Объемный забойный двигатель

(51) 21 4/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ корпуса имеет донную часть соединенной с валом,образующим кольцевую полость с нижней вращающейся половинкой корпуса, к ней с внутри прикреплены лопасти в наклонном положении перекрывающими по вертикали верхней внешней стороной нижние окончания встречной лопасти выполненные со скосом снаружи, и расположенные в кольцевой полости с возможностью вращения вокруг вала, разделяющие перегородки выполнены в виде втулки снабженной дном имеющим осевую полость, жестко надеты на вал и размещены ниже каждой секции лопастей, подводящие каналы проведены сверху вниз соосно по донной части верхней половинки корпуса, по дну разделяющих перегородок продольно попадающими на серединную линию лопастей, и гидравлически сообщающимися с промывочными отверстиями бурового долота, закругленно просверленными по окружности сужающимся диаметром к выходу в направлении обратном вращению, буровое долото присоединено к нижней вращающейся половинке корпуса, и имеет уступообразный внешний вид в поперечном сечении с отвесными стенками обращенными противоположно вращению.(57) Изобретение относится к технике бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям. Задача - повышение стабильности работы объемного забойного двигателя при бурении скважин. Технический результат - достижение устойчиво высоких значений крутящего момента объемного забойного двигателя путем суммарного, полного преобразования для его создания потенциальной энергии нисходящего и восходящего потоков промывочной жидкости. В объемном забойном двигателе, корпус составлен разъемным из двух половинок, верхней невращающейся и нижней вращающейся относительно нее, при этом верхняя половинка Изобретение относится к технике бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям. Известен гидравлический забойный двигатель,включающий ротор, статор, буровое долото,обеспечивающий однонаправленное вращение ротора. Патент Великобритании 2351746 А 1,кл.7 Е 21 В 4/02, 1999. Недостаток известного гидравлического забойного двигателя заключается в том, что в конструкции присутствуют гидродинамические помехи вращательному движению ротора. Известен объемный забойный двигатель,содержащий корпус, вал, кольцевую полость между ними, расположенные в ней секции лопастей в форме полуцилиндра наклонных по ходу вращения,разделяющие перегородки, подводящие каналы,присоединенное к корпусу буровое долото с промывочными отверстиями. Описание изобретения к патенту Российской Федерации 2220270, кл.7 Е 21 В 4/02, 2001. Данный объемный забойный двигатель по совокупности существенных признаков и сходности выполняемых им функции выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения. Недостаток прототипа - низкие значения крутящего момента в силу того, что в его формировании не принимают участия сила тяжести столба промывочной жидкости, реактивная сила истечения жидкости из отверстия и давления восходящего потока промывочной жидкости,приводящие к снижению стабильности работы объемного забойного двигателя в процессе бурения скважин. Задача изобретения - повышение стабильности работы объемного забойного двигателя при бурении скважин. Технический результат - достижение устойчиво высоких значений крутящего момента объемного забойного двигателя путем суммарного, полного преобразования для его создания потенциальной энергии нисходящего и восходящего потоков промывочной жидкости Это достигается тем, что в объемном забойном двигателе содержащим корпус, вал, кольцевую полость между ними, расположенные в ней секции лопастей, в форме полуцилиндра, наклонных по ходу вращения,разделяющие перегородки,подводящие каналы, присоединенное к корпусу буровое долото с промывочными отверстиями,согласно изобретению, корпус составлен разъемным из двух половинок, верхней невращающейся и нижней вращающейся относительно нее, при этом верхняя половинка корпуса имеет донную часть соединенной с валом, образующим кольцевую полость с нижней вращающейся половинкой корпуса, к ней с внутри прикреплены лопасти в наклонном положении перекрывающими по вертикали верхней внешней стороной нижние окончания встречной лопасти