RU2591216C1 - Screw hydraulic machine with variable teeth tension - Google Patents
Screw hydraulic machine with variable teeth tension Download PDFInfo
- Publication number
- RU2591216C1 RU2591216C1 RU2015120996/03A RU2015120996A RU2591216C1 RU 2591216 C1 RU2591216 C1 RU 2591216C1 RU 2015120996/03 A RU2015120996/03 A RU 2015120996/03A RU 2015120996 A RU2015120996 A RU 2015120996A RU 2591216 C1 RU2591216 C1 RU 2591216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- teeth
- rotor
- stator
- screw
- hydraulic machine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к винтовым героторным гидромашинам, применяемым в качестве винтовых двигателей, вращение ротора с долотом в которых осуществляется насосной подачей текучей среды, для бурения нефтяных и газовых скважин, а также в качестве винтовых насосов для добычи нефти, мультифазных насосов для перекачки газожидкостных смесей и может быть использовано для винтовых двигателей или насосов общего назначения.The invention relates to screw gerotor hydraulic machines used as screw engines, the rotation of the rotor with a chisel in which is pumped by a fluid, for drilling oil and gas wells, and also as screw pumps for oil production, multiphase pumps for pumping gas-liquid mixtures and can be used for screw motors or general purpose pumps.
Известен винтовой забойный двигатель (см. книгу «Винтовые забойные двигатели», стр. 16-28, М.: Недра, 1999 г., авторы Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Балденко, А.Н. Гноевых), содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из упругоэластичного материала, например из резины, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, профили наружных зубьев ротора и внутренних зубьев статора в торцевом сечении выполнены взаимно огибаемыми, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев.The well-known downhole motor (see the book "Downhole motors", pp. 16-28, M .: Nedra, 1999, authors DF Baldenko, FD Baldenko, AN Gnoev) a stator with internal helical teeth made of an elastic material, for example rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, the rotor axis being offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial height of the teeth, the outer profiles rotor teeth and internal stator teeth in the end section is made mutually enveloped, and the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their number of teeth.
Недостатком данного забойного двигателя является то, что при проходке пород повышенной твердости эффективность процесса углубления скважины снижается, при уменьшении механической скорости бурения, вследствие статического характера осевой силы, передаваемой от ротора двигателя на долото.The disadvantage of this downhole motor is that when drilling rocks of increased hardness, the efficiency of the process of deepening the well decreases, with a decrease in the mechanical drilling speed, due to the static nature of the axial force transmitted from the engine rotor to the bit.
Известен винтовой забойный двигатель, патент №2299966, опубликованный 27.05.2007 г., бюл. №15, автор Шардаков М.В., содержащий опорный узел, статор с внутренними винтовыми зубьями, облицованными упругоэластичным материалом, например резиной, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, профили наружных зубьев ротора и внутренних зубьев статора в торцевом сечении выполнены взаимно огибаемыми, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев. В данном двигателе, по меньшей мере, один винтовой зуб ротора или статора имеет, в крайнем случае, один поперечный канал, служащий для периодического протока рабочей текучей среды между соседними впадинами винтового зуба при работе двигателя. Поперечные каналы выполнены с одной стороны ротора или статора и расположены вдоль оси двигателя. При работе двигателя поперечные каналы ротора или статора периодически перекрываются, вызывая пульсирующую осевую нагрузку на роторе двигателя, передаваемую на долото при одновременном увеличении расхода и возникновении пульсации давления рабочей текучей среды для улучшения промывки забоя. Помимо этого данный двигатель имеет увеличенную надежность запуска после его остановки в скважине. Снижается закупоривание полостей между ротором и статором песком или материалами для борьбы с поглощением бурового раствора, которые свободно проходят через поперечные каналы при остановке двигателя. Недостатком данного забойного двигателя является малая величина периодической осевой силы, передаваемой от ротора двигателя на долото.Known screw downhole motor, patent No. 2299966, published on 05.27.2007, bull. No. 15, author MV Shardakov, comprising a support assembly, a stator with internal helical teeth lined with an elastic material, such as rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, and the rotor axis is offset from the stator axis by the amount of eccentricity equal to half the radial height of the teeth, the profiles of the outer teeth of the rotor and the inner teeth of the stator in the end section are mutually enveloped, and the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their numbers slaughter. In this engine, at least one helical tooth of the rotor or stator has, in the extreme case, one transverse channel, which serves for the periodic flow of the working fluid between adjacent cavities of the helical tooth during engine operation. Transverse channels are made on one side of the rotor or stator and are located along the axis of the motor. When the engine is running, the transverse channels of the rotor or stator periodically overlap, causing a pulsating axial load on the motor rotor, transmitted to the bit while increasing the flow rate and causing pressure pulsation of the working fluid to improve bottom flushing. In addition, this engine has increased reliability of starting after it is stopped in the well. Clogging of the cavities between the rotor and the stator with sand or materials to combat the absorption of drilling fluid, which freely pass through the transverse channels when the engine is stopped, is reduced. The disadvantage of this downhole motor is the small amount of periodic axial force transmitted from the motor rotor to the bit.
