RU2515627C1 - Hydraulic downhole motor - Google Patents
Hydraulic downhole motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515627C1 RU2515627C1 RU2012141618/03A RU2012141618A RU2515627C1 RU 2515627 C1 RU2515627 C1 RU 2515627C1 RU 2012141618/03 A RU2012141618/03 A RU 2012141618/03A RU 2012141618 A RU2012141618 A RU 2012141618A RU 2515627 C1 RU2515627 C1 RU 2515627C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fishing
- shaft
- collar
- sleeve
- spindle
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 27
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 17
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- JPNWDVUTVSTKMV-UHFFFAOYSA-N cobalt tungsten Chemical compound [Co].[W] JPNWDVUTVSTKMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, и может быть использовано при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин винтовыми героторными гидравлическими двигателями.The invention relates to hydraulic actuators for rotary drilling, placed in wells, and can be used for rotary drilling of horizontal horizontal oil well shafts with screw gerotor hydraulic motors.
Известен гидравлический забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него привод с ротором, а также шпиндель, установленный внутри корпуса шпинделя на осевой и радиальных опорах, снабженный долотом и соединенный приводным валом с ротором, корпусы двигателя и шпинделя соединены изогнутыми резьбовыми переводниками, а ротор и шпиндель соединены с приводным валом, снабженным ведущим и ведомым шарнирными узлами с осевыми опорами скольжения посредством резьбовых переходников, корпус шпинделя выполнен с поперечным разъемом между осевой и радиальной опорами со стороны долота, шпиндель выполнен с кольцевой канавкой в плоскости поперечного разъема корпуса шпинделя, в канавке установлено разъемное кольцо, диаметр которого превышает диаметр шпинделя, внутри корпуса шпинделя закреплены опорная втулка и кольцо-ловитель, а радиальная опора корпуса шпинделя со стороны долота выполнена в виде размещенной на съемной втулке и закрепленной внутри корпуса шпинделя упругоэластичной опоры скольжения, при этом расстояние между осевыми опорами приводного вала не превышает длины осевой опоры шпинделя (RU 2232859, 20.07.2004).A hydraulic downhole motor is known, comprising a hollow body, a drive with a rotor located inside it, and a spindle mounted inside the spindle body on axial and radial bearings, equipped with a chisel and connected by a drive shaft with a rotor, the motor and spindle bodies are connected by curved threaded adapters, and the rotor and the spindle are connected to the drive shaft, equipped with a leading and driven hinge assemblies with axial sliding bearings by means of threaded adapters, the spindle housing is made with a transverse connector between the axial and radial bearings on the bit side, the spindle is made with an annular groove in the plane of the transverse connector of the spindle housing, a split ring is installed in the groove, the diameter of which exceeds the diameter of the spindle, a support sleeve and a catcher ring are fixed inside the spindle housing, and a radial support of the spindle housing on the bit side, it is made in the form of an elastic-elastic sliding support mounted on a removable sleeve and fixed inside the spindle housing, while the distance between the axial bearings of the drive shaft is not pre yshaet axial length of the support spindle (RU 2232859, 20.07.2004).
Недостатком известного двигателя является выполнение вала шпинделя 6 с кольцевой канавкой 23, расположенной между нижней радиальной опорой 9 и осевой опорой 10, что ослабляет его поперечное сечение, увеличивает максимальные значения поперечных напряжений, возникающих от действия изгибающих моментов долота на вал шпинделя при использовании двигателя в управляемых компоновках низа бурильной колонны на участках изменения кривизны скважин.A disadvantage of the known engine is the execution of the spindle shaft 6 with an annular groove 23 located between the lower
Недостатками известного двигателя являются также ухудшение охлаждения нижней радиальной опоры скольжения прокачиваемым буровым раствором, неполная возможность увеличения ресурса и надежности шпинделя двигателя, снижения аварийности при подъеме забойного двигателя из скважин при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин, а также неполная возможность повышения точности проходки скважин и темпа набора параметров кривизны скважин, повышения проходимости, т.е. уменьшения сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны при использовании двигателя в управляемых компоновках низа бурильной колонны на участках изменения кривизны скважин.The disadvantages of the known engine are also the deterioration of the cooling of the lower radial slide bearings by the pumped drilling fluid, the incomplete possibility of increasing the resource and reliability of the engine spindle, reducing the accident rate when raising the downhole motor from the wells when drilling directional and horizontal wells, as well as the incomplete possibility of improving the accuracy of well drilling and the pace of a set of parameters of the curvature of the wells, increasing patency, i.e. reducing the resistance and stresses in the layout of the bottom of the drill string when using the engine in the controlled layout of the bottom of the drill string in areas of change in the curvature of the wells.
Известен героторный гидравлический двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор и установленный внутри статора ротор, а также шпиндель, включающий вал шпинделя, размещенный в опорах вращения в корпусе шпинделя и соединенный на входе приводным валом с ротором, а на выходе - с долотом, причем корпусы двигателя и шпинделя соединены изогнутым переводником с резьбами на его краях (RU 2162132, 20.01.2001).A known hydraulic rotor motor containing a hollow housing, a multi-start rotor mechanism located inside it, including a coaxially mounted stator and a rotor installed inside the stator, as well as a spindle, including a spindle shaft located in rotation bearings in the spindle housing and connected to the input shaft with a rotor by an input shaft, and at the exit, with a chisel, the motor and spindle housings being connected by a curved sub with threads at its edges (RU 2162132, 01.20.2001).
Недостатком известной конструкции является неполная возможность использования при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин вследствие того, что "корпус шпинделя со стороны его торца, направленного к долоту, имеет окружное ребро, охватывающее с зазором вал шпинделя, а вал шпинделя имеет окружной бурт, расположенный между опорой вращения и окружным ребром, при этом окружной бурт на валу шпинделя и окружное ребро в корпусе шпинделя выполнены по типу непрерывных, сопрягаемых между собой витков резьбы, направление свинчивания вала и корпуса шпинделя противоположно направлению вращения вала шпинделя".A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of using lateral horizontal oil well shafts during rotary drilling due to the fact that the "spindle body from the side of its end facing the bit has a circumferential rib covering the spindle shaft with a clearance, and the spindle shaft has a circumferential collar located between the rotation support and the circumferential rib, while the circumferential collar on the spindle shaft and the circumferential rib in the spindle housing are made as continuous, mating threads, the direction of inchivaniya spindle shaft and the housing is opposite the direction of rotation of the spindle shaft. "
Недостаток известной конструкции объясняется "вывинчиванием" разрушенной (срезанной) части полого вала 4 шпинделя с переходной втулкой 8 и долотом (не показанным) по резьбе 17 из резьбы 18 в окружном ребре 15 в корпусе шпинделя 6 при разрушении вала 4 шпинделя выше торца 16 вследствие того, что бурильные колонны при подъеме из скважин на буровых установках в Российской Федерации вращают вправо ротором бурового станка, например, 5000ЭУ относительно стола ротора, при этом долото и вал шпинделя безвозвратно теряются в скважине.The disadvantage of the known design is due to the "unscrewing" of the destroyed (cut) part of the hollow shaft 4 of the spindle with the
Другим недостатком известной конструкции является неполная возможность уменьшения расстояния от долота до нижней радиальной опоры скольжения ("вылет" долота), что не обеспечивает возможности увеличения ресурса и надежности шпиндельной секции, а также повышения точности проходки скважин.Another disadvantage of the known design is the incomplete ability to reduce the distance from the bit to the lower radial sliding support ("outreach" of the bit), which does not provide the possibility of increasing the resource and reliability of the spindle section, as well as improving the accuracy of well drilling.
