ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к гидравлическим приводам для вращательного движения, в частности, к устройствам для бурения вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин в формациях земли.
Наиболее близким к заявляемой конструкции является гидравлический забойный двигатель (Патент RU №2299302, МПК E21B 4/02, опубл. 20.05.2007), который принят за прототип. Двигатель содержит полый корпус, размещенный внутри него героторный механизм, включающий соосно расположенный в полом корпусе статор и установленный внутри него ротор, шпиндельную секцию, включающую вал с осевым подшипником, размещенный в верхней и нижней радиальных опорах, состоящих из наружной и внутренней втулок и размещенных в корпусе шпиндельной секции, соединенный на входе приводным валом с ротором, а на выходе - нижним переводником (ниппелем) с долотом, регулируемый переводник, установленный между героторным механизмом и корпусом шпиндельной секции. Двигатель снабжен верхним противоаварийным устройством. Регулируемый переводник установлен с возможностью изменения угла наклона осей шпиндельной секции и статора. Вал шпиндельной секции имеет окружной бурт, а фигурная втулка - внутренний и наружный окружные бурты. Окружной бурт вала шпиндельной секции и внутренний бурт фигурной втулки выполнены в виде винтовой нарезки с направлением, обратным вращению вала шпиндельной секции, с возможностью упора окружного бурта вала шпиндельной секции во внутренний бурт фигурной втулки, а наружный бурт фигурной втулки упирается в упорный торец ниппеля.
Недостатком известного изобретения является то, что в случаи слома вала шпиндельной секции при роторном бурении (бурение скважины с вращением колонны бурильных труб) происходит отворот фигурной втулки по внутренней винтовой нарезке фигурной втулки и винтовой нарезке окружного бурта вала, т.к. фигурная втулка не зафиксирована от отворота по винтовой нарезке внутреннего бурта.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности, снижении аварийности за счет исключения безвозвратной потери долота или гидравлического забойного двигателя (ГЗД) на забое и улучшение эксплуатационных показателей ГЗД.
Поставленная задача решается за счет того, что гидравлический забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него героторный механизм, включающий соосно расположенный в полом корпусе статор и установленный внутри статора ротор, шпиндельную секцию, соединенную на входе приводным валом с ротором, а на выходе - ниппелем с долотом, включающую корпус, вал с осевым подшипником, размещенный в верхней радиальной и нижней радиальной опорах, состоящих из наружной и внутренней втулок, регулируемый переводник, верхнее противоаварийное устройство, нижнее противоаварийное устройство, выполненное в виде фигурной втулки, установленной на валу шпиндельной секции между внутренней втулкой нижней радиальной опоры и осевым подшипником, вал шпиндельной секции, имеющий окружной бурт, а фигурная втулка - внутренний окружной бурт и наружный окружной бурт, при этом окружной бурт вала шпиндельной секции и внутренний окружной бурт фигурной втулки выполнены в виде винтовой нарезки с направлением, обратным вращению вала шпиндельной секции, с возможностью упора окружного бурта вала шпиндельной секции во внутренний окружной бурт фигурной втулки, а наружный окружной бурт фигурной втулки упирается в упорный торец ниппеля, наружная втулка нижней радиальной опоры крепится непосредственно к корпусу ниппеля так, что крайние торцовые поверхности нижней радиальной опоры и ниппеля совпадают, согласно полезной модели, нижнее противоаварийное устройство содержит штифт, установленный в пазу вала шпиндельной секции и в пазу фигурной втулки, при этом ось штифта расположена параллельно оси вала шпиндельной секции.
В предлагаемой полезной модели, в отличие от прототипа, нижнее противоаварийное устройство содержит штифт, установленный в пазу вала шпиндельной секции и в пазу фигурной втулки, при этом ось штифта расположена параллельно оси вала шпиндельной секции, что повышает надежность, снижает аварийность за счет снижения вероятности безвозвратной потери долота или гидравлического забойного двигателя (ГЗД) на забое и улучшает эксплуатационные показатели ГЗД.
На Фиг. 1 изображен общий вид ГЗД.
На Фиг. 2 изображено нижнее противоаварийное устройство.
2
Гидравлический забойный двигатель (Фиг. 1) содержит полый корпус 1, размещенный внутри него героторный механизм 2, включающий соосно расположенный в полом корпусе 1 статор 3 и установленный внутри статора 3 ротор 4, шпиндельную секцию 5, соединенную на входе приводным валом 6 с ротором 4, а на выходе - ниппелем 7 с долотом (не показано), включающую корпус 8 и вал 9 с осевым подшипником 10, вал 9 размещен в верхней радиальной опоре 11 и нижней радиальной 12 опоре, состоящих из наружной втулки 13 и внутренней втулки 14, регулируемый переводник 15, верхнее противоаварийное устройство 16, нижнее противоаварийное устройство 17, выполненное в виде фигурной втулки 18, установленной на валу 9 шпиндельной секции 5 между внутренней втулкой 14 нижней радиальной опоры 12 и осевым подшипником 10. Вал 9 шпиндельной секции 5 имеет окружной бурт 19 (Фиг. 2), а фигурная втулка 18 - внутренний окружной бурт 20 и наружный окружной бурт 21, при этом окружной бурт 19 вала 9 шпиндельной секции 5 и внутренний окружной бурт 20 фигурной втулки 18 выполнены в виде винтовой нарезки 22 с направлением, обратным вращению вала 9 шпиндельной секции 5, с возможностью упора окружного бурта 19 вала 9 шпиндельной секции 5 во внутренний окружной бурт 20 фигурной втулки 18, а наружный окружной бурт 21 фигурной втулки 18 упирается в упорный торец 23 ниппеля 7. Наружная втулка 13 нижней радиальной опоры 12 крепится непосредственно к корпусу 24 ниппеля 7 так, что крайняя торцовая поверхность 25 нижней радиальной опоры 12 и крайняя торцовая поверхность корпуса 24 ниппеля 7 совпадают. Нижнее противоаварийное устройство 17 содержит штифт 26, установленный в пазу вала 27 шпиндельной секции 5 и в пазу 28 фигурной втулки 18, при этом ось штифта расположена параллельно оси вала шпиндельной секции. Заявляемый гидравлический забойный двигатель работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением 20-70 кг/см по колонне буровых труб подается в проточные винтовые каналы между ротором 4 и статором 3. Профиль ротора 4 выполнен замкнутым. Возможность подачи рабочей жидкости обеспечивается вследствие разницы в количестве зубьев, т.е. число зубьев ротора 4 на единицу меньше зубьев статора 3. Возникающий на роторе 3 крутящий момент вызывает его планетарное движение относительно статора, которое при помощи приводного вала 6 преобразуется во вращательное движение вала 9 шпиндельной секции 5, который соединен с долотом (не показано). Рабочая жидкость на выходе из двигателя направляется внутрь вала 9 шпиндельной секции 5 к долоту, где она размывает породу при бурении скважины. На забое скважины давление повышенное. Часть рабочей жидкости, минуя внутреннюю полость вала 9 шпиндельной секции 5, проходит через зазоры в верхней радиальной 11 и нижней радиальной 12 опорах, и осевого подшипника 10 (например, шарикоподшипника), тем самым осуществляя смазку и охлаждение. Регулируемый переводник 15 установлен между героторным механизмом 2 и корпусом 8 шпиндельной секции 5 с возможностью изменения угла наклона осей шпиндельной секции 5 и статора 3 героторного механизма 2. Верхнее противоаварийное устройство 16 обеспечивает надежную фиксацию ротора в случае извлечения ГЗД из скважины даже при нарушении целостности. Нижнее противоаварийное устройство 17 предотвращает выпадение вала 9 шпиндельной секции 5 в случае поломки в наиболее опасных зонах. Нижнее противоаварийное устройство выполнено в виде фигурной втулки 18. Для исключения отворота фигурной втулки 18 установлен штифт 26 в пазу 27 вала 9 и пазу 28 фигурной втулки 18.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет повысить надежность гидравлического забойного двигателя при аварийных ситуациях в случае поломки деталей его в скважине и исключает безвозвратные потери долота и гидравлического забойного двигателя.