Патент на изобретение №2283936

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2283936 (13) C2
(51) МПК

E21B4/02 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.12.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2004126817/03, 06.09.2004

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

06.09.2004

(30) Конвенционный приоритет:

30.07.2004 KZ 2004/1101.1

(43) Дата публикации заявки: 20.02.2006

(46) Опубликовано: 20.09.2006

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2155851 C1, 10.09.2000.
SU 78506 A, 09.03.1949.
SU 470581 A, 14.08.1975.
SU 487225 A, 12.01.1976.
SU 569692 A, 27.09.1977.
SU 1313997 A, 30.05.1987.
RU 2049902 C1, 10.12.1995.
RU 2081985 C1, 20.06.1997.
RU 2135729 C1, 27.08.1999.

Адрес для переписки:

480016, г.Алматы, ул. Фурманова, 8, ТОО “Научно-внедренческий центр Алмас”

(72) Автор(ы):

Мендебаев Токтамыс Нусипхулович (KZ)

(73) Патентообладатель(и):

Товарищество с ограниченной ответственностью “Научно-внедренческий центр Алмас” (KZ)

(54) ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сооружения скважин и может быть использовано в отрасли горных работ и нефтегазовой промышленности в качестве забойного двигателя для привода породоразрушающего инструмента и отвинчивания труб, оставленных в скважине. Задачей изобретения является достижение высоких значений крутящего момента, передаваемого на породоразрушающий инструмент, и расширение сферы применения забойного двигателя. Технический результат настоящего изобретения – бесконтактное, беспрепятственное использование реактивного момента ротора для создания и преобразования давления гидравлического удара рабочего агента в возобновляемый крутящий момент корпуса с увеличением длины плеча момента пары сил. Это достигается тем, что в забойном двигателе, содержащем корпус с камерой для нагнетания рабочего агента, установленный в полости корпуса ротор, корпус выполнен из составных частей, снабженных полярными внутренними выступами, размещенными на разных уровнях, камеры для нагнетания рабочего агента выполнены в теле корпуса в виде пары противоположных по окружности сегментов кольцевой канавки, имеющих на одном конце тупиковое дно на диаметральной линии, другими, открытыми концами, выход в полость корпуса через сопряженные с ними полярные внутренние выступы, при этом ротор с внешней стороны снабжен ответными выступами, периодически одновременно подвижно контактирующими с полярными внутренними выступами корпуса, верхняя часть ротора имеет осевое внутреннее пространство, посредством диаметрально парных продольных каналов, переходящих в нижней части в горизонтальные участки с противоположными выходами из ротора через выступы, гидравлически связанное с полостью корпуса, причем горизонтальные участки продольных каналов в поперечной плоскости взаимно ориентированы с камерой для нагнетания рабочего агента либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки и выполнены с возможностью периодического совпадения с открытыми концами камеры для нагнетания рабочего агента. 2 ил.

Изобретение относится к технике сооружения скважин и может быть использовано в отрасли горных работ и нефтегазовой промышленности в качестве забойного двигателя для привода породоразрушающего инструмента и отвинчивания труб, оставленных в скважине.

Известен турбобур, содержащий корпус, систему роторов на валу и подпружиненные распорные втулки, подвижно контактирующие с ротором. Патент РФ №2135729, кл. Е 21 В 4/02, 1999.

Недостатком известного турбобура является сложность конструкции, а также наличие трения между ротором и распорной втулкой из-за пружинной связи, что снижает значения крутящего момента ротора.

За прототип принят забойный двигатель, включающий корпус с камерой для нагнетания рабочего агента, в полости корпуса размещен ротор. Патент РФ №2155851, кл. Е 21 В 4/02, 2000.

Известная конструкция забойного двигателя не обеспечивает достижения высоких значений крутящего момента из-за препятствий вращению ротора, малого плеча момента пары сил, а также имеет ограниченную сферу применения в качестве силового привода.

Задачей изобретения является достижение высоких значений крутящего момента, передаваемого на породоразрушающий инструмент, и расширение сферы применения забойного двигателя.