Известен гидравлический забойный двигатель, содержащий корпус с размещенным внутри него ротором, выполненным с возможностью вращения, осуществляемого насосной подачей текучей среды, корпус шпинделя с размещенным внутри него валом шпинделя, установленным на осевой опоре, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника, а также на верхней и нижней радиальных опорах скольжения, резьбовой переводник, скрепленный с корпусами двигателя и шпинделя, при этом вал шпинделя содержит ловильный бурт, соединен приводным валом с ротором и скреплен с долотом, а на резьбе корпуса шпинделя закреплена гайка, выполненная с ловильным поясом, при этом вал шпинделя выполнен с центрирующим пояском и резьбой, расположенными между нижней радиальной опорой скольжения и выходной частью вала, предназначенной для крепления долота, ловильный бурт выполнен в ловильном кольце, установленном на центрирующем пояске вала шпинделя, на валу шпинделя установлена резьбовая втулка, закрепляющая ловильное кольцо, ловильный пояс гайки выполнен с пазами, ширина и диаметр которых превышают соответственно толщину в поперечном сечении и диаметр ловильного кольца, внутри гайки выполнена кольцевая полость, сообщающаяся с пазами ловильного пояса, а диаметр кольцевой полости превышает диаметр ловильного бурта в ловильном кольце (RU 2367761, 20.09.2009).A hydraulic downhole motor is known, comprising a housing with a rotor located inside it, rotatable by pumping fluid, a spindle housing with a spindle shaft located inside it, mounted on an axial support, made in the form of an axial-radial multi-row bearing, and also upper and lower radial sliding bearings, a threaded sub attached to the motor and spindle housings, the spindle shaft containing a fishing collar, connected to a rotor by a drive shaft ohm and fastened with a chisel, and a nut made with a fishing belt is fixed on the thread of the spindle body, while the spindle shaft is made with a centering belt and a thread located between the lower radial sliding support and the output part of the shaft intended for fastening the bit, the fishing collar is made in a fishing ring mounted on the centering belt of the spindle shaft, a threaded sleeve is installed on the spindle shaft that secures the fishing ring, the nut fishing belt is made with grooves whose width and diameter exceed the corresponding etstvenno cross-sectional thickness and diameter of the picker ring nut inside an annular cavity communicating with the slots picker belt, and the diameter of the annular cavity exceeds the diameter of the picker in the picker shoulder ring (RU 2367761, 20.09.2009).
Недостатком известной конструкции является неполная возможность уменьшения расстояния от долота до нижней радиальной опоры скольжения ("вылет" долота), что отрицательно сказывается на ресурсе опорного узла, а также неполная возможность снижения аварийности при подъеме забойного двигателя с колонной бурильных труб из боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин, повышения точности проходки и темпа набора параметров кривизны скважин, а также улучшения проходимости, т.е. уменьшения сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны при использовании двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны на участках изменения кривизны скважин.A disadvantage of the known design is the incomplete ability to reduce the distance from the bit to the lower radial sliding support ("outreach" of the bit), which negatively affects the resource of the support unit, as well as the incomplete ability to reduce accident rate when lifting a downhole motor with a string of drill pipes from horizontal horizontal oil well bores , improving the accuracy of penetration and the pace of a set of parameters of well curvature, as well as improving patency, i.e. reducing the resistance and stresses in the layout of the bottom of the drill string when using the engine in a horizontal controlled layout of the bottom of the drill string in areas of change in the curvature of the wells.
Известен гидравлический забойный двигатель с алмазной опорой скольжения, содержащий корпус двигателя с размещенным внутри него ротором, а также корпус шпинделя с размещенным внутри него валом, установленным на радиальных и осевой опорах скольжения, вал шпинделя соединен приводным валом с ротором двигателя и скреплен с долотом, часть текучей среды прокачивается через радиальные и осевую опоры скольжения, а осевая опора выполнена в виде двух пар роторных и статорных колец с закрепленным в каждом из них кольцевым рядом упорных модулей, статорные кольца скреплены с корпусом шпинделя, роторные кольца скреплены с валом шпинделя, а каждый упорный модуль содержит слой поликристаллических алмазов на торце, обращенном к торцам смежных модулей, и поочередно контактирует с одним или двумя торцами смежных модулей (US 4620601, Nov.4, 1986).A hydraulic downhole motor with a diamond sliding support is known, comprising a motor housing with a rotor located inside it, as well as a spindle housing with a shaft located inside it mounted on radial and axial sliding bearings, the spindle shaft is connected by a drive shaft to the motor rotor and fastened to the bit, part fluid is pumped through radial and axial sliding bearings, and the axial bearing is made in the form of two pairs of rotor and stator rings with an annular row of thrust modules fixed in each of them, the torus rings are bonded to the spindle housing, the rotor rings are bonded to the spindle shaft, and each thrust module contains a layer of polycrystalline diamonds at the end facing the ends of adjacent modules and alternately contacts one or two ends of adjacent modules (US 4620601, Nov.4, 1986 )
Недостатком известной конструкции является выполнение вала шпинделя без ловильного бурта, а ниппеля - без ловильного пояса, что исключает возможность подъема с колонной бурильных труб из боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин при разрушении вала шпинделя.A disadvantage of the known design is the execution of the spindle shaft without a fishing collar, and the nipple without a fishing belt, which eliminates the possibility of lifting with a string of drill pipes from the horizontal lateral oil shafts when the spindle shaft is destroyed.