Известен винтовой забойный двигатель, выполненный по патенту №2305743, опубликованному 10.09.2007 г., бюл. №25, авторы Шардаков М.В., Лузгин С.А., содержащий двигательную секцию, скрепленную соединительным переводником со шпиндельной секцией, состоящей из корпуса, полого выходного вала, верхней полумуфты, соединенной с полым выходным валом и имеющей окна для протока рабочей текучей среды в полый выходной вал, осевой опоры, верхней и нижней радиальных опор, установленных с зазором и с возможностью вращения полого выходного вала. Соединительный переводник двигателя установлен с радиальным зазором напротив окон для протока рабочей текучей среды в полый выходной вал и выполнен с внутренними каналами и с возможностью периодического перекрывания окон при работе двигателя. При вращении полого выходного вала в процессе бурения соединительный переводник внутренней поверхностью периодически перекрывает поток рабочей текучей среды через окна, вызывая резкие изменения скорости потока и создавая волны давления (гидравлические удары) потока рабочей текучей среды в зоне соединительного переводника. Периодическое изменение давления в зоне соединительного переводника вызывает периодическое изменение перепада давления в двигательной секции и соответственно периодическое изменение гидравлической выталкивающей силы, действующей на ротор, что в свою очередь вызывает через торсион, верхнюю полумуфту, и полый выходной вал возникновение периодических ударов долота на забой.Known downhole screw motor, made according to patent No. 2305743, published September 10, 2007, bull. No. 25, authors Shardakov M.V., Luzgin S.A., containing a motor section fastened by a connecting sub with a spindle section, consisting of a housing, a hollow output shaft, an upper coupling half connected to a hollow output shaft and having a window for working fluid duct environment in the hollow output shaft, axial bearings, upper and lower radial bearings installed with a gap and with the possibility of rotation of the hollow output shaft. The engine connecting sub is installed with a radial clearance opposite the windows for the flow of the working fluid into the hollow output shaft and is made with internal channels and with the possibility of periodically blocking the windows during engine operation. When the hollow output shaft rotates during drilling, the connecting sub with an inner surface periodically blocks the flow of the working fluid through the windows, causing sharp changes in the flow rate and creating pressure waves (hydraulic shocks) of the working fluid flow in the area of the connecting sub. A periodic change in pressure in the area of the connecting sub causes a periodic change in the pressure drop in the motor section and, accordingly, a periodic change in the hydraulic buoyant force acting on the rotor, which in turn causes periodic impacts of the bit to occur through the torsion bar, the upper coupling half and the hollow output shaft.
Данный забойный двигатель обеспечивает повышенную производительность бурения за счет лучшей промывки забоя от шлама, пульсирующей рабочей текучей средой при поступлении ее к долоту в виде волновых порций, создающих импульсные гидравлические удары в зоне буренияThis downhole motor provides increased drilling performance due to better flushing of the bottom from sludge, pulsating working fluid when it enters the bit in the form of wave portions that create pulsed hydraulic shocks in the drilling zone
Недостатком данного забойного двигателя является малая величина периодической осевой силы, передаваемой от ротора двигателя на долото.The disadvantage of this downhole motor is the small amount of periodic axial force transmitted from the motor rotor to the bit.
Известна компоновка низа бурильной колонны, выполненная по патенту №93868, опубликованному 10.05.2010 г., бюл. №13, авторы Селиванов С.М., Воробьев В.Г., Захаров Ю.В., содержащая долото, гидравлический забойный двигатель, бурильные трубы, и дополнительно снабженная вибратором, расположенным в корпусе долота, и амортизатором, установленным между вибратором и гидравлическим забойным двигателем.Known layout of the bottom of the drill string, made according to patent No. 93868, published on 05/10/2010, bull. No. 13, authors Selivanov S.M., Vorobev V.G., Zakharov Yu.V., containing a bit, a downhole hydraulic motor, drill pipes, and additionally equipped with a vibrator located in the body of the bit, and a shock absorber installed between the vibrator and the hydraulic downhole motor.
