устройство для бурения скважин планетарно-долотным способом

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин планетарно-долотным способом, включающее поверхностный привод (ротор), бурильную колонну, забойный двигатель с встроенной трансмиссией, включающей центральный вал-шестерню, выполненный с возможностью зацепления с приводными полыми валами-шестернями, соединенными с приводными полыми шпинделями, на которых установлены буровые долота, отличающееся тем, что трансмиссия заключена в разъемный корпус, соединенный посредством патрубка и полуниппеля с корпусом забойного двигателя, при этом трансмиссия включает приводный вал с боковыми окнами, кинематически связанный посредством шлицевых соединений в верхней части с выходным валом забойного двигателя, а в нижней - с центральным полым валом-шестерней, при этом приводные полые валы-шестерни соединены посредством шлицев с приводными полыми шпинделями, а в верхней части корпуса трансмиссии симметрично его оси жестко установлен кольцевой масляный лубрикатор, соединенный каналами с маслонаполненной полостью корпуса трансмиссии, а в верхней части корпуса лубрикатора имеется окно для соединения внутренней полости патрубка, в которой находится нагнетаемая по бурильной колонне жидкость, с полостью лубрикатора, в которой размещена пружина поршня лубрикатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения скважин планетарно-долотным способом и может быть использовано при сооружении скважин на нефть, газ и воду и другие цели.

Известно устройство для планетарно-долотного бурения скважин по а.с. N 48364 (прототип), включающее поверхностный привод (ротор), бурильную колонну, забойный двигатель с встроенной трансмиссией, включающей центральный вал-шестерню, выполненный с возможностью зацепления с приводными полыми валами-шестернями, соединенными с приводными полыми шпинделями, на которых установлены буровые долота.

Данное устройство имеет следующие недостатки:

во-первых, цельный корпус встроенной трансмиссии, особенно для бурения скважин на нефть и газ малых диаметров, не позволяет создать конструкцию приводных полых шпинделей, работоспособность которых соответствовала бы работоспособности остальных приводных деталей трансмиссии. Низкая работоспособность полых приводных шпинделей вызвана максимумом нагрузок ими воспринимаемых и невозможностью конструктивного увеличения их наружных диаметров относительно диаметра полой вал-шестерни,

во-вторых, во встроенной трансмиссии отсутствует система, обеспечивающая постоянную подпитку масла в полость трансмиссии в процессе бурения, что отрицательно сказывается на работоспособности трансмиссии.

Приведенные недостатки явились причиной неприменения данного устройства в практике бурения скважин.

Цель изобретения - создание работоспособного и надежного устройства для планетарно-долотного бурения скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем поверхностный привод (ротор), бурильную колонну, забойный двигатель с встроенной трансмиссией, содержащей центральный вал-шестерню, выполненный с возможностью зацепления с приводными полыми валами-шестернями, соединенными с приводными полыми шпинделями, на которых установлены буровые долота, встроенная в забойный двигатель трансмиссии заключена в разъемный корпус, соединенный посредством патрубка и полуниппеля с корпусом забойного двигателя, при этом трансмиссия включает приводный вал с боковыми окнами, кинематически связанный посредством шлицевых соединений в верхней части с выходным валом забойного двигателя, а в нижней - с центральным полым валом-шестерней, при этом приводные полые валы-шестерни соединены посредством шлицев с приводными полыми шпинделями, а в верхней части корпуса трансмиссии симметрично его оси жестко установлен кольцевой поршневой масляный лубрикатор, соединенный каналами с маслонаполненной полостью корпуса трансмиссии, а в верхней части корпуса лубрикатора имеется окно, соединяющее полость для прокачивания жидкости с полостью размещения пружины.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - конструкция трансмиссии; на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2.