Наиболее близким к заявляемой конструкции является гидравлический забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него героторный механизм, включающий соосно расположенный в корпусе статор и установленный внутри статора ротор, а также 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 с долотом, регулируемый переводник, установленный между героторным механизмом и корпусом шпиндельной секции, при этом двигатель снабжен верхним противоаварийным устройством, состоящим из вала, упора и гайки, и нижним противоаварийным устройством, выполненным в виде фигурной втулки, верхнее противоаварийное устройство соединено с ротором героторного механизма, а нижнее противоаварийное устройство установлено на валу шпиндельной секции и расположено между внутренней втулкой нижней радиальной опоры и осевым подшипником, вал шпиндельной секции имеет окружной бурт, а фигурная втулка - внутренний и наружный окружные бурты, при этом 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 нижнего переводника, при этом наружная втулка нижней радиальной опоры крепится к корпусу нижнего переводника таким образом, что крайние торцовые поверхности радиальной опоры и корпуса нижнего переводника совпадают (RU 2299302, 20.05.2007).Closest to the claimed design is a downhole motor containing a hollow body, a gerotor mechanism located inside it, including a stator coaxially located in the body and a rotor installed inside the stator, as well as a spindle section, including a shaft with an axial bearing, located in the upper and lower radial bearings consisting of outer and inner bushings and housed in the housing of the spindle section, connected at the input by a drive shaft with a rotor, and at the output - a lower sub with a chisel, adjustable a movable sub mounted between the gerotor mechanism and the housing of the spindle section, while the engine is equipped with an upper emergency device consisting of a shaft, a stop and a nut, and a lower emergency device made in the form of a figured sleeve, the upper emergency device is connected to the rotor of the gerotor mechanism, and the lower an emergency device is mounted on the shaft of the spindle section and is located between the inner sleeve of the lower radial support and the axial bearing, the shaft of the spindle section has circumferential collar, and the figured sleeve - the inner and outer circumferential collars, while the circumferential collar of the spindle shaft shaft and the inner collar of the curly sleeve are made in the form of a screw thread with a direction opposite to the rotation of the spindle section shaft, with the possibility of stopping the circular collar of the spindle section shaft in the inner collar of the figured sleeve, and the outer shoulder of the figured sleeve abuts against the thrust end of the lower sub, while the outer sleeve of the lower radial support is attached to the case of the lower sub so that the extreme torus The core surfaces of the radial support and the lower sub body are the same (RU 2299302, 05.20.2007).
Недостатками известного гидравлического забойного двигателя являются неполная возможность снижения аварийности при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин, по существу, при подъеме с вращением бурильной колонны с долотом при разрушении вала шпиндельной секции, неполная возможность увеличения ресурса и надежности двигателя, повышения точности проходки скважин и темпа набора параметров кривизны скважин, а также повышения проходимости, т.е. уменьшения сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны.The disadvantages of the known downhole hydraulic motor are the incomplete ability to reduce accidents during rotary drilling of horizontal lateral oil shafts, essentially when lifting with rotation of the drill string with a bit when breaking the shaft of the spindle section, the incomplete possibility of increasing the resource and reliability of the engine, improving the accuracy of well drilling and pace a set of parameters of well curvature, as well as increasing patency, i.e. reduce resistance and stress in the layout of the bottom of the drill string.
Основной недостаток известной конструкции объясняется тем, что "окружной бурт вала шпиндельной секции и внутренний бурт фигурной втулки выполнены в виде винтовой нарезки с направлением, обратным вращению вала шпиндельной секции", вследствие этого направление винтовой нарезки наружного бурта фигурной втулки нижнего противоаварийного устройства, установленного на валу шпиндельной секции и расположенного между внутренней втулкой нижней радиальной опоры и осевым подшипником, не совпадает с направлением вращения бурильной колонны с двигателем и долотом при подъеме из скважины.The main disadvantage of the known construction is explained by the fact that "the circumferential collar of the shaft of the spindle section and the inner collar of the figured sleeve are made in the form of a screw thread with the direction opposite to the rotation of the shaft of the spindle section", as a result of which the direction of the screw thread of the outer collar of the figured sleeve of the lower anti-emergency device mounted on the shaft spindle section and located between the inner sleeve of the lower radial support and the axial bearing, does not coincide with the direction of rotation of the drill string with two a digger and a chisel when lifting from a well.
Бурильные колонны при подъеме из скважин на буровых установках в Российской Федерации при роторном бурении нефтяных скважин винтовыми героторными гидравлическими двигателями вращают ротором бурового станка, например, 5000ЭУ вправо (правые резьбы труб бурильной колонны), вследствие этого в известной конструкции происходит отворачивание разрушенной части полого вала 4 шпиндельной секции с переходной втулкой 8 и долотом (не показанным) по резьбе 17 из резьбы 18 в окружном ребре 15 в корпусе 6 шпиндельной секции при разрушении вала 4 шпиндельной секции выше торца 16, а разрушенная часть вала шпиндельной секции и долото безвозвратно теряются в скважине.Drill strings when lifting from wells at drilling rigs in the Russian Federation during rotary drilling of oil wells with rotary gerotor hydraulic motors rotate the rotor of the drill rig, for example, 5000EU to the right (the right threads of the drill string), as a result of this, in the known construction, the damaged part of the hollow shaft 4 is turned away spindle section with a
Другим недостатком известной конструкции является расположение резьбы и кольцевой канавки (концентраторов напряжений) на валу шпиндельной секции (на диаметре, меньшем диаметра внутренней втулки нижней радиальной опоры) между осевой и нижней радиальной опорами (в опасном сечении), которые ослабляют вал шпиндельной секции, уменьшают прочность и усталостную выносливость вала от действия максимальных значений поперечных напряжений, возникающих от изгибающих моментов долота на валу шпиндельной секции при прохождении через радиусные участки ствола скважины, а также при износе подшипников осевой опоры (допускается осевой люфт вала шпиндельной секции, например, до 5,5 мм).Another disadvantage of the known design is the location of the thread and the annular groove (stress concentrators) on the shaft of the spindle section (on a diameter smaller than the diameter of the inner sleeve of the lower radial support) between the axial and lower radial bearings (in a dangerous section), which weaken the shaft of the spindle section, reduce strength and fatigue endurance of the shaft from the action of the maximum values of transverse stresses arising from the bending moments of the bit on the shaft of the spindle section when passing through the radius borehole shaft, as well as when the bearings of the axial support are worn (axial play of the shaft of the spindle section is allowed, for example, up to 5.5 mm).
Такое выполнение противоаварийного устройства увеличивает коэффициент напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению), повышает вероятность разрушения вала шпиндельной секции между осевой и нижней радиальной опорами, а при разрушении вала шпиндельной секции по кольцевому поясу "а" долото и вал безвозвратно теряются в скважине.This embodiment of the emergency device increases the bending stress coefficient (Stress ratio, the ratio of the changing voltage amplitude to the average voltage), increases the likelihood of destruction of the shaft of the spindle section between the axial and lower radial bearings, and when the shaft of the spindle section is destroyed in the annular belt "a" the bit and shaft irretrievably lost in the well.