Недостатком такой компоновки является усложнение конструкции двигателя.The disadvantage of this arrangement is the complexity of the design of the engine.
Недостатки присутствуют при работе и при остановке вышеупомянутых гидромашин в скважине. В текучей среде, проходящей через винтовую гидромашину, присутствуют частицы песка или, например, частицы материалов для борьбы с поглощением бурового раствора. Поверхности зубьев ротора и статора на протяжении своей длины при работе гидромашины (фиг. 7) образуют между собой непрерывное пятно 11 контакта. Это вызывает вытеснение из пятна 11 контакта зубьев текучей среды, производящей смазку зубьев. В непрерывном пятне контакта возникает режим сухого трения зубьев ротора и статора, приводящий к их катастрофическому износу. Также возникает и проблема закупоривания полостей гидромашины песком или материалами для борьбы с поглощением бурового раствора. Концентрация частиц в текучей среде во время остановки двигателя или насоса иногда станет такой высокой, что становится невозможно без разрушения эластомера зубьев статора вновь запустить двигатель или насос после простаивания в скважине. При отсутствии зазоров в уплотнениях полостей при остановке двигателя или насоса в скважине винтовая гидромашина действует как фильтр для осаждающихся частиц.Disadvantages are present during operation and when stopping the aforementioned hydraulic machines in the well. In the fluid passing through the screw hydraulic machine, there are particles of sand or, for example, particles of materials to combat the absorption of the drilling fluid. The surfaces of the teeth of the rotor and stator during their length during operation of the hydraulic machine (Fig. 7) form between themselves a
Прототип винтовой гидромашины предлагаемого изобретения автору не известен.The prototype of a screw hydraulic machine of the invention is not known to the author.
Целью настоящего изобретения является создание винтовой гидромашины, в которой устранены указанные недостатки и которая в режиме работы двигателя обеспечивает повышение эффективности бурения за счет периодического принудительного осевого перемещения ротора, соединенного с долотом в сторону забоя. Целью является также увеличение надежности запуска гидромашины после остановки гидромашины в скважине. Целью является и увеличение долговечности гидромашины при работе как в качестве двигателя, так и насоса.The aim of the present invention is to provide a screw hydraulic machine, which eliminates these drawbacks and which, in the engine operating mode, improves drilling efficiency due to periodic forced axial movement of the rotor connected to the bit towards the bottom. The goal is also to increase the reliability of starting the hydraulic machine after stopping the hydraulic machine in the well. The goal is to increase the durability of the hydraulic machine when working as an engine or pump.
Указанная цель решается за счет того, что в винтовой гидромашине, например, двигателе для вращения от насосной подачи текучей среды ротора, соединенного с долотом, или насосе для подачи текучей среды за счет вращения ротора, содержащей статор с внутренними винтовыми зубьями, облицованными упругоэластичным материалом, например резиной, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, шаг зубьев ротора равен шагу зубьев статора, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев, зубья ротора и (или) статора на своем протяжении имеют гармоническое изменение угла наклона винтовой линии, при этом развертка одного витка одноименных точек поверхностей зубьев на плоскости, например вершин зубьев, представляет собой равноудаленные на шаг зубьев, в направлении оси гидромашины, вытянутые синусоиды, причем их длина кратна одному их периоду и, по меньшей мере, равна ему, а амплитуда составляет 0,001-0,25 радиальной высоты зубьев.This goal is achieved due to the fact that in a screw hydraulic machine, for example, an engine for rotation from a pump fluid supply of a rotor connected to a chisel, or a pump for supplying a fluid due to rotation of a rotor containing a stator with internal helical teeth lined with elastic material, for example rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, the rotor axis being offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial height s of teeth, the pitch of the teeth of the rotor is equal to the pitch of the teeth of the stator, and the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their number of teeth, the teeth of the rotor and (or) stator along their length have a harmonic change in the angle of inclination of the helix, while the development of one turn of the same points on the surfaces of the teeth on the plane, for example, of the tops of the teeth, represents elongated sinusoids, in the direction of the axis of the hydraulic machine, their length being a multiple of one period and at least equal to it, and the amplitude is 0.001-0, 25 radial tooth heights.
