the liquid goes down through the hole of the torsion shaft, and consequently, additional hydraulic force is directed downward on the rotors, which is summed with a mass of rotors. If L. then the fluid in the hole of the torsion shaft flows upwards and the hydraulic force is directed to the same direction, which in this case is subtracted from the mass of the rotors. Adjusts the ratio of hydraulic resistances & Pfl, for example, by installing th and p nozzles of different diameters, it is possible to regulate the magnitude of the total axial force on the rotors, which ensures a given tension in working pairs. The connection of the rotors 6 and 7 by means of a torsion shaft allows the rotors to self-adjust in the transverse direction board as they move down. In this case, the rotors are not necessarily installed in antiphase, as shown in FIG. 1, and may occupy intermediate positions or be on the same axis.

Выполнение рабочих органов коническими , св зайными между собой торсионным валом, дает возможность под действием собственного веса и некоторого усили от перепада давлени в отверсти х торсионного вала обеспечить автоматическую компенсацию износа, и, следовательно, повысить долговечность двигател .Сброс части расхода жидкости, проход щей через верхнюю рабочую пару, в затрубное пространство позвол ет регулировать величину осевой нагрузки на конические роторы в широких пределах за счет изменени соотношени величин гидравлических сопротивлений в отверсти х верхнего переводника и в долоте, и позвол ет обеспечить требуемую величину нат га в героторных механизмах, что также повышает долговечность двигател .Making the working bodies conical, interconnected by a torsion shaft, makes it possible, under the action of its own weight and some force from the pressure drop in the holes of the torsion shaft, to automatically compensate for wear and, consequently, increase the durability of the engine. the upper working pair, into the annulus, allows the axial load on the conical rotors to be adjusted over a wide range by changing the ratio of the magnitudes hydraulically x resistances in the holes of the upper sub and in the bit, and allows to provide the required amount of tension in the gyratory mechanisms, which also increases the durability of the engine.

Claims

1. USSR author's certificate No. 400689, cl. Е 21 В 3/12, 1970.

2. USSR author's certificate No. А04928, cl. Е 21 В 3/12, 1971

25 prototype.