СИСТЕМА МАСЛОЗАЩИТЫ ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ
OIL PROTECTION SYSTEM OF DOWNHOLE MOTOR

Изобретение относится к буровой технике, а именно к системам маслозащиты узлов (подшипников, редукторов и др.) забойных двигателей, применяемых для бурения наклонно-направленных скважин.
Известна система маслозащиты забойного двигателя (см. патент РФ №2023847, от 1989.08.16, Система маслозащиты забойного двигателя / Иоанесян Ю.Р., Кузин Б.В., Кафаров Н.А., Таиров Г.М, Филимонов В.А.), включающая корпус, образующий маслонаполненную камеру, уплотнения, лубрикатор. Поршень лубрикатора подпружинен и обеспечивает компенсацию утечек смазки при работе забойного двигателя. Система маслозащиты предохраняет размещенные в ней механизмы от влияния агрессивных компонентов бурового раствора и повышает их долговечность.
В то же время продукты износа механизмов остаются в герметичной маслонаполненной камере. Отсутствие системы удаления продуктов износа и других примесей из зоны работающих механизмов ухудшает условия смазки деталей и, в конечном итоге, сокращает срок их службы.
Известен редукторный турбобур с системой маслозащиты (см. патент РФ №2263757 Редукторный турбобур/ Сорокоумов В.К.), содержащий маслонаполненную камеру, герметизирующие уплотнения, установленные в масляной камере осевую и радиальную опоры, планетарный редуктор и диафрагменный лубрикатор (резервуар со смазкой), имеющий гидравлические каналы связи с полостями осевой и радиальной опор и полостью планетарного редуктора. Лубрикатор создает избыточное давление в смазке и компенсирует ее утечки. Смазка предохраняет редуктор и опоры от влияния агрессивных компонентов промывочной жидкости и увеличивает срок их службы.
К недостаткам данной конструкции относится отсутствие системы удаления продуктов износа и других примесей из зоны работающих механизмов, которые скапливаются в маслонаполненной камере и ухудшают условия смазки деталей, что в конечном итоге приводит к сокращению срока их службы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является известная система маслозащиты забойного двигателя, принятая за прототип (см. А.с. СССР №943386, Крутик Э.Н., Деркач Н.Д. и Чудаков Г.Ф.). Система маслозащиты забойного двигателя предназначена для защиты механизмов забойного двигателя от бурового раствора. Она предохраняет работающие механизмы от влияния агрессивных компонентов бурового раствора, обеспечивает смазку этих механизмов и повышает их долговечность. Система маслозащиты содержит маслонаполненную камеру и трубчатый элемент, жестко связанные с корпусом, верхнее и нижнее уплотнения вала, разделительную полость, образованную верхним уплотнением и трубчатым элементом и заполненную смазкой. Она снабжена отбойным диском, жестко связанным с валом над трубчатым элементом, образующим с корпусом по всей своей длине канал для прохода промывочной жидкости, при этом плотность смазки, заполняющей разделительную полость, выше плотности промывочной жидкости.
К недостаткам прототипа относится отсутствие устройства удаления продуктов износа из зоны работающих в маслонаполненной камере механизмов. Механизмы забойного двигателя (например, подшипники, редуктор, шарнирные соединения и др.) работают при высоких динамических нагрузках. Скопление в маслонаполненной камере перемешанных металлических частиц ухудшает условия трения, дополнительно увеличивает износ деталей механизмов, что в конечном итоге приводит к сокращению срока их службы.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение износа забойного двигателя путем удаления металлических продуктов износа из зоны трения работающих в маслонаполненной камере механизмов, что улучшает условия смазки и повышает срок службы забойных двигателей.
Поставленная задача решается за счет того, что в известной системе маслозащиты забойного двигателя, включающей камеру с кожухом и уплотнениями, заполненную смазочным маслом, установленные в камере защищаемые от бурового раствора механизмы забойного двигателя, согласно изобретению, в камере установлены магниты для сбора продуктов износа, расположенные в одной или нескольких полостях, образованных кожухом и установленными неподвижно внутри кожуха одним или несколькими кольцевыми элементами.
Кроме того, в системе маслозащиты забойного двигателя, согласно изобретению, один или несколько кольцевых элементов имеют бурт, соединяющий кожух камеры и кольцевые элементы с образованием замкнутых полостей.
Кроме того, в системе маслозащиты забойного двигателя, согласно изобретению, магниты для сбора продуктов износа установлены под механизмами, работающими с повышенным износом, например под осевыми подшипниками.
В предлагаемой конструкции системы маслозащиты забойного двигателя, включающей камеру с кожухом и уплотнениями, заполненную смазочным маслом, установленные в камере защищаемые от бурового раствора механизмы, в том числе осевые подшипники, установка магнитов для сбора продуктов износа в полостях, образованных кожухом и установленными неподвижно внутри него кольцевыми элементами, позволяет удалять металлические продукты износа из зоны трения работающих механизмов. Металлические продукты износа, попадая в зону действия магнитов, скапливаются вокруг них, слипаясь под действием магнитного поля. Полости, образованные кожухом и установленными неподвижно внутри кожуха кольцевыми элементами, позволяют удерживать скопленные продукты износа при сильных вибрациях, сопровождающих процесс бурения.
Бурт, соединяющий кожух и кольцевые элементы с образованием замкнутых полостей, образует дно полости и способствует удержанию продуктов износа внутри полости.
Наибольшей интенсивности износа подвергаются осевые подшипники валов забойного двигателя. Поэтому магниты установлены под осевыми подшипниками.
Удаление продуктов износа из зоны работающих механизмов улучшает качество смазочной пленки в зонах трения деталей и приводит к увеличению срока их службы и забойного двигателя в целом.
На фиг.1 показан пример схемы исполнения системы маслозащиты забойного двигателя с маслонаполненным редуктором согласно изобретению.
На фиг.2 показан пример конкретного исполнения системы маслозащиты забойного двигателя с маслонаполненным редуктором согласно изобретению.
Система маслозащиты, размещенная в забойном двигателе, включающем корпус 1, вал 2 с осевой турбиной 3, содержит камеру 4 с кожухом 5, заполненную смазочным маслом, установленные в камере 4 защищаемые от бурового раствора механизмы: осевые 6 и радиальные 7 подшипники, уплотнения 8, планетарную передачу 9 и диафрагменный лубрикатор 10. Лубрикатор 10 имеет гидравлические каналы 11 связи с маслонаполненной камерой 4. В маслонаполненной камере 4 установлены магниты 12.
Магниты 12 установлены под осевыми подшипниками 6 в полостях, образованных кожухом 5 маслонаполненной камеры 4 и кольцевыми элементами, выполненными, например, в виде втулок 13, которые имеют бурт 14, соединяющий кожух 5 и втулку 13 между собой внизу полости. На выходном валу 15 турбобура закреплено породоразрушающее долото 16.
На фиг.2 показан пример конкретной конструкции системы маслозащиты забойного двигателя с маслонаполненным редуктором согласно изобретению. Магниты 12 установлены под осевыми подшипниками 6 в полостях, образованных кожухом 5 и втулками 13, каждая из которых имеет бурт 14, соединяющий втулку 13 с кожухом 5 внизу полости.
Предлагаемая система маслозащиты забойного двигателя работает следующим образом. Во время бурения буровой раствор проходит по направлению стрелки А, приводя во вращение вал 2 с осевой турбиной 3 забойного двигателя, планетарную передачу 9 и выходной вал 15 с долотом 16. В процессе бурения на осевые подшипники 6 и планетарную передачу 9 от долота 16 действуют высокие нагрузки, под действием которых происходит износ трущихся деталей. Продукты износа, попадая в зону действия магнитов 12, установленных под осевыми подшипниками 5 в полостях, образованных кожухом 5 и втулками 13, скапливаются вокруг них в течение времени работы забойного двигателя. Слипаясь под действием магнитного поля, продукты износа удаляются из зоны трения подшипников 6, 7 и деталей планетарной передачи 9.
Установка магнитов 12 в полостях, образованных кожухом 5 и втулками 13, имеющими бурт 14, соединяющий втулки 13 с кожухом 5 внизу полости, помогает удерживать удаленные продукты износа внутри полости при сильных вибрациях, сопровождающих процесс бурения.
Удаление продуктов износа из зоны работающих силовых механизмов улучшает условия смазки деталей и приводит к увеличению срока их службы и забойного двигателя в целом.
После гарантированного периода работы забойный двигатель направляется на ревизию, где производится промывка магнитов 12 и втулок 13. После ревизии и необходимого ремонта система маслозащиты вновь готова к эксплуатации и забойный двигатель направляется в бурение.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить износ механизмов, работающих с трением, улучшить условия их смазки, повысить срок службы забойных двигателей.