Отличительными признаками предлагаемой винтовой гидромашины является следующее.Distinctive features of the proposed screw hydraulic machines is the following.
В винтовой гидромашине, например двигателе, для вращения от насосной подачи текучей среды ротора, соединенного с долотом, или насосе для подачи текучей среды за счет вращения ротора, содержащей статор с внутренними винтовыми зубьями, облицованными упругоэластичным материалом, например резиной, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, шаг зубьев ротора равен шагу зубьев статора, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев, зубья ротора и (или) статора на своем протяжении имеют гармоническое изменение угла наклона винтовой линии, при этом развертка одного витка одноименных точек поверхностей зубьев на плоскости, например вершин зубьев, представляет собой равноудаленные на шаг зубьев, в направлении оси гидромашины, вытянутые синусоиды, причем их длина кратна одному их периоду и, по меньшей мере, равна ему, а амплитуда составляет 0,001-0,25 радиальной высоты зубьев.In a screw hydraulic machine, such as an engine, for rotation from a rotor fluid pump connected to a bit, or a fluid pump by rotating a rotor comprising a stator with internal helical teeth lined with an elastic material, such as rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, and the rotor axis is offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial height of the teeth, the pitch of the rotor teeth is equal to the step stator holes, and the rotor and stator helical teeth moves are proportional to their tooth numbers, the rotor and (or) stator teeth along their length have a harmonic change in the angle of inclination of the helical line, while the development of one turn of the same points on the tooth surfaces on the plane, for example, the tops of the teeth, represents elongated by a step of the teeth, in the direction of the axis of the hydraulic machine, elongated sinusoids, their length being a multiple of one period and at least equal to it, and the amplitude is 0.001-0.25 of the radial height of the teeth.
При таком выполнении гидромашины и работе ее в режиме двигателя повышается эффективность бурения за счет периодического принудительного осевого перемещения ротора, соединенного с долотом в сторону забоя. Увеличивается надежность запуска гидромашины после остановки гидромашины в скважине. Также увеличивается долговечность гидромашины при работе как в качестве двигателя, так и насоса.With this embodiment of the hydraulic machine and its operation in engine mode, the drilling efficiency is increased due to periodic forced axial movement of the rotor connected to the bit towards the bottom. The reliability of starting the hydraulic machine after stopping the hydraulic machine in the well increases. The durability of the hydraulic machine also increases when operating as an engine or a pump.
Винтовая гидромашина иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-9.The helical hydraulic machine is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-9.
На фиг. 1 показан продольный разрез винтовой гидромашины (вариант винтового забойного двигателя).In FIG. 1 shows a longitudinal section of a screw hydraulic machine (variant of a downhole screw motor).
На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1, поперечный разрез ротора и статора винтовой гидромашины.In FIG. 2 shows a section AA in FIG. 1, a cross section through the rotor and stator of a screw hydraulic machine.
На фиг. 3 показана развертка витка одноименных точек поверхностей зубьев ротора (статора) на плоскости с началом развертки в точках перегиба синусоид и длиной синусоид равной одному их периоду (амплитуда D синусоид 9 на чертежах непропорционально увеличена для наглядности).In FIG. Figure 3 shows a scan of the turn of the same points on the surfaces of the teeth of the rotor (stator) on the plane with the start of the scan at the inflection points of the sinusoids and the length of the sinusoids equal to one of their periods (the amplitude D of the
На фиг. 4 показана развертка витка одноименных точек поверхностей зубьев ротора (статора) на плоскости с началом развертки в точках вершин синусоид и длиной синусоид, равной одному их периоду.In FIG. 4 shows a scan of a turn of the same points on the surfaces of the teeth of the rotor (stator) on a plane with the start of a scan at the points of the vertices of the sinusoids and the length of the sinusoids equal to one of their periods.
На фиг. 5 показан продольный разрез ротора и статора винтовой гидромашины при совпадении противолежащих одноименных точек профилей зубьев ротора с точками вершин синусоид.In FIG. 5 shows a longitudinal section of the rotor and stator of a screw hydraulic machine with matching opposite opposite points of the tooth profiles of the rotor with the points of the peaks of the sinusoids.
На фиг. 6 показан продольный разрез ротора и статора винтовой гидромашины при повороте оси ротора относительно оси статора на 180 градусов относительно положения, изображенного на фиг. 5.In FIG. 6 shows a longitudinal section through the rotor and stator of a screw hydraulic machine when the rotor axis is rotated about the stator axis 180 degrees from the position shown in FIG. 5.