Другим недостатком известной конструкции является выполнение фигурной втулки 24 с внутренним 27 и наружным 28 окружными ловильными буртами, что увеличивает диаметр шпиндельной секции или уменьшает прочность ловильных буртов и опасного сечения вала шпиндельной секции при расположении противоаварийного устройства между внутренней втулкой нижней радиальной опоры и осевым подшипником: кольцевого пояса "а" между поясом "в" и нижней радиальной опорой скольжения 9.Another disadvantage of the known design is the implementation of the figured
Это объясняется необходимостью двойного "перекрытия" (требуется минимальное перекрытие 4÷5 мм) ловильных буртов: окружного бурта "в" вала шпиндельной секции и внутреннего бурта 27 фигурной втулки 24, а также "перекрытия" окружного бурта 28 фигурной втулки 24 относительно торца 29 и внутреннего диаметра корпуса нижнего переводника 30.This is explained by the need for double "overlapping" (minimum overlap of 4 ÷ 5 mm is required) of fishing collars: a circular collar "in" the spindle shaft shaft and inner collar 27 of the figured
Ресурс и надежность шпиндельной секции определяются износом осевой опоры вала шпиндельной секции, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника, (допускается осевой люфт вала шпиндельной секции, например, до 5,5 мм), а также износом нижней радиальной опоры скольжения, (допускается радиальный люфт вала шпиндельной секции, например, не более 1,55 мм), а при превышении радиального люфта вала шпиндельной секции в нижней радиальной опоре не допускается бурение боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин.The life and reliability of the spindle section are determined by the wear of the axial support of the shaft of the spindle section, made in the form of a thrust-radial multi-row bearing, (axial play of the shaft of the spindle section, for example, up to 5.5 mm is allowed), as well as the wear of the lower radial sliding support, (radial is allowed backlash of the shaft of the spindle section, for example, not more than 1.55 mm), and if the radial backlash of the shaft of the spindle section in the lower radial support is exceeded, drilling of horizontal lateral oil shafts is not allowed.
Недостатки известной конструкции объясняются также большим значением коэффициента напряжения в радиальных опорах скольжения и в упорно-радиальном многорядном подшипнике вала шпиндельной секции (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению), по существу, равного (5,4÷7,8), а также большой вероятностью возникновения резонансных вибраций и "прихвата" при действии максимальной осевой и радиальных нагрузок (от долота) в изогнутой колонне бурильных труб, при изменении знака осевой нагрузки, действующей на упорно-радиальный многорядный подшипник.The disadvantages of the known design are also explained by the large value of the stress coefficient in the radial sliding bearings and in the thrust-radial multi-row bearing of the shaft of the spindle section (Stress ratio, the ratio of the changing voltage amplitude to the average voltage), essentially equal to (5.4 ÷ 7.8), as well as the high probability of resonance vibrations and “sticking” under the action of maximum axial and radial loads (from the bit) in a curved drill pipe string, when the sign of the axial load acting on the thrust dially multi-row bearing.
Техническим результатом изобретения является снижение аварийности при использовании гидравлического забойного двигателя в компоновке низа бурильной колонны для роторного бурения боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин, увеличение ресурса и надежности двигателя, повышение точности проходки скважин и темпа набора параметров кривизны скважин, а также повышение проходимости, т.е. уменьшение сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны за счет жесткого скрепления вала шпиндельной секции и ловильной втулки нижнего ловильного устройства между собой с помощью общей резьбы с обеспечением натяга по торцам упорного кольца, расположенного между торцами ловильной втулки и внутренней втулки нижней радиальной опоры скольжения, а также за счет того, что направление свинчивания резьбы вала шпиндельной секции и ловильной втулки нижнего ловильного устройства совпадает с направлением вращения бурильной колонны при подъеме из скважины.The technical result of the invention is to reduce the accident rate when using a downhole hydraulic motor in the layout of the bottom of the drill string for rotary drilling of horizontal lateral oil wells, increasing the resource and reliability of the engine, increasing the accuracy of well penetration and the rate of set of parameters of the curvature of the wells, as well as increasing patency, i.e. . reducing the resistance and stresses in the layout of the bottom of the drill string due to the rigid fastening of the shaft of the spindle section and the fishing sleeve of the lower fishing device to each other using a common thread, ensuring an interference fit at the ends of the thrust ring located between the ends of the fishing sleeve and the inner sleeve of the lower radial sliding support, and also due to the fact that the direction of make-up of the thread of the shaft of the spindle section and the fishing sleeve of the lower fishing device coincides with the direction of rotation of the drill Lonna during lifting of the well.
Этот технический результат достигается тем, что в гидравлическом забойном двигателе, который в процессе эксплуатации может использоваться в бурильной колонне для роторного бурения, содержащем полый корпус, размещенный внутри него героторный винтовой механизм, включающий соосно расположенный в корпусе статор и установленный внутри статора ротор, вращение которого осуществляется насосной подачей текучей среды, шпиндельную секцию, включающую вал, установленный на осевой опоре, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника, а также на верхней и нижней радиальных опорах скольжения, состоящих из наружной и внутренней втулок, размещенных в корпусе шпиндельной секции, и соответственно, на валу шпиндельной секции, вал шпиндельной секции скреплен на входе приводным валом с ротором, а на выходе скреплен с долотом, двигатель снабжен верхним ловильным устройством, состоящим из вала, упора и гайки, и нижним ловильным устройством, выполненным в виде ловильной втулки с наружным ловильным буртом, упорного кольца и нижнего резьбового переводника с внутренним ловильным буртом, верхнее ловильное устройство скреплено с верхней частью ротора героторного винтового механизма, а нижнее ловильное устройство установлено на валу шпиндельной секции между внутренней втулкой нижней радиальной опоры и осевой опорой, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника, согласно изобретению вал шпиндельной секции и ловильная втулка нижнего ловильного устройства с наружным ловильным буртом жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы с возможностью обеспечения натяга по торцам упорного кольца, расположенного между торцами ловильной втулки и внутренней втулки нижней радиальной опоры скольжения, при этом направление свинчивания резьбы вала шпиндельной секции и ловильной втулки нижнего ловильного устройства совпадает с направлением вращения бурильной колонны при подъеме из скважины.This technical result is achieved in that in a hydraulic downhole motor, which during operation can be used in a rotary drill string containing a hollow body, a gerotor screw mechanism located inside it, including a stator coaxially located in the body and a rotor installed inside the stator, the rotation of which is carried out by pumping a fluid medium, a spindle section including a shaft mounted on an axial support, made in the form of a radial thrust bearing and on the upper and lower radial sliding bearings, consisting of the outer and inner bushings located in the housing of the spindle section, and accordingly, on the shaft of the spindle section, the spindle section shaft is fastened at the inlet by a drive shaft with a rotor, and at the output is fastened with a bit , the engine is equipped with an upper fishing device, consisting of a shaft, a stop and a nut, and a lower fishing device, made in the form of a fishing sleeve with an external fishing collar, a thrust ring and a lower threaded sub with an internal fishing m collar, the upper fishing device is attached to the upper part of the rotor of the gerotor screw mechanism, and the lower fishing device is mounted on the shaft of the spindle section between the inner sleeve of the lower radial support and the axial support, made in the form of a thrust-radial multi-row bearing, according to the invention, the shaft of the spindle section and fishing the sleeve of the lower fishing device with an external fishing collar is rigidly fastened together using a common thread with the possibility of providing an interference fit at the ends of the thrust ring Disposed between the ends of a fishing sleeve and the inner sleeve bottom radial sliding bearing, wherein the screwing direction of the shaft section and the thread of the spindle sleeve of the lower a fishing picker coincides with the direction of rotation of the drill string from the borehole while lifting.
