Стенд для исследования характеристик забойных двигателей

Стенд для исследования характеристик забойных двигателей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, содержащий захват для крепления корпуса двигателя , кинематически связанные с валом тормоз для создания моментной нагрузки и нагрузочный узел, имеющий . гидроцилиндр со шток-поршнем для передачи осевого усилия на шпиндель забойного двигателя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда , нагрузочньй узел снабжен дополнительным шток-поршнем, кинематически связанным с основным шток-поршнем, причем полость между шток-поршнем сообщена с напорным трубопроводом с регулируемым пульсирующим давлением, а полость под дополнитешьным пггокi поршнем сообщена с напорным трубопроводом с регулируемым постоянным (Л давлением.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З <51> Е 21 В 4/00

ОПИСАНИЕ NSOEPETEHHR

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3391680/22-03 (22) 03.06.82 (46) 07.10.84 ° Бюл. № 37 (72) Д.К.Ибрагимов, Ю.В.Садыхов, P.À.Àáàñîâ, P .Ш.Азизбеков, В.С.Дымов, Е.С.Жидков, А.А.Баишев и Б.И.Есьман (71) Институт проблем глубинных нефтегазовых месторождений АН Азербайджанской ССР (53) 622.243.92(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 646021, кл. Е 21 В 4/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР №- 410162, кл. E 21 В 4/00, 1969 (прототип) . (54) (57) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, содержащий захват для крепления корпуса дви„.Я0„„1117387 A гателя, кинематичес хи с вя за нные с валом тормоз для создания моментной нагрузки и нагрузочный узел, имеющий . гидроцилиндр со шток-поршнем для передачи осевого усилия на шпиндель забойного двигателя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда, нагрузочный узел снабжен дополнительным шток-поршнем, кинематически связанным с основным шток-поршнем, причем полость между шток-поршнем сообщена с напорным трубопроводом с регулируемым пульсирующим давлением, а полость под дополнительным штокпоршнем сообщена с напорным трубопроводом с регулируемым постоянным да вл ени ем.

1 1 1! 17 :.

Иэооретение относится к:< ехнике испытания двигателей, а именно забойных двигателей, применяемых в бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен стенд для испытания забой-, ных двигателеи, включающий регистрирующую аппаратуру, механизмы осевого нагружения с тормозным моментом, выполненные в едином узле-поршне с фрикционом (1 3.

19

Этот стенд позволяет испытывать забойные двигатели только в режиме постоянной осевой нагрузки и, кроме того, при монтаже его располагают в испытательной камере заглубленной

1 в грунт, что не позволяет использовать его на действующей буровой.

Наиболее близким к изобретению является стенд для исследования характеристик забойных двигателей, содержащий захват для крепления корпуса двигателя, кинематически связанные с валом тормоз для создания моментнсй нагрузки и нагрузочный узел, имеющий гидроцилиндр со шток — поршнем для пе-.редачи осевого усилия ка шпиндель забойного двигателя (2 ).

Известный =тенд позволяет испытывать забойные двигатели только на pe— жиме постоянной осевой нагрузки, пе.>Q р еда ва емой на вал .двигат еля с и смощью гидроцилиндра с поршнем, раэмещенНЫм коаксиально на валу двигателя,т,.е: функциональные возможности стенда ограничены.

Целью изобретения является расшире- = ние функциональных возможностей стенда °

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для исследования характеристик забойных двигателей, содер- о жащем захват для крепления корпуса двигателя, кикематически связанные с валом тормоз для создания моментнсй нагрузки и нагрузочный узел, имеющий

Я гидро»вллиндр со шток-поршнем для передачи осевого усилия на шпиндель забойного двигателя, нагруэочный узел снабжен дополнительным шток-поршнем, кинематически связанным с Основным шток-поршнем, причем полость между шток-поршнем сообщена с напорным трубопроводом e pe гул»лруемым пульсирующ»;.:! давлением, а пслсс ть под дополнитель— ным шток-поршнем сообщена с напорным трубопроводои с регулируем м постояк-э ным дявлением .

На фиг. 1 изображена общая схема стенда, на фиг. 2 — разрез А-А на

8 / 2 фиг. 1., на фиг. 3 — сднн иэ вариантов гидравлической схемы. Обесгечивающей работу нагрузочного узла э pe:химе переменной осевой. нагрузки.

Ф стенд состоит из нагрузочного узла 1 содержащего гидроцилиндр 2 сс шток-поршнями 3 и 4 р к IIoJIocTH между которыми подсоединен напорный трубопровод 5 с пульсирующим давлением, а к полости под, шток-поршнем 4 — напорный трубопровод 6 с постоянным давлением. Напорные трубопроводы нагрузочкого узла присоединены к напорным полостям тормоза 7 для создания момент".oé нагрузки, состоящего иэ гидродвигателей 8, которые расположены по ок— р;-".ности соссно оси центрального колеса шестеренчатогс редуктора 9. При нспсльэоватт стенда в качестве стационарного для снятия полных характеристик эаоойных двигателей напорный трубопровод 6 постоянного давления может быть присоединен к автономному насосу. Редуктор 9 кинематически свя.зан со ступенчатым валом 10 профиль-1

1 ясго (например, квадратного) сечения имеющего возможность осевого пеpe«e :.;åHHH внутри центрального колеса.

Ступeí÷àòûé вал 10 через упорный подршлпник 11 опирается Ia кольцевой выступ шток-поршня 3. Б этот же выступ у,-гиряется нижний шток-поршень 4.

:корпус тормоза 7 жестко связан с Kop— пусси нагруэочного узла 1. На нижнем гон»,".:. Ступенчатого вала 10 ус".àíoI3ëeна муфта 12 свосОднсго хОДа наруж ная обойма которой соединена с. узлом i 3 для прин„.дигельнсгс запуска забойного двигателя. 8 частном случае

-„ зел 13 представляет собой квадрат", который мажет вставляться в квадратное отверстие ротора,. На верхней части