На фиг. 7 показана условная развертка зуба статора с пятном контакта зубьев при постоянном угле наклона винтовой линии зубьев ротора и статора.In FIG. 7 shows a conventional scan of a stator tooth with a tooth contact spot at a constant angle of inclination of the helix of the rotor and stator teeth.
На фиг. 8 показана условная развертка поверхности зуба статора с пятном контакта зубьев при гармоническом изменении угла наклона зубьев ротора и (или) статора.In FIG. Figure 8 shows a conditional scan of the surface of the stator tooth with the spot of contact of the teeth with a harmonic change in the angle of inclination of the teeth of the rotor and (or) the stator.
На фиг. 9 показана развертка витка одноименных точек поверхностей зубьев ротора (статора) на плоскости, с гармоническим изменением угла наклона зубьев, с началом развертки в точках перегиба синусоид и длиной синусоид, равной двум их периодам.In FIG. 9 shows a scan of a turn of the same points on the surfaces of the teeth of the rotor (stator) on the plane, with a harmonic change in the angle of inclination of the teeth, with the beginning of the scan at the inflection points of the sinusoids and the length of the sinusoids equal to their two periods.
Винтовая гидромашина, например двигатель (фиг. 1), для вращения от насосной подачи текучей среды ротора 1, соединенного с долотом 10, или насос для подачи текучей среды за счет вращения ротора 1 содержит статор 2 с внутренними винтовыми зубьями 3, облицованными упругоэластичным материалом, например резиной, и ротор 1 с наружными винтовыми зубьями 4, число которых на единицу меньше числа зубьев 3 статора 2, причем ось О1-О1 ротора смещена относительно оси О-О статора на величину эксцентриситета Е (фиг. 2), равную половине радиальной высоты Н зубьев 3, 4, шаг tp (фиг. 1) зубьев 4 ротора 1 равен шагу tст зубьев 3 статора 2, а ходы tp, tст винтовых зубьев 4, 3 ротора 1 и статора 2 пропорциональны их числам зубьев, зубья 3, 4 ротора 1 и (или) статора 2 на своем протяжении имеют (фиг. 3, 4, 9) гармоническое изменение угла наклона винтовой линии, при этом развертка витка одноименных точек поверхностей зубьев 3, 4 на плоскости, например вершин 5, 6 зубьев 3, 4, представляет собой равноудаленные на шаг tp, tст зубьев 3, 4 в направлении оси О-О гидромашины вытянутые синусоиды 9, причем их длина кратна одному их периоду L и, по меньшей мере, равна ему, а амплитуда D составляет 0,001-0,25 радиальной высоты Н зубьев 3, 4.A screw hydraulic machine, for example, an engine (Fig. 1), for rotation from the pump fluid supply of the
Описание работы приведено для винтовой гидромашины с левым направлением зубьев.A description of the work is given for a screw hydraulic machine with a left tooth direction.
При работе гидромашины в качестве винтового двигателя работа происходит следующим образом: поток текучей среды под давлением по колонне бурильных труб (не показаны) подается (фиг. 1, 2) в винтовые полости 13, образованные винтовыми зубьями 3 статора 2 и винтовыми зубьями 4 ротора 1. Под действием неуравновешенных гидравлических сил ротор 1 приводится во вращение, при этом его ось О1-O1 вращается вокруг оси О-О статора 2 против часовой стрелки по окружности радиусом, равным эксцентриситету Е, а сам ротор 1 поворачивается относительно своей оси О1-O1 по часовой стрелке с уменьшенной в число зубьев 4 ротора 1 раз угловой скоростью.When the hydraulic machine operates as a screw motor, the operation is as follows: a fluid stream under pressure through a drill pipe string (not shown) is supplied (Fig. 1, 2) to the
При работе гидромашины в качестве винтового насоса работа происходит следующим образом: ротор 1 (фиг. 2) принудительно приводится во вращение в направлении против часовой стрелки (при направлении взгляда со стороны выхода текучей среды) относительно статора, например через колонну штанг (не показаны). Винтовые полости 13, образованные винтовыми зубьями 3 статора 2 и винтовыми зубьями 4 ротора 1, при вращении ротора 1 перемещаются вдоль статора 2 в сторону дневной поверхности, при этом перемещая перекачиваемую текучую среду вдоль статора 2. Ось О1-O1 ротора 1 в этом случае вращается по часовой стрелке вокруг оси О-О статора 2 с увеличенной в число зубьев 4 ротора 1 раз угловой скоростью относительно угловой скорости вращения ротора 1.When the hydraulic machine operates as a screw pump, the operation is as follows: rotor 1 (Fig. 2) is forced to rotate counterclockwise (when viewed from the fluid outlet side) relative to the stator, for example, through a rod string (not shown). The
При выполнении гидромашины, когда только зубья статора на своем протяжении имеют гармоническое изменение угла наклона, винтовая гидромашина работает следующим образом.When performing a hydraulic machine, when only the stator teeth along their length have a harmonic change in the angle of inclination, the screw hydraulic machine works as follows.