Диаметр Д внутреннего ловильного пояса в нижнем резьбовом переводнике и наружный диаметр Д1 ловильного бурта ловильной втулки нижнего ловильного устройства связаны соотношением: Д=Д1-(0,03÷0,05)Д.The diameter D of the inner fishing belt in the lower threaded sub and the outer diameter D 1 of the fishing collar of the fishing sleeve of the lower fishing device are related by the ratio: D = D 1 - (0.03 ÷ 0.05) D.
Упорное кольцо нижней радиальной опоры скольжения выполнено с наружным буртом, контактирующим с внутренней втулкой нижней радиальной опоры скольжения, при этом диаметр наружного бурта упорного кольца не превышает наружный диаметр внутренней втулки нижней радиальной опоры скольжения.The thrust ring of the lower radial sliding support is made with an outer collar in contact with the inner sleeve of the lower radial sliding support, while the diameter of the outer collar of the thrust ring does not exceed the outer diameter of the inner sleeve of the lower radial sliding support.
Наружная втулка нижней радиальной опоры скольжения и нижний резьбовой переводник выполнены в виде единой конструкции с пластинами из твердого сплава, при этом пластины из твердого сплава установлены во внутренней расточке нижнего резьбового переводника и скреплены между собой пропиткой твердого сплава компонентами связки-припоя.The outer sleeve of the lower radial sliding support and the lower threaded sub are made in the form of a single design with hard alloy plates, while the hard alloy plates are installed in the inner bore of the lower threaded sub and fastened together by impregnation of the hard alloy with solder-binder components.
Расплавленный порошок связки-припоя для крепления пластин из твердого сплава в нижнем резьбовом переводнике содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Ni 32÷47, Fe 2, Cr 7÷14, Si 2, WC остальное.The molten ligament-solder powder for fixing carbide plates in the lower threaded sub contains components in the following ratio, wt.%:
Выполнение гидравлического забойного двигателя таким образом, что вал шпиндельной секции и ловильная втулка нижнего ловильного устройства с наружным ловильным буртом жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы с возможностью обеспечения натяга по торцам упорного кольца, расположенного между торцами ловильной втулки и внутренней втулки нижней радиальной опоры скольжения, при этом направление свинчивания резьбы вала шпиндельной секции и ловильной втулки нижнего ловильного устройства совпадает с направлением вращения бурильной колонны при подъеме из скважины, обеспечивает снижение аварийности при использовании гидравлического забойного двигателя при подъеме с вращением бурильной колонны с долотом из боковых стволов скважин при разрушении вала шпинделя, повышает ресурс и надежность двигателя, точность проходки скважин и темп набора параметров кривизны скважин, а также обеспечивает повышение проходимости, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин при износе подшипников осевой опоры шпиндельной секции, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника, для которого допускается осевой люфт вала шпиндельной секции, например, до 5,5 мм.The execution of the hydraulic downhole motor in such a way that the shaft of the spindle section and the fishing sleeve of the lower fishing device with the external fishing collar are rigidly fastened together using a common thread with the possibility of tightness at the ends of the thrust ring located between the ends of the fishing sleeve and the inner sleeve of the lower radial sliding support while the direction of screwing the threads of the shaft of the spindle section and the fishing sleeve of the lower fishing device coincides with the direction of rotation of the drill of the casing when lifting from the well, reduces the accident rate when using the hydraulic downhole motor when lifting with rotation of the drill string with a bit from the side of the well bore when the spindle shaft is destroyed, increases the resource and reliability of the engine, the accuracy of the penetration of the wells and the rate of set of parameters of the curvature of the wells, and provides increased cross-country ability, i.e. reduces the resistance and stress during rotary drilling of horizontal lateral oil well bores when the bearings of the axial support of the spindle section wear, made in the form of an axial-radial multi-row bearing, for which axial play of the shaft of the spindle section is allowed, for example, to 5.5 mm.
Такое выполнение шпиндельной секции гидравлического забойного двигателя уменьшает значение коэффициента напряжения в радиальных опорах скольжения и в упорно-радиальном многорядном подшипнике вала шпиндельной секции (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению), по существу, равного (3,1÷4,5), снижает вероятность возникновения резонансных вибраций, "прихвата" при действии максимальной осевой и радиальных нагрузок (от долота) в изогнутой колонне бурильных труб, при изменении знака осевой нагрузки, действующей на упорно-радиальный многорядный подшипник, при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин, а при разрушении вала шпиндельной секции долото и вал шпиндельной секции беспрепятственно поднимаются из скважины с правым вращением колонны бурильных труб.This embodiment of the spindle section of the hydraulic downhole motor reduces the stress coefficient in the radial sliding bearings and in the thrust radial multi-row bearing of the shaft of the spindle section (Stress ratio, the ratio of the changing voltage amplitude to the average voltage), essentially equal to (3.1 ÷ 4.5 ), reduces the likelihood of resonant vibrations, “sticking” under the action of maximum axial and radial loads (from the bit) in a curved drill pipe string, when the sign of the axial load changes, the current th on a thrust-radial multi-row bearing, during rotary drilling of horizontal lateral oil shafts, and when the shaft of the spindle section is destroyed, the bit and shaft of the spindle section freely rise from the well with the right rotation of the drill pipe string.
Выполнение гидравлического забойного двигателя таким образом, что диаметр Д внутреннего ловильного пояса, закрепленного в корпусе шпиндельной секции нижнего резьбового переводника, и наружный диаметр Д1 ловильного бурта ловильной втулки нижнего ловильного устройства связаны соотношением: Д=Д1-(0,03÷0,05)Д, обеспечивает минимальное "перекрытие" ловильного пояса в ловильной втулке над ловильным буртом нижнего резьбового переводника, надежное удержание оборванного вала шпиндельной секции с долотом при заданных наружных диаметрах резьбового соединения корпуса шпиндельной секции и нижнего резьбового переводника, предотвращает срез и смятие ловильного бурта в ловильной втулке.The performance of the hydraulic downhole motor in such a way that the diameter D of the inner fishing belt fixed in the housing of the spindle section of the lower threaded sub and the outer diameter D 1 of the fishing collar of the fishing sleeve of the lower fishing device are related by the ratio: D = D 1 - (0.03 ÷ 0, 05) D, provides minimal "overlap" of the fishing belt in the fishing sleeve above the fishing collar of the lower threaded sub, reliable retention of the ragged shaft of the spindle section with a chisel at given external diameters of the threads compound of the spindle housing and the lower section of the threaded sub, slice and prevents collapse of the picker in a fishing collar sleeve.