выполненные со скосом снаружи, и расположенные в кольцевой полости с возможностью вращения вокруг вала,разделяющие перегородки выполнены в виде втулки 2 снабженной дном имеющим осевую полость, жестко надеты на вал и размещены ниже каждой секции лопастей, подводящие каналы проведены сверху вниз, соосно по донной части верхней половинки корпуса, по дну разделяющих перегородок продольно попадающими на серединную линию лопастей, и гидравлически сообщающимися с промывочными отверстиями бурового долота,закругленно просверленными по окружности сужающимся диаметром к выходу в направлении обратном вращению, буровое долото присоединено к нижней вращающейся половинке корпуса, и имеет уступообразный внешний вид в поперечном сечении с отвесными стенками обращенные противоположно вращению. Совокупностью отличительных признаков изобретения - корпус составлен разъемным, из двух половинок, верхней невращающейся и нижней вращающейся относительно нее, формой и видом взаиморасположения секции лопастей в кольцевой полости образованной валом и нижней вращающейся половинкой корпуса, местом и направлением проведения соосных подводящих каналов сверху вниз, обеспечивается неизменное приложение скоростного напора и веса столба промывочной жидкости на серединную линию лопастей в форме полуцилиндра наклонного по ходу вращения,чем достигается объемное преобразование суммарной их силы в устойчивый крутящий момент забойного двигателя. Выполнением нижнего окончания лопастей снаружи со скосом, наличием в конструкции разделяющих перегородок выполненных в виде втулки снабженной дном имеющим осевую полость,жестко надеты на вал и размещены ниже каждой секции лопастей, устраняются гидродинамические помехи вращательному движению лопастей в кольцевой полости, а нижняя половинка корпуса перегородкой будет изолирована от воздействия скоростного напора потока промывочной жидкости,препятствующей ее вращению, и тем самым способствующей снижению значений крутящего момента. Признаком - гидравлически сообщающиеся с подводящими каналами промывочные отверстия бурового долота, закругленно просверленные по окружности, сужающимися диаметром к выходу в направлении обратном вращению, при протекании по ним промывочной жидкости с закругленным поворотом потока, внешние стенки отверстия испытывают повышенное давление и воздействия возвратного течения сужающегося потока на длину,что вкупе с реактивной силой истечения промывочной жидкости из отверстия создают крутящий момент направленный в сторону вращения бурового долота на контакте с разрушаемой горной породой. Выполнением присоединенного к нижней вращающейся половинке корпуса бурового долота,имеющим уступообразный внешний вид в поперечным сечении с отвесными стенками обращенные противоположно вращению,происходит наращивание напора восходящего потока промывочной жидкости непосредственно на забое скважины, и обеспечивается его направленное воздействие на отвесные стенки уступа,последующим усилением значений крутящего момента, создаваемого в конструкции бурового долота. Приведенные существенные признаки изобретения имеют причинно-следственную связь,обеспечивают достижение технического результата и решение задачи - повышение стабильности работы объемного забойного двигателя при бурении скважин. На фиг.1 изображен общий вид объемного забойного двигателя, на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1, на фиг.3 разрез по Б-Б на фиг.1. Объемный забойный двигатель содержит корпус,составленный разъемным из двух половинок,верхней невращающейся 1 соединен с колонной бурильных труб (не показан), нижней вращающейся 2 относительно нее. Верхняя половинка корпуса 1 имеет донную часть 3 соединенной с валом 4,образующим кольцевую полость 5 с нижней вращающейся половинкой корпуса 2. К ней с внутри прикреплены лопасти 6 в форме полуцилиндра, в наклонном положении по ходу вращения перекрывающими по вертикали верхней внешней стороной нижние окончания встречной лопасти,выполненные снаружи со скосом 7. При этом секции лопастей 6 расположены в кольцевой полости 5 с возможностью вращения вокруг вала 4 посредством ободка 8. Разделяющие перегородки 9 выполнены в виде втулки снабженной дном 10 имеющим