Вершины (фиг. 2) зубьев 4 ротора 1 под действием сложения инерционных сил, связанных с вращением оси O1-O1 ротора 1 вокруг оси О-О статора 2 и гидравлических сил, возникающих от рабочего давления текучей среды в полостях двигателя, самоустанавливаются во впадины 8 зубьев 3 статора 2. При обкатке зубьев 4 ротора 1 по впадинам 8 зубьев 3 статора 2 ротор 1 получает принудительное периодическое осевое перемещение R (фиг. 5, 6), пропорциональное проекции (фиг. 3, 4) двойной амплитуды D синусоиды 9 на ось O1-O1 ротора 1. При этом ротор 1 за один свой оборот относительно статора получает число принудительных осевых перемещений в сторону забоя, равное произведению количества периодов синусоиды, размещенных на одном витке зуба статора, на число зубьев ротора.The vertices (Fig. 2) of the
Обеспечивается повышение эффективности бурения за счет периодического принудительного осевого перемещения ротора, соединенного с долотом в сторону забоя.EFFECT: increased drilling efficiency due to periodic forced axial movement of the rotor connected to the bit towards the bottom.
При выполнении гидромашины, когда только зубья ротора на своем протяжении имеют гармоническое изменение угла наклона, винтовая гидромашина работает следующим образом.When performing a hydraulic machine, when only the teeth of the rotor along their length have a harmonic change in the angle of inclination, a screw hydraulic machine operates as follows.
Вершины (фиг. 2) зубьев 4 ротора 1 под действием сложения инерционных сил, связанных с вращением оси O1-О1 ротора 1 вокруг оси О-О статора 2 и гидравлических сил, возникающих от рабочего давления текучей среды в полостях двигателя, самоустанавливаются во впадины 8 зубьев 3 статора 2. При обкатке зубьев 4 ротора 1 по впадинам 8 зубьев 3 статора 2 ротор 1 получает принудительное периодическое осевое перемещение R (фиг. 5, 6), пропорциональное проекции (фиг. 3, 4, 9) двойной амплитуды D синусоиды 9, на ось ротора. При этом ротор 1 за один свой оборот относительно статора получает число принудительных осевых перемещений в сторону забоя, равное количеству периодов синусоиды, размещенных на одном витке его зуба.The vertices (Fig. 2) of the
В этом случае также обеспечивается повышение эффективности бурения за счет периодического принудительного осевого перемещения ротора, соединенного с долотом в сторону забоя.In this case, an increase in drilling efficiency is also provided due to the periodic forced axial movement of the rotor connected to the bit towards the bottom.
При выполнении гидромашины, когда зубья статора и зубья ротора на своем протяжении имеют гармоническое изменение угла наклона, винтовая гидромашина работает следующим образом.When performing a hydraulic machine, when the teeth of the stator and the teeth of the rotor along their length have a harmonic change in the angle of inclination, the screw hydraulic machine operates as follows.