Выполнение гидравлического забойного двигателя таким образом, что упорное кольцо выполнено с наружным буртом, контактирующим с внутренней втулкой нижней радиальной опоры скольжения, при этом максимальный диаметр наружного бурта упорного кольца не превышает наружный диаметр внутренней втулки нижней радиальной опоры скольжения, упрощает замену и ремонт узлов подшипников осевой и радиальных опор при выработке ресурса, уменьшает максимальные значения поперечных напряжений, возникающих от изгиба вала шпиндельной секции с долотом, и вероятность разрушения вала шпиндельной секции в зоне между осевой и нижней радиальной опорами шпиндельной секции, а также повышает прочность и усталостную выносливость общего резьбового соединения вала шпиндельной секции с ловильной втулкой при прохождении через радиусные участки ствола скважины в условиях трения и вращения в стволе скважины.The execution of the hydraulic downhole motor in such a way that the thrust ring is made with an outer collar in contact with the inner sleeve of the lower radial sliding support, while the maximum diameter of the outer collar of the thrust ring does not exceed the outer diameter of the inner sleeve of the lower radial sliding support, simplifies the replacement and repair of axial bearing assemblies and radial bearings during the development of the resource, reduces the maximum values of transverse stresses arising from the bending of the shaft of the spindle section with a bit, and yatnost fracture shaft spindle section in the zone between the center and bottom radial supports the spindle section and also increases the strength and fatigue endurance common shaft threaded joint spindle section with a fishing sleeve when passing through the radius portions of the borehole in a friction and rotation in the wellbore.
Выполнение гидравлического забойного двигателя таким образом, что наружная втулка нижней радиальной опоры скольжения и нижний резьбовой переводник выполнены в виде единой конструкции с пластинами из твердого сплава, при этом пластины из твердого сплава установлены во внутренней расточке нижнего резьбового переводника и скреплены между собой пропиткой твердого сплава компонентами связки-припоя, при этом расплавленный порошок связки-припоя для крепления пластин из твердого сплава в нижнем резьбовом переводнике содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Ni 32÷47, Fe 2, Cr 7÷14, Si 2, WC остальное, повышает ресурс и надежность двигателя, точность проходки скважин и темп набора параметров кривизны скважин, а также обеспечивает повышение проходимости, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин, по существу, при износе нижней радиальной опоры скольжения, для которой допускается радиальный люфт вала шпиндельной секции, например, не более 1,55 мм, а при превышении радиального люфта вала шпиндельной секции в нижней радиальной опоре не допускается бурение боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин.The execution of the hydraulic downhole motor in such a way that the outer sleeve of the lower radial sliding support and the lower threaded sub is made in the form of a single design with hard alloy plates, while the hard alloy plates are installed in the inner bore of the lower threaded sub and fastened together by impregnation of the hard alloy with components ligament-solder, while the molten powder of the ligament-solder for mounting plates of hard alloy in the lower threaded sub contains components in the following ratio, wt.%: Ni 32 ÷ 47, Fe 2,
Этот технический результат обеспечивает также использование долота одного диаметра в двух смежных размерах компоновки низа бурильной колонны, хотя увеличение наружного диаметра корпуса в нижней части шпинделя требует перехода на больший диаметр долота.This technical result also provides the use of a bit of the same diameter in two adjacent sizes of the layout of the bottom of the drill string, although increasing the outer diameter of the housing in the lower part of the spindle requires a transition to a larger diameter of the bit.
Ниже представлен героторный винтовой гидравлический двигатель ДРУ1-73РС с укороченной шпиндельной секцией, регулятором угла, долотом, верхним и нижним скважинными ловителями, используемый для роторного бурения боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин.The following is a DRU1-73RS gerotor screw hydraulic motor with a shortened spindle section, angle adjuster, chisel, upper and lower borehole catchers, used for rotary drilling of horizontal lateral oil shafts.
На фиг.1 показан продольный разрез героторного винтового гидравлического двигателя со шпиндельной секцией, регулятором угла, верхним и нижним скважинными ловителями и долотом.Figure 1 shows a longitudinal section of a gerotor screw hydraulic motor with a spindle section, an angle adjuster, upper and lower downhole catchers and a chisel.
На фиг.2 показан элемент I на фиг.1 нижнего ловильного устройства шпиндельной секции.Figure 2 shows the element I in figure 1 of the lower fishing device of the spindle section.
Гидравлический забойный двигатель содержит полый корпус 1 с закрепленной внутри него обкладкой из эластомера 2 и размещенным в обкладке 2 корпуса 1 винтовым многозаходным ротором 3, планетарно-роторное вращение ротора 3 осуществляется насосной подачей текучей среды 4, корпус 5 шпиндельной секции 6 с размещенным внутри него валом 7 шпиндельной секции 6, установленным на осевой опоре 8, выполненной в виде упорно-радиального многорядного шарикового подшипника 9, а также на верхней 10 и нижней 11 радиальных опорах скольжения, состоящих из наружной втулки 12 и внутренней втулки 13 верхней радиальной опоры 10 скольжения, и соответственно, из нижнего резьбового переводника 14 и внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения, размещенных соответственно, в корпусе 5 шпиндельной секции 6, в нижнем резьбовом переводнике 14 и на валу 7 шпиндельной секции 6, показано на фиг.1, 2.The downhole hydraulic motor comprises a hollow housing 1 with an elastomer cover 2 fixed inside it and a multi-helical rotor rotor 3 located in the housing cover 2, the planetary-rotor rotation of the rotor 3 is carried out by pumping fluid 4, the
Вал 7 шпиндельной секции 6 скреплен на входе 16 приводным (карданным) валом 17 с ротором 3 при помощи резьбового соединения 18 с выходным корпусом 19 карданного вала 17, а при помощи резьбового соединения 20 входной корпус 21 карданного вала 17 скреплен с выходной частью 22 ротора 3, при этом на выходе 23 вал 7 шпиндельной секции 6 скреплен с долотом 24 при помощи резьбового соединения 25, показано на фиг.1, 2.The
Двигатель снабжен верхним ловильным устройством 26, состоящим из вала 27, упора 28 и гайки 29 и снабжен нижним, ловильным устройством 30, выполненным в виде ловильной втулки 31 с ловильным буртом 32 и упорного кольца 33, при этом верхнее ловильное устройство 26 жестко скреплено при помощи резьбы 34 с верхней частью 35 ротора 3 героторного винтового механизма, а нижнее ловильное устройство 30 установлено на валу 7 шпиндельной секции 6 между внутренней втулкой 15 нижней радиальной опоры 11 и осевой опорой 8, выполненной в виде упорно-радиального многорядного подшипника 9, показано на фиг.1, 2.The engine is equipped with an upper fishing device 26, consisting of a shaft 27, a stop 28 and a nut 29 and is equipped with a