осевую полость,жестко надеты на вал 4 и размещены ниже каждой секции лопастей 6. Подводящие каналы 11 проведены сверху вниз соосно по донной части 3 верхней половинки корпуса 1, по дну 10 разделяющей перегородки 9,продольно попадающими на серединную линию лопастей 6, и гидравлически сообщающимися с закругленно просверленными по окружности бурового долота 12 сужающимся диаметром к выходу в направлении обратном вращению промывочными отверстиями 13. Буровое долото 12 присоединенное к нижней вращающейся половинке корпуса 2, и имеет уступообразный внешний вид в поперечном сечении с отвесными стенками 14 обращенные противоположно вращению. Объемный забойный двигатель работает следующим образом. Промывочная жидкость по подводящим каналам 11 донной части 3 верхней половинки корпуса 1 поступает в кольцевую полость 5 и приложением силы скоростного напора и веса столба промывочной жидкости в серединную линию лопасти 6 приводят их во вращательное движение совместно с нижней вращающейся половинкой корпуса 2 вокруг вала 4 посредством ободка 8. При этом наличием скоса 7 выполненного снаружи нижнего окончания лопасти 6 устраняются гидродинамические помехи их вращению. Истечением из нижнего окончания лопастей 6 поток промывочной жидкости попадает на разделяющие перегородки 9, изолирующие нижнюю половинку корпуса 2 от воздействия скоростного напора промывочной жидкости, препятствующие ее вращению. После поток промывочной жидкости по подводящим каналам 11 дна 10 разделяющей перегородки 9 через следующую секцию лопастей 6 поступает в закругленные промывочные отверстия 13 бурового долота 12, создавая крутящий момент за счет нарастающего давления на внешнюю стенку промывочного отверстия 13 и реактивной силы истечения. Выходом из-под бурового долота 12 поток промывочной жидкости меняет направление, где происходит наращивание напора восходящего потока, воздействующего на отвесные стенки 14 уступообразного внешнего вида в поперечном сечении бурового долота 12, усиливающий значения крутящего момента для его вращения. Эксперименты, проведенные на буровом стенде,с целью проверки работоспособности конструктивной схемы опытного образца объемного забойного двигателя, изготовленного в соответствии с формулой изобретения внешним диаметром 89 мм в сочетании с буровым долотом диаметром 93 мм подтвердили, что численные значения крутящего момента опытного образца при рабочих расходах промывочной жидкости 140-180 л/мин, заметно превышают аналогичные показатели серийных винтовых забойных двигателей диаметром 95 мм. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Объемный забойный двигатель, содержащий корпус, вал, кольцевую полость между ними,расположенные в ней секции лопастей в форме полуцилиндра наклонных по ходу вращения,разделяющие перегородки, подводящие каналы,присоединенное к корпусу буровое долото с промывочными отверстиями, отличающийся тем,что корпус составлен разъемным из двух половинок,верхней невращающейся и нижней вращающейся относительно нее, при этом верхняя половинка корпуса имеет донную часть соединенной с валом,образующим кольцевую полость с нижней вращающейся половинкой корпуса, к ней с внутренней стороны прикреплены лопасти в наклонном положении, перекрывающими по вертикали верхней внешней стороной нижние окончания встречной лопасти, и расположенные в кольцевой полости с возможностью вращения вокруг вала, разделяющие перегородки выполнены в виде втулки снабженной дном, имеющим осевую полость, жестко надеты на вал и размещены ниже каждой секции лопастей, подводящие каналы проведены сверху вниз соосно по донной части верхней половинки корпуса, по дну разделяющих перегородок продольно попадающими на серединную линию лопастей, и гидравлически сообщающимися с промывочными отверстиями бурового долота, закругленно просверленными по 3 окружности сужающимся диаметром к выходу в направлении обратном вращению, буровое долото присоединено к нижней вращающейся половинке корпуса, и имеет уступообразный внешний вид в поперечном сечении с отвесными стенками,обращенные противоположно вращению. 2. Объемный забойный двигатель по п.1,отличающийся тем, что нижние окончания лопастей снаружи выполнены со скосом.