Вершины зубьев 4 ротора 1 под действием сложения инерционных сил, связанных с вращением оси O1-O1 ротора 1 вокруг оси О-О статора 2 и гидравлических сил, возникающих от рабочего давления текучей среды в полостях двигателя, самоустанавливаются во впадины 8 зубьев 3 статора 2. При обкатке зубьев 4 ротора 1 по впадинам 8 зубьев 3 статора 2 ротор 1 получает сумму принудительных осевых перемещений в сторону забоя предыдущих двух исполнений, описанных выше. При этом зубья ротора и статора на протяжении своей длины при работе гидромашины образуют между собой прерывающееся пятно 11 контакта (фиг. 8). Это уменьшает вытеснение из пятен контакта зубьев текучей среды, производящей смазку зубьев. При этом уменьшается риск возникновения режима сухого трения зубьев ротора и статора, приводящего к их катастрофическому износу. Боковой натяг зубьев на протяжении контакта зубьев вдоль их длины меняет величину (фиг. 8), периодически переходя в зазоры 12. Большинство частиц песка, частиц материалов для борьбы с поглощением бурового раствора проходят через зазоры 12. При этом увеличивается надежность запуска гидромашины, при снижении закупоривания (зашламовывания) полостей 13 между зубьями 4 ротора 1 и зубьями 3 статора 2, после остановки гидромашины в скважине, и также при холостой работе гидромашины в качестве двигателя, в режиме промывки скважины при снятии нагрузки с долота.The vertices of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015120996/03A RU2591216C1 (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Screw hydraulic machine with variable teeth tension |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015120996/03A RU2591216C1 (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Screw hydraulic machine with variable teeth tension |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2591216C1 true RU2591216C1 (en) | 2016-07-20 |
Family
ID=56412265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015120996/03A RU2591216C1 (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Screw hydraulic machine with variable teeth tension |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2591216C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107819363A (en) * | 2016-09-12 | 2018-03-20 | 中国石油天然气集团公司 | Motor stator and its manufacture method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU926209A1 (en) * | 1979-03-29 | 1982-05-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Screw deep-well motor |
| RU31264U1 (en) * | 2003-02-03 | 2003-07-27 | Шардаков Михаил Валерьевич | Downhole motor |
| RU2299966C2 (en) * | 2005-08-18 | 2007-05-27 | Михаил Валерьевич Шардаков | Screw downhole motor |
-
2015
- 2015-06-02 RU RU2015120996/03A patent/RU2591216C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU926209A1 (en) * | 1979-03-29 | 1982-05-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Screw deep-well motor |
| RU31264U1 (en) * | 2003-02-03 | 2003-07-27 | Шардаков Михаил Валерьевич | Downhole motor |
| RU2299966C2 (en) * | 2005-08-18 | 2007-05-27 | Михаил Валерьевич Шардаков | Screw downhole motor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАЛДЕНКО Д.Ф. и др., Винтовые забойные двигатели, Москва, Недра, 1999, с.16-28, 120-126. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107819363A (en) * | 2016-09-12 | 2018-03-20 | 中国石油天然气集团公司 | Motor stator and its manufacture method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2602856C2 (en) | Volume type engine with radially limited rotor engagement | |
| US9869126B2 (en) | Variable diameter stator and rotor for progressing cavity motor | |
| RU2732322C1 (en) | Oscillator for a drill string | |
| CN1054470A (en) | High pressure downhole screw drilling apparatus with lubrication fluid flow restrictor | |
| US8602127B2 (en) | High temperature drilling motor drive with cycloidal speed reducer | |
| RU2318135C1 (en) | Stator of screw gerotor hydraulic machine | |
| RU172421U1 (en) | Drill string rotator | |
| RU2591216C1 (en) | Screw hydraulic machine with variable teeth tension | |
| RU2605475C2 (en) | Device and method of controlling or limiting rotor orbit in screw engines or pumps | |
| RU2299966C2 (en) | Screw downhole motor | |
| CA2719121C (en) | Progressive cavity hydraulic machine | |
| RU2351730C1 (en) | Screw downhole motor stator | |
| RU2357063C2 (en) | Gerotor hydraulic engine | |
| RU2309237C1 (en) | Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine | |
| RU2005889C1 (en) | Vane face engine | |
| RU2294458C1 (en) | Multistage submersible centrifugal pump (versions) | |
| RU2361997C1 (en) | Helical stator of gerotor hydraulic machine | |
| RU2652725C1 (en) | Stator of screw gyratory hydraulic machine | |
| RU2151265C1 (en) | Device for producing hydraulic pressure pulses in well | |
| RU2664737C1 (en) | Shock-rotational device for drilling column | |
| RU2318108C2 (en) | Downhole gyrator screw-rotor hydraulic machine | |
| RU213261U1 (en) | SCREW MOTOR WITH DEFLECTOR | |
| RU2659658C1 (en) | Hydraulic downhole engine of johannesyan | |
| RU2375583C1 (en) | Helical stator of hydraulic machine | |
| RU2455447C1 (en) | Two-shaft hydraulic positive displacement motor |