Кроме того, на фиг.1, 2 показано: поз.36 - дополнительное упорное кольцо, расположенное между торцом 37 внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 и торцом 38 вала 7 шпиндельной секции 6; поз.39 - пластины из твердого сплава, скрепленные пропиткой твердого сплава компонентами связки-припоя в нижнем резьбовом переводнике 14, при этом наружная втулка нижней радиальной опоры скольжения и нижний резьбовой переводник 14 выполнены в виде единой конструкции с пластинами из твердого сплава; поз.40 - пластины из твердого сплава, скрепленные пропиткой твердого сплава компонентами связки-припоя во внутренней втулке 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения.In addition, figure 1, 2 shows: pos.36 - additional thrust ring located between the
Твердость пластин 39, 40, например, из твердого сплава карбид вольфрама-кобальт, составляет (89÷92) HRA, толщина пластин составляет (2,5 ±0,5) мм, расплавленный порошок связки-припоя для крепления пластин 39, 40 из твердого сплава содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Ni 32÷47, Fe 2, Cr 7÷14, Si 2, WC остальное, твердость материала, образованного пропиткой твердого сплава компонентами связки-припоя, составляет (52÷65) HRCэ, показано на фиг.1, 2.The hardness of the
Вал 7 шпиндельной секции 6 и ловильная втулка 31 с ловильным буртом 32 нижнего ловильного устройства 30 жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы 41 с возможностью обеспечения натяга 0,13÷0,33 мм по торцам 42, 43 упорного кольца 33, расположенного между торцом 44 ловильной втулки 31 и торцом 45 внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения, при этом направление свинчивания резьбы 41 вала 7 шпиндельной секции 6 и ловильной втулки 31 нижнего ловильного устройства 30 совпадает с направлением вращения бурильной колонны (на фиг.1 не показанной) при подъеме из скважины, показано на фиг.1, 2.The
Упорное кольцо 33 выполнено с наружным буртом 46, контактирующим при помощи торца 42 наружного бурта 46 с торцом 45 внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения, при этом максимальный диаметр 47 наружного бурта 46 упорного кольца 33 равен наружному диаметру 48 внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения, показано на фиг.2.The
Диаметр 49, Д внутреннего ловильного пояса, закрепленного в корпусе 5 шпиндельной секции 6 нижнего резьбового переводника 14, и наружный диаметр 50, Д1 ловильного бурта 32 ловильной втулки 31 нижнего ловильного устройства 30 связаны соотношением: Д=Д1-(0,03÷0,05)Д, показано на фиг.2.The
Кроме того, поз.51 - регулятор угла перекоса героторного винтового гидравлического двигателя, содержащий полый кривой вал 52 с наружными шлицами и резьбами на его краях, зубчатую муфту 53 с внутренними продольными шлицевыми пазами и внутренними прямоугольными зубьями на торце, установленную на наружных продольных шлицах полого кривого вала 52, прямой переводник 54 и кривой переводник 55, несоосно расположенные между собой (под углом перекоса до 3°), показано на фиг.1.In addition, item 51 is a skew angle regulator of a gerotor screw hydraulic motor, comprising a hollow curved shaft 52 with external splines and threads at its edges, a gear coupling 53 with internal longitudinal spline grooves and internal rectangular teeth mounted on the end face mounted on the external longitudinal splines of the hollow a curved shaft 52, a straight sub 54 and a curve sub 55, misaligned between each other (at an angle of skew of up to 3 °), shown in figure 1.
Гидравлический забойный двигатель работает следующим образом: поток бурового раствора 4 под давлением по колонне бурильных труб подают насосом буровой установки в многозаходные винтовые (шлюзовые) камеры между зубьями винтового многозаходного ротора 3 и винтовыми зубьями обкладки 2 из эластомера (поперечное сечение зубьев и обкладки не показано), при этом поток бурового раствора 4 образует область высокого давления и момент от гидравлических сил, который приводит в планетарно-роторное вращение ротор 3 внутри эластомерной обкладки 2, закрепленной в корпусе 1.The downhole hydraulic motor operates as follows: the mud flow 4 under pressure through the drill pipe string is pumped by the drilling rig pump into the multi-start screw (lock) chambers between the teeth of the multi-start rotor screw 3 and the helical teeth of the elastomer plate 2 (the cross section of the teeth and lining is not shown) while the flow of drilling fluid 4 forms a region of high pressure and a moment from hydraulic forces, which leads to planetary rotor rotation of the rotor 3 inside the elastomeric plate 2, closed insulated in the housing 1.
Винтовые многозаходные камеры между винтовыми зубьями ротора 3 и винтовыми зубьями эластомерной обкладки 2 имеют переменный объем и периодически перемещаются по потоку бурового раствора 4, который имеет плотность до 1500 кг/м3, содержит до 1% песка и до 10% нефтепродуктов.Multiple helical chambers between the helical teeth of the rotor 3 and the helical teeth of the elastomeric plate 2 have a variable volume and periodically move along the flow of the drilling fluid 4, which has a density of up to 1500 kg / m 3 , contains up to 1% sand and up to 10% of oil products.
Планетарно-роторное вращение винтового ротора 3 внутри обкладки 2, закрепленной в корпусе 1, передает крутящий момент (в противоположном направлении) через карданный вал 17, вал 7 шпиндельной секции 6 на долото 24, осуществляя бурение скважины, при этом для предотвращения прихватов одновременно осуществляют вращение бурильной колонны в скважине ротором бурового станка, например, 5000ЭУ вправо, частота вращения бурильной колонны 10÷20 об/мин.The planetary-rotor rotation of the screw rotor 3 inside the plate 2, mounted in the housing 1, transmits torque (in the opposite direction) through the driveshaft 17, the
В режиме максимальной мощности частота вращения вала 7 шпиндельной секции 6 и долота 24 составляет 110÷310 об/мин, момент силы на валу 7 шпиндельной секции 6 составляет 65 кгс·м, перепад давления (межвиткового, на зубьях эластомерной обкладки 2) в режиме максимальной мощности составляет 64 кгс/см2, максимально допустимая осевая нагрузка на долото 24 составляет 5000 кгс.In the maximum power mode, the rotational speed of the
На месторождениях Западной и Восточной Сибири при помощи героторных винтовых гидравлических двигателей ДРУ1-73РС, ДРУ2-172РС, ДРУ2-172РС, ДРУ2-195РС, ДРУ2-195РС и бурового станка 5000ЭУ были пробурены десятки сложных скважин глубиной 3500÷4500 метров, затем вырезаны окна в обсадных колоннах при помощи фрезеров-райберов и пробурены боковые горизонтальные стволы длиной 350÷450 метров через окна в обсадных колоннах для добычи нефти.In the fields of Western and Eastern Siberia, using DRU1-73RS, DRU2-172RS, DRU2-172RS, DRU2-195RS, DRU2-195RS and 5000EU drilling rigs with gerotor screw hydraulic motors, dozens of complex wells were drilled with a depth of 3,500 ÷ 4,500 meters, then windows were cut into casing strings with the help of milling ribs and lateral horizontal shafts 350–450 meters long were drilled through windows in casing strings for oil production.