Устройство для планетарно-долотного бурения скважин состоит из ротора 1, бурильной колонны 2, забойного двигателя 3, полуниппеля 4, трансмиссии 5, переходников 6 и буровых долот 7, трансмиссия 5 в свою очередь состоит из разъемного корпуса 8, который через патрубок 9 и полуниппель 4 соединяется с корпусом забойного двигателя 3, приводного полого вала 10, имеющего боковые окна 11, соединяющие внутреннюю полость приводного полого вала 10 с внутренней полостью "E" патрубка 9. В верхней части приводной полый вал 10 посредством шлицевого полуниппеля 12 соединен с выходным валом забойного двигателя 3, а в нижней части также посредством шлицевого соединения соединен с центральным полым валом-шестерней 13. Центральный полый вал-шестерня 13 установлен в разъемном корпусе 8 на радикальных подшипниках 14 и находится в зацеплении с приводными полыми валами-шестернями 15, также установленными в разъемном корпусе 8 на радиальных подшипниках 16. Приводные полые валы-шестерни 15 посредством шлицев соединены с приводными полыми шпинделями 17, установленными в нижней части разъемного корпуса 8 на радиальных подшипниках 18 и упорном подшипнике 19 и имеющими на своих концах резьбы 20, на которые через переходник 6 присоединяются буровые долота 7. При этом наружный диаметр приводных полых шпинделей 17 по геометрическим размерам превышает максимальный наружный диаметр приводного полого вала-шестерни 15.

В полости "E", между внутренней поверхностью патрубка 9 и наружной поверхностью приводного полого вала 10, размещен кольцевой поршневой масляный лубрикатор 21, у которого нижняя крышка 22 посредством резьбы жестко соединена с верхней частью корпуса 8 и между ней и наружной поверхностью центрального полого вала-шестерни 13 имеется кольцевая полость, соединенная с полостью трансмиссии "K" и с подшипниками 14, 16, 18 и 19.

К нижней крышке 22 посредством резьб жестко присоединены наружный цилиндр 23, внутренний цилиндр 24, между которыми перемещается поршень 25 под действием пружины 26. В нижней части внутреннего цилиндра 24 имеется окно 27, соединяющее полость трансмиссии "K" через кольцевые полости с полостью лубрикатора 21. Полость трансмиссии "K", полость лубрикатора 21 и связывающие их кольцевые полости заполнены жидкой смазкой. В верхней части наружного цилиндра 23 имеется резьба, по которой в осевом направлении перемещается верхняя крышка 28, контактирующая с пружиной 26, которая в свою очередь опирается на поршень 25. Кроме того, в верхней части цилиндра 23 имеется окно 29, соединяющее полость "E" с полостью размещения пружины 26.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Энергия, передаваемая по трубам бурильной колонны 2, поступая в рабочие органы забойного двигателя 3, заставляет вращаться его выходной вал. С выходного вала забойного двигателя 3 крутящий момент через полуниппель 12, приводной полый вал 10 передается на центральный полый вал-шестерню 13. С вала-шестерни 13, разделенного на равные доли, крутящий момент передается на приводные полые валы-шестерни 15 и через полые шпиндели 17, переходники 6 передается на буровые долота 7. Одновременно ротором 1 вращают бурильную колонну 2, которая через корпус забойного двигателя 3, поулниппель 4 и патрубок 9, передает вращение на корпус 8 трансмиссии 5. В результате буровые долота 7 получают два вращения. Одно - вокруг собственной оси с полого шпинделя 7, второе - вокруг оси скважины, за счет вращения корпуса 8. Осевая нагрузка на буровые долота 7 передается с бурильной колонны 2 через корпус 8, упорные подшипники 19 и полые шпиндели 17.

Жидкость, нагнетаемая по трубам бурильной колонны 2, поступает в полый выходной вал забойного двигателя 3, а оттуда через полуниппель 12 в приводной полый вал 10. Из приводного полого вала 10 часть жидкости поступает в центральный полый вал-шестерню 13 и далее на забой скважины, а другая часть жидкости через окно 11 поступает в полость "E", затем в полые приводные валы-шестерни 15 и далее через полые шпиндели 17, переходники 6, буровые долота 7 на забой скважины. На забое скважины потоки сливаются и обеспечивают вынос выбуренной породы с забоя на поверхность.

Под действием пружины 26 поршень 25 создает в рабочих полостях лубрикатора 21 и соединенных с ним полостях трансмиссии 5, заполненных жидкой смазкой, давление, позволяющее при потере герметичности уплотнений не допустить проникновения в полости трансмиссии промывочной жидкости и тем самым обеспечить заданную работоспособность трансмиссии.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает надежность встроенной трансмиссии, что позволит внедрить в практику бурения скважин на нефть и газ более прогрессивный планетарно-долотный способ бурения.