ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к гидравлическим забойным двигателям, размещаемым в скважине и применяется для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин.
В качестве прототипа принято описание изобретения «Забойный двигатель» к патенту РФ №2232244, кл. E21B 4/02, опубл. 10.07.2004 г.Упомянутый забойный двигатель содержит двигательную секцию и шпиндельную секцию, состоящую из корпуса, полого входного вала, осевой опоры, радиальных опор. В корпусе шпиндельной секции выше верхней радиальной опоры неподвижно по отношению к корпусу расположена проточная втулка с каналами (пазами) на ее внутренней поверхности, служащая дополнительной радиальной опорой, а полый выходной вал или соединительная муфта имеют окна для протока бурового раствора внутрь полого выходного вала к долоту, которые при вращении полого выходного вала от двигательной секции периодически перекрываются внутренней поверхностью проточной втулки, а осевая опора полого выходного вала подпружинена тарельчатыми пружинами, дающими возможность осевого перемещения полого выходного вала относительно корпуса на 1-2 мм в пределах жесткости пружин и осевого усилия на долоте.
Признаки известного забойного двигателя, совпадающие с признаками заявляемой полезной модели, заключаются в наличии двигательной секции, проточной втулки с пазами на внутренней поверхности и шпиндельной секции, состоящей из корпуса, полого выходного вала, осевой и радиальной опор.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в том, что в прототипе для потока рабочей жидкости предусмотрено единое русло, составленное из полости двигательной секции, соединенной с полостью проточной втулки, которая связана с полостью выходного вала шпиндельной секции окнами. При вращении полого выходного вала окна периодически перекрываются выступами проточной втулки, вследствие чего перекрывается также поток рабочей жидкости, создавая его прерывающуюся пульсацию. При этом при перекрытых окнах полого выходного вала создается возможность запирания рабочей жидкости в полости двигательной секции. При прекращении движения рабочей жидкости двигатель останавливается. Повторный запуск двигателя сопряжен с дополнительными эксплуатационными затратами и трудностями.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в улучшении эксплуатационных возможностей винтового забойного двигателя.
Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, заключается в исключении запирания рабочей жидкости в полости двигателя, а следовательно и его несанкционированной остановки вследствие перекрытия окон полого выходного вала выступами проточной втулки.
Указанный технический результат достигается тем, что в винтовом забойном двигателе, включающем двигательную секцию, проточную втулку с пазами на ее внутренней поверхности, шпиндельную секцию, состоящую из корпуса, полого выходного вала, осевых и радиальных опор, согласно полезной модели проточная втулка жестко закреплена в промежуточном корпусе, расположенном между двигательной и шпиндельной секциями, и в котором соосно проточной втулке установлен дополнительный полый вал, полость которого соединена с полостью полого выходного вала шпиндельной секции и каналами - с полостью двигательной секции, а с полостью проточной втулки - входными и выходными каналами.
Наличие дополнительного полого нала, установленного соосно в проточной втулке, жестко соединяемой с промежуточным корпусом, расположенным между двигательной и шпиндельной секциями, полость которого соединена с полостью полого выходного вала шпиндельной секции, а каналами - с полостью двигательной секции, создают из части потока рабочей жидкости непрерывающийся поток от двигательной секции через дополнительный полый вал в полый выходной вал шпиндельной секции и далее к долоту. Наличие проточной втулки, полость которой соединена с входными и выходными каналами дополнительного полого вала создает параллельный первому прерывающийся пульсирующий поток, пульсация которого является следствием вращения дополнительного полого вала, каналы которого периодически перекрываются выступами проточной втулки. При этом первый поток рабочей жидкости в силу своей непрерывности исключает возможность ее запирания в двигательной секции, а второй прерывающийся пульсирующий поток, соединяясь с первым в нижней зоне полости дополнительного полого вала, сохраняет пульсирующий характер общего потока, а следовательно, и динамику осевых переменных нагрузок, приходящих к долоту.
Отличительные признаки полезной модели заключаются в жестком закреплении проточной втулки в промежуточном корпусе, расположенном между двигательной и шпиндельной секциями, и в котором соосно проточной втулке установлен дополнительный полый вал. Новые признаки заключаются также и в том, что полость дополнительного полого вала соединена с полостью полого выходного вала шпиндельной секции, и каналами - с полостью двигательной секции, а с полостью проточной втулки - входными и выходными каналами.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 - показан общий вид винтового забойного двигателя;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (положение дополнительного полого вала по отношению к проточной втулке при открытых входных каналах);
на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1 (положение дополнительного полого вала по отношению к проточной втулке при закрытых входных каналах).
Винтовой забойный двигатель содержит двигательную секцию 1 и шпиндельную секцию 2, состоящую из корпуса 3, полого выходного вала 4, осевых и радиальных опор. Между двигательной секцией 1 и шпиндельной секцией 2 установлен промежуточный корпус 5, в котором жестко закреплена проточная втулка 6. Проточная втулка 6 по внутренней поверхности снабжена пазами 7. В проточной втулке 6 соосно расположен дополнительный полый вал 8. Полость дополнительного вала 8 сообщается с полостью полого выходного вала 4 шпиндельной секции 2 и каналами 9 с полостью двигательной секции 1. Кроме того, эта же полость соединена с входными каналами 10 и выходными каналами 11 с полостью проточной втулки 6.
Винтовой забойный двигатель работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости в двигательную секцию 1, рабочая жидкость через каналы 9 поступает в полость дополнительного полого вала 8. Здесь часть рабочей жидкости проходит в полость полого выходного вала 4 шпиндельной секции 2 и далее к долоту. Другая часть рабочей жидкости из полого дополнительного вала 8 поступает через входные каналы 10 в проточную втулку 6 и через выходные каналы 11 возвращается в нижнюю зону полости дополнительного полого вала 8, соединяясь с потоком, проходящим напрямую через полость дополнительного полого вала 8 в шпиндельную секцию 2. При этом вращение дополнительного полого вала 8 создает периодическое перекрытие его каналов 10 выступами проточной втулки 8. В связи с этим выходной поток из проточной втулки 6 приобретает пульсирующий характер и, соединяясь с прямым потоком из двигательной секции 1, уже в шпиндельной секции 2 придает характер пульсации общему потоку, направляемому к долоту.