Значение коэффициента напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) при прохождении участков изменения кривизны при роторном бурении бокового горизонтального ствола нефтяной скважины винтовым героторным гидравлическим двигателем, в котором вал 7 шпиндельной секции 6 и ловильная втулка 31 с ловильным буртом 32 нижнего ловильного устройства 30 жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы 41 с возможностью обеспечения натяга по торцам 42, 43 упорного кольца 33, расположенного между торцом 44 ловильной втулки 31 и торцом 45 внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения, а направление свинчивания резьбы 41 вала 7 шпиндельной секции 6 и ловильной втулки 31 нижнего ловильного устройства 30 совпадает с направлением вращения бурильной колонны при подъеме из скважины, уменьшается и равно, по существу (2,2÷3,5), при этом повышается жесткость нижней радиальной опоры, максимально приближенной к долоту, упрощается сборка и ремонт шпиндельной секции при выработке ресурса подшипников.The value of the stress coefficient in bending (Stress ratio, the ratio of the changing amplitude of the voltage to the average voltage) when passing sections of curvature during rotary drilling of a horizontal lateral oil wellbore with a screw gerotor hydraulic engine, in which
Выполнение шпиндельной секции 6 с размещенным внутри него валом 7, установленным на осевой опоре 8, выполненной в виде упорно-радиального многорядного шарикового подшипника 9, а также на верхней 10 и нижней 11 радиальных опорах скольжения таким образом, что упорное кольцо 33 выполнено с наружным буртом 46, контактирующим при помощи торца 42 наружного бурта 46 с торцом 45 внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения, при этом максимальный диаметр 47 наружного бурта 46 упорного кольца 33 равен наружному диаметру 48 внутренней втулки 15 нижней радиальной опоры 11 скольжения, а диаметр 49, Д внутреннего ловильного пояса, закрепленного в корпусе 5 шпиндельной секции 6 нижнего резьбового переводника 14, и наружный диаметр 50, Д1 ловильного бурта 32 ловильной втулки 31 нижнего ловильного устройства 30 связаны соотношением: Д=Д1-(0,03÷0,05)Д, наружная втулка нижней радиальной опоры скольжения и нижний резьбовой переводник 14 выполнены в виде единой конструкции с пластинами 39 из твердого сплава, скрепленными пропиткой твердого сплава компонентами связки-припоя в нижнем резьбовом переводнике 14, а твердость пластин 39 из твердого сплава, например, карбид вольфрама-кобальта, составляет (89÷92) HRA, обеспечивает снижение аварийности при использовании гидравлического забойного двигателя при подъеме с вращением бурильной колонны с долотом из бокового ствола скважины при разрушении вала шпинделя, повышает ресурс и надежность двигателя, точность проходки скважин и темп набора параметров кривизны скважин, а также обеспечивает повышение проходимости, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения в компоновке низа бурильной колонны.The execution of the spindle section 6 with the
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012141618/03A RU2515627C1 (en) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | Hydraulic downhole motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012141618/03A RU2515627C1 (en) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | Hydraulic downhole motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012141618A RU2012141618A (en) | 2014-04-10 |
| RU2515627C1 true RU2515627C1 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50435734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012141618/03A RU2515627C1 (en) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | Hydraulic downhole motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2515627C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586124C2 (en) * | 2014-11-05 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
| RU2669321C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
| RU2669603C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Gerotor hydraulic motor |
| RU2813646C1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Gerotor hydraulic motor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113818811B (en) * | 2021-10-18 | 2023-11-21 | 江苏华亚石油机械制造有限公司 | Wear-resistant corrosion-resistant screw drilling tool for oil shale in-situ exploitation and processing technology |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4620601A (en) * | 1981-09-28 | 1986-11-04 | Maurer Engineering Inc. | Well drilling tool with diamond thrust bearings |
| RU2232859C2 (en) * | 2002-02-19 | 2004-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" | Downhole hydraulic motor |
| RU2299302C1 (en) * | 2006-05-24 | 2007-05-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | Hydraulic bottomhole motor |
| RU2355860C2 (en) * | 2007-06-20 | 2009-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole engine |
| RU2367761C2 (en) * | 2007-09-03 | 2009-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
-
2012
- 2012-09-28 RU RU2012141618/03A patent/RU2515627C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4620601A (en) * | 1981-09-28 | 1986-11-04 | Maurer Engineering Inc. | Well drilling tool with diamond thrust bearings |
| RU2232859C2 (en) * | 2002-02-19 | 2004-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" | Downhole hydraulic motor |
| RU2299302C1 (en) * | 2006-05-24 | 2007-05-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | Hydraulic bottomhole motor |
| RU2355860C2 (en) * | 2007-06-20 | 2009-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole engine |
| RU2367761C2 (en) * | 2007-09-03 | 2009-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586124C2 (en) * | 2014-11-05 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
| RU2669321C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
| RU2669603C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Gerotor hydraulic motor |
| RU2813646C1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Gerotor hydraulic motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012141618A (en) | 2014-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2602856C2 (en) | Volume type engine with radially limited rotor engagement | |
| US8701797B2 (en) | Bearing assembly for downhole motor | |
| US9574401B2 (en) | Downhole motor with concentric rotary drive system | |
| CA2991159A1 (en) | Catch sleeve for a housing and mandrel assembly for a downhole drilling motor | |
| US11661801B2 (en) | Anti-rotation coupling for use in a downhole assembly | |
| RU2355860C2 (en) | Hydraulic downhole engine | |
| RU2515627C1 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| CN110159189B (en) | Hydraulic composite impactor and control method thereof | |
| CN104675346B (en) | Split blade hydraulic-magnetic transmission wellbore cleaning tool | |
| CN107532452B (en) | CV joint for drilling motor and method | |
| RU2586124C2 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| US9611846B2 (en) | Flow restrictor for a mud motor | |
| EP3004513B1 (en) | Downhole bearing apparatus and method | |
| RU2367761C2 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| RU2689014C1 (en) | Stator of screw gerotor hydraulic machine | |
| CN113767208A (en) | Wear resistant vibratory assembly and method | |
| US11713622B2 (en) | Method of drilling a wellbore | |
| CN110056309A (en) | System of Rotating about Fixed Axis positive displacement power tool | |
| US8757881B2 (en) | Bearing package for a progressive cavity pump | |
| RU2441125C2 (en) | Regulator of downhole hydraulic engine skewness | |
| RU2675613C1 (en) | Gerotor hydraulic motor | |
| RU2357062C2 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| RU2813646C1 (en) | Gerotor hydraulic motor | |
| RU2669321C1 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| CA2914103C (en) | Mud motor with integrated abrasion-resistant structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200929 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211208 |