Технический результат настоящего изобретения – бесконтактное, беспрепятственное использование реактивного момента ротора для создания и преобразования давления гидравлического удара рабочего агента в возобновляемый крутящий момент корпуса с увеличением длины плеча момента пары сил.

Это достигается тем, что в забойном двигателе, содержащем корпус с камерой для нагнетания рабочего агента, установленный в полости корпуса ротор, согласно изобретению корпус выполнен из составных частей, снабженных полярными внутренними выступами, размещенными на разных уровнях, камеры для нагнетания рабочего агента выполнены в теле корпуса в виде пары противоположных по окружности сегментов кольцевой канавки, имеющих на одном конце тупиковое дно на диаметральной линии, другими, открытыми концами, выход в полость корпуса через сопряженные с ними полярные внутренние выступы, при этом ротор с внешней стороны снабжен ответными выступами, периодически одновременно подвижно контактирующими с полярными внутренними выступами корпуса, верхняя часть ротора имеет осевое внутреннее пространство, посредством диаметрально парных продольных каналов, переходящих в нижней части в горизонтальные участки с противоположными выходами из ротора через выступы, гидравлически связанное с полостью корпуса, причем горизонтальные участки продольных каналов в поперечной плоскости взаимно ориентированы с камерой для нагнетания рабочего агента либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки и выполнены с возможностью периодического совпадения с открытыми концами камеры для нагнетания рабочего агента.

Отличительные признаки изобретения обеспечивают бесконтактное, беспрепятственное использование реактивного момента ротора для создания и преобразования давления гидравлического удара рабочего агента в возобновляемый крутящий момент корпуса с увеличением длины плеча момента пары сил, что усиливает крутящий момент корпуса в качестве силового привода.

Кроме того, реактивный момент рабочего агента, протекающего через диаметрально парные продольные каналы, переходящие в нижней части в горизонтальные участки с противоположными выходами из ротора через выступы, создает высокооборотное вращение ротора, вследствие чего повышается периодичность совпадения выходов горизонтальных участков продольных каналов с открытыми концами камеры для нагнетания рабочего агента, в силу чего увеличивается частота приложения гидравлических ударных нагрузок в тупиковое дно на диаметральной линии, что способствует достижению высоких значений крутящего момента корпуса.

При взаимном ориентировании в поперечной плоскости горизонтальных участков продольных каналов и камеры для нагнетания рабочего агента по часовой стрелке забойный двигатель используется как силовой привод для породоразрушающего инструмента, против часовой стрелки – в качестве устройства для отвинчивания труб в скважине, что расширяет сферу его применения.

На фиг.1 изображен общий вид забойного двигателя, на фиг.2 – разрез по А-А на фиг.1.

Забойный двигатель содержит корпус 1 выполненный из составных частей, скрепленных между собой через пазы 2 штифтами 3. Корпус 1 имеет полярные внутренние выступы 4, размещенные на разных уровнях, в теле корпуса 1 выполнены камеры 5 для нагнетания рабочего агента в виде пары противоположных по окружности сегментов кольцевой канавки, имеющих с одной стороны тупиковое дно 6, с другой стороны открытыми концами 7 выход в полость 8 корпуса 1 через полярные внутренние выступы 4. В верхней части корпус 1 соединен подшипниковым узлом 9 с ротором 10, установленным в полости 8 корпуса 1. В нижней части корпус 1 и ротор 10 отцентрированы стабилизатором 11 и упорным подшипником 12. Ротор 10 с внешней стороны снабжен ответными выступами 13, периодически подвижно контактирующими с полярными внутренними выступами 4 корпуса 1. Ротор 10 через радиальный подшипник 14 соединен с переходником 15, жестко соединенным с бурильной колонной (не показано), при этом верхняя часть ротора 10 имеет осевое внутреннее пространство 16, через диаметрально парные продольные каналы 17 с горизонтальными участками 18, противоположно выходящие из ротора 10 через ответные выступы 13, гидравлически связанное с полостью 8 корпуса 1, при этом горизонтальные участки 18 продольных каналов 17 в поперечной плоскости взаимно ориентированы с камерой 5 для нагнетания рабочего агента либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки и выполнены с возможностью периодического совпадения с открытыми концами 7 камеры 5 для нагнетания рабочего агента. В нижней части корпуса 1 размещено отверстие 19 для прохода рабочего агента в центральный канал 20.

