Уплотнительное устройство преимущественно забойных агрегатов

Уплотнительное устройство преимущественно забойных агрегатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЗАБОЙНЫХ АГРЕГАТОВ, включающее корпус, вал и диски, связанные с валом и с корпусом и образующие рабочие пары, пространство между которыми с центральными и периферийными областями заполнено вязко-упругой жидкостью, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности устройства при высоком перепаде давления на долоте, устройство снабжено подпружиненным кольцевым поршнем и связанными соответственно с корпусом и валом по меньшей мере ДБумя втулками, несущими диски и установленными с радиальными зазоV рами между собой, корпусом и валом, причем подпружиненный кольцевой поршень размещен в зазоре между одной из втулок и валом или корпусом для взаимодействия с торцом другой втулки .

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

y 1) Е 21 В 4/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г)О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591541/22-03 (22) 17.05. 83 (46) 23. 07. 84. Бюл. № 27 (72) В.П. Шумилов, И.Л. Константинов, В.И. Липатов, В.М. Ентов, Ю.А. Бухман и Ю.К. Тольский (?1) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53) 622.243.92(088.8) (56) 1. Гусман М.Т. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. М., "Недра", 1976, с. 305317.

2. Авторское свидетельство СССР № 731156, кл. F 16 J 15/44, 1977 (прототип). (54) (57) УПЛОТНИТЕПЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЗАБОЙНЫХ АГРЕГАТОВ, включающее корпус, вал и диски, связанные с валом и с корпусом и образующие рабочие пары, пространство между которыми с центральными и периферийными областями заполнено вязко-упругой жидкостью, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности устройства при высоком перепаде давления на долоте, устройство снабжено подпружиненным кольцевым поршнем и связанными соответственно с корпусом и валом по меньшей мере двумя втулками, несущими диски и установленными с радиальными зазорами между собой, корпусом и валом, причем подпружиненный кольцевой поршень размещен в зазоре между одной из втулок и валом или корпусом для взаимодействия с торцом другой втулки.

1104226!

Указанная цель достигается тем, что уплотнительное устройство преимущественно забойных агрегатов, включающее корпус, вал и диски, связанные О с валом и с корпусом и образующие рабочие пары, пространство между ко.— торыми с центральными и периферийными областями заполнено вязко-упругой жидкостью, снабжено подпружиненным кольцевым поршнем и связанными соответственно с корпусом и валом по меньшей мере двумя втулками, несущиИзобретение относится к уплотнительным устройствам забойных агрегатов, например двигателей, шпинделей, редукторов и т.п., для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин и, в частности, к устройствам, предназначенным для работы в условиях высоких перепадов давления на долото.

Известны конструкции шпинделей забойных двигателей, в которых с целью предохранения опоры шпинделя от износа, а также для сокращения величины утечек жидкости на выходе вала устанавливается уплотнительное устройство в виде торцового уплотне- 15 ния пяты — сальника или винтового дросселя (1) .

Недостатками этих устройств является то, что они, во-первых, не устраняют утечек жидкости мимо долота, щ и, во-вторых, при работе на высоком перепаде давления абразивной промывочной жидкости происходит усиленный износ элементов уплотнений, возрастание утечек, приводящих к снижению по" каэателей бурения и ускоренному износу опоры шпинделя.

Известно также уплотнительное устройство преимущественно забойных агрегатов, включающее корпус, вал и дис ки, связанные с валом и с корпусом и образующие рабочие пары, пространство между которыми с центральными и периферийными областямп заполнено вязко-упругой жидкостью (2j .

Недостатками известного уплотнения является возможность выдавливания вязко-упругой жидкости из рабочей полости и прорыв уплотняемой среды (абразивной жидкости) в защищаемую полость во время отсутствия вращения вала устройства.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнительного устройства при высоком перепаде давления на долоте.

l ми диски и установленными с радиальными зазорами между собой, корпусом и валом, причем подпружиненный кольцевой поршень размещен в зазоре между одной из втулок и валом или корпусом для взаимодействия с торцом другой втулки.

На фиг. 1 и 2 изображены конструктивные схемы уплотнительного устройства; на фиг. 3 и 4 — варианты конструкций уплотнительного устройства забойного агрегата (на фиг. 1 и 3— для случая защиты, например, осевой опоры шпинделя забойного агрегата при центральном протоке промывочной жидкости внутри полого вала, а на фиг. 2 и 4 — для случая защиты, например, редуктора при периферийном протоке промывочной жидкости).

Устройство (фиг. 1) включает корпус 1, вал 2 с каналом 3 для пропуска промывочной жидкости к долоту, радиальные опоры 4, осевую опору 5, диски 6, закрепленные в корпусе, втулку 7, установленную в корпусе с закрепленными »а ней дисками 8, втулку. 9, установленную на валу с закрепленными на ней дисками 10 и 11, кольцевой поршень 12 с пружиной 13, опирающийся на торец 14 втулки 9.

Зазоры А и В заполнены вязко-упругой жидкостью. Диски 6 и 10, а также 8 и 11 образуют рабочие пары.

Работа устройства происходит следующим образом.

В отсутствие перепада давления на долоте .(т,е. в отсутствие циркуляции промывочной жидкости), а также в момент запуска турбобура, когда происходит нарастание перепада давления при невращающейся еще турбине, кольцевой поршень 12 усилием пружины 13 и перепадом давления на нем прижимается к торцу 14 втулки 9, изолируя зазор А и полость осевой опоры 5 от зазора В и внешней среды.

При запуске турбины турбобура вал 2 шпинделя, втулка 9 и диски 10 и 11 начинают вращаться относительно корпуса 1 с дисками 6 и втулки 7 — с дисками 8. В соответствии с эффектом возникновения в вязко-упругой жидкости нормальных напряжений при ее сдвиговом деформировании (эффект Вайссенберга) в рабочих парах дисков создается давление, растующее от периферии к центру дисков.

1104226

Последовательное расположение рабочих пар дисков приводит к росту результирующей величины давления, пропорциональной количеству этих пар. В результате под поршнем 12 как со стороны зазора А, так и со стороны зазора В создается давление, превышающее давление со стороны промыю ночной жидкости, и поршень 12 отжимается в верхнее (по схеме) положение, при этом происходит выравнивание давлений в зоне под поршнем за счет перетока вязко-упругой жидкости между зазорами А и В.

В случае внезапной остановки 15 забойного двигателя, например при превышении потребным моментом момента двигателя на тормозном режиме, давление, вырабатываемое в рабочих парах, исчезает, и поршень 12 под действием перепада давлений на долоте и усилия пружины 13 садится на торец 14 втлуки 9, т.е. возвращается в исходное положение.

Работа устройства по фиг. 2 проис-g5 ходит аналогичным образом.

Таким образом, в- предлагаемом устройстве невозможно выдавливание вязко-упругой жидкости из рабочей полости и прорыв уплотняемой среды в защищаемую полость при наличии перепада давления на уплотнительном устройстве во время отсутствия вращения его вала, что несомненно позволит значительно повысить работоспособность

Ф уплотнительного устройства.

Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в следующем: устройство обеспечивает работу забойного двигателя без утечек промывочной жидкости; в уплотнительном узле устройства отсутствуют постоянно трущиеся во время работы уплотняющие поверхности, как это имеет место, например, в торцовом уплотнении.

Производственная технологичность увеличилась на 20-30Х ввиду отсутствия трудоемких методов обработки и применения дорогостоящих материалов.

1104226

1104226

Составитель А. Сергачев

Редактор В. Данко Техред N.Гергель Корректор А, <1>оврн

Заказ 5174/21 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4