ОБЪЕМНЫЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
VOLUMETRIC DOWNHOLE MOTOR

Изобретение относится к области горного дела, а именно к забойным средствам бурения скважин.
7
Известен объемный забойный двигатель, содержащий корпус, в полости которого расположен вращающийся вал с прикрепленными к нему лопастями формой полуцилиндра. Патент Российской Федерации №2220270, кл.Е21В 4/02, 2001.
В объемном забойном двигателе вал приводится во вращение силой воздействия скоростного напора промывочной жидкости на лопасти полуцилиндрической формы, чего недостаточно для достижения высоких значений крутящего момента при ограниченных расходах промывочной жидкости.
Прототипом выбран объемный забойный двигатель, содержащий корпус с продольными подводящими каналами, установленный в полости корпуса с возможностью вращения, вал имеющий полуцилиндрические участки, скользяще контактирующие с корпусом, и центральный канал, посредством боковых радиальных отверстий сообщающийся с полостью корпуса. Патент Республики Казахстан №28039, кл. Е21В 4/02, 2013.
В прототипе, хотя и в создании крутящего момента на валу кроме скоростного напора промывочной жидкости участвует еще и сила веса последней, однако полное использование потенциальной энергии промывочной жидкости не обеспечивается ввиду отсутствия роста давлений в полости корпуса, что является причиной снижения эффективности работы объемного забойного двигателя.
Задача изобретения - повышение эффективности работы объемного забойного двигателя.
Технический результат - рост величины крутящего момента на валу за счет полного использования потенциальной энергии промывочной жидкости.
Это достигается тем, что в объемном забойном двигателе, содержащем корпус с продольными подводящими каналами, установленный в полости корпуса с возможностью вращения вал, имеющий полуцилиндрические участки, скользяще контактирующие с корпусом, и центральный канал, посредством боковых радиальных отверстий сообщающийся с полостью корпуса, согласно изобретению, продольные подводящие каналы выполнены разделяясь выходящими в полость корпуса направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков, боковые радиальные отверстия проведены между полуцилиндрическими участками по ходу вращения вала, выходящими в центральный канал, где жестко закреплена перегородка формой «S», состоящая из частей, развернутых между собой по кругу, вогнутые поверхности которых обращены в боковые радиальные отверстия.
Отличительные признаки изобретения - продольные подводящие каналы выполнены разделяясь выходящими в полость корпуса направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков, обеспечивается увеличение площади приложения скоростного напора промывочной жидкости на внутренние стенки полуцилиндрических участков по высоте и окружности вала, происходит торможение потока промывочной жидкости у внутренней стенки, и появлением нарастающего давления, движущегося от нее в сторону продольных подводящих каналов, на поверхности вала создается реактивная сила, направленная по вращению, чем суммарно со скоростным напором и нарастающим давлением промывочной жидкости достигается рост величины крутящего момента на валу.
Совокупностью отличительных признаков изобретения являются боковые радиальные отверстия, которые проведены между полуцилиндрическими участками по ходу вращения вала выходящими в центральный канал, где жестко закреплена перегородка формой «S», состоящая из частей, развернутых между собой по кругу, вогнутые поверхности которых обращены в боковые радиальные отверстия, осуществляется соединение потоков промывочной жидкости в боковых радиальных отверстиях, и в зоне их соединения, впереди внешней стенки полуцилиндрических участков по вращению произойдет местное снижение напора промывочной жидкости, с последующим увеличением напора потока по течению в боковых радиальных отверстиях, силой воздействующего на вогнутые поверхности перегородки, и образуя дополнительный крутящий момент в центральном канале вала.
Таким образом, созданием нарастающего давления промывочной жидкости в полости корпуса вокруг вала и расширением площади приложения, перераспределением ее значений, наибольших у внутренней стенки полуцилиндрических участков, наименьших впереди внешней стенки по вращению, образованием реактивной силы вращения и дополнительного крутящего момента в центральном канале вала, обеспечиваются решение задачи изобретения и достижение технического результата.
На фиг. 1 показан общий вид объемного забойного двигателя, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.
Объемный забойный двигатель содержит корпус 1 с продольными подводящими каналами разделяясь 2 и 3 выходящими в полость корпуса 1, где установлен на опорах скольжения 4 и 5 с возможностью вращения вал 6, имеющий полуцилиндрические участки 7 скользяще контактирующие с корпусом 1 и центральный канал 8, посредством боковых радиальных отверстий 9 сообщающийся с полостью корпуса 1.
При этом продольные подводящие каналы 2 и 3 выполнены выходящими в полость корпуса 1 направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков 7, между ними проведены боковые радиальные отверстия 9 по ходу вращения вала выходящими в центральный канал 8, где жестко закреплена перегородка 10 формой «S», состоящая из частей, развернутых между собой по кругу, вогнутые поверхности которых обращены в боковые радиальные отверстия 9.
Объемный забойный двигатель работает следующим образом. Поток промывочной жидкости по продольным подводящим каналам 2 и 3 поступает в полость корпуса 1 направленно в верхние и нижние стороны внутренней стенки полуцилиндрических участков 7. При этом силой скоростного напора и нарастающим давлением потоков промывочной жидкости из-за торможения у внутренней стенки полуцилиндрических участков 7, вал 6 на опорах скольжения 4 и 5 приводится во вращательное движение.
Далее потоки промывочной жидкости с нарастающим давлением в направлении, обратном вращению вала, поступают в боковые радиальные отверстия 9, где в зоне их соединения перед входом в боковые радиальные отверстия 9 происходят снижения давлений, что уменьшает гидравлические сопротивления вращению вала 6.
В дальнейшем, при движении потоков промывочной жидкости по боковым радиальным отверстиям 9 произойдет рост давлений, выходом в центральный канал 8 и приложением скоростного напора на вогнутые стенки перегородки 10 формой «S», состоящей из частей, развернутых между собой по кругу, появляется дополнительный крутящий момент на валу 6.
Отработанный поток промывочной жидкости по центральному каналу 8, создавая реактивный крутящий момент в направлении вращению вала 6 выходит на забой скважины или в следующую секцию (не показаны) объемного забойного двигателя.
Опытный образец объемного забойного двигателя, изготовленный диаметром корпуса 108 мм в соответствии с существенными признаками изобретения, в ходе лабораторных экспериментов показал, что при расходах промывочной жидкости 120-180 л/мин величина крутящего момента у него заметно выше, чем у прототипа.