Забойный двигатель работает следующим образом.

При подаче рабочий агент через переходник 15 поступает в осевое внутреннее пространство 16 ротора 10. Далее рабочий агент через диаметрально парные продольные каналы 17 с горизонтальными участками 18 протекает в полость 8 корпуса 1. При использовании забойного двигателя как привода для породоразрушающего инструмента горизонтальные участки 18 и камеры 5 для нагнетания рабочего агента взаимно ориентированы в поперечной плоскости по часовой стрелке и под действием реактивного момента рабочего агента ротор 10 на радиальном подшипнике 14 и упорном подшипнике 12 начинает вращаться против часовой стрелки. В какой-то момент времени полярные внутренние выступы 4 корпуса 1 и внешние ответные выступы 13 ротора 10, размещенные на разных уровнях, подвижно контактируют, при этом совпадают открытые концы 7 камеры 5 для нагнетания рабочего агента и выходы горизонтальных участков 18 продольных каналов 17, потоки рабочего агента, остановленные тупиковым дном 6 камеры 5 для нагнетания рабочего агента, за счет своей инерции окажут повышенное давление на тупиковое дно 6. Повышенное давление рабочего агента через плечо момента пары сил преобразуется в крутящий момент, приводящий во вращение по часовой стрелке корпус 1, выполненный из составных частей, скрепленных между собой через пазы 2 штифтами 3. Корпус 1, отцентрированный стабилизатором 11, вращается на подшипниковом узле 9 и упорном подшипнике 12. При этом выходы горизонтальных участков 18 продольных каналов 17 и открытые концы 7 камеры 5 для нагнетания рабочего агента размыкаются, рабочий агент через полость 8 корпуса 1 и отверстие 19, далее в центральный канал 20 поступает в скважину.

При очередном совпадении выходов горизонтальных участков 18, продольных каналов 17 и открытых концов 7 камеры 5 для нагнетания рабочего агента процесс повторяется.

В случае необходимости использования забойного двигателя в качестве устройства для отвинчивания труб в скважине горизонтальные участки 18 продольных каналов 17 в поперечной плоскости взаимно ориентированы с камерой 5 для нагнетания рабочего агента против часовой стрелки и под действием реактивного момента рабочего агента ротор 10 на радиальном подшипнике 14 и упорном подшипнике 12 вращается по часовой стрелке, а корпус 1 за счет крутящего момента, обусловленного повышенным давлением гидравлического удара рабочего агента, приложенного в тупиковое дно 6, на подшипниковом узле 9 и упорном подшипнике 12, вращается против часовой стрелки, отвинчивая трубу в скважине.

Таким образом, предлагаемым техническим решением создается забойный двигатель с высокими значениями крутящего момента и расширенной сферой применения.

Формула изобретения

Забойный двигатель, содержащий корпус с камерой для нагнетания рабочего агента, установленный в полости корпуса ротор, отличающийся тем, что корпус выполнен из составных частей, снабженных полярными внутренними выступами, размещенными на разных уровнях, камеры для нагнетания рабочего агента выполнены в теле корпуса в виде пары противоположных по окружности сегментов кольцевой канавки, имеющих на одном конце тупиковое дно на диаметральной линии, другими, открытыми, концами выход в полость корпуса через сопряженные с ними полярные внутренние выступы, при этом ротор с внешней стороны снабжен ответными выступами, периодически одновременно подвижно контактирующими с полярными внутренними выступами корпуса, верхняя часть ротора имеет осевое внутреннее пространство, посредством диаметрально парных продольных каналов, переходящих в нижней части в горизонтальные участки с противоположными выходами из ротора через выступы и гидравлически связанное с полостью корпуса, причем горизонтальные участки продольных каналов в поперечной плоскости взаимно ориентированы с камерой для нагнетания рабочего агента либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки и выполнены с возможностью периодического совпадения с открытыми концами камеры для нагнетания рабочего агента.

РИСУНКИ

Categories: BD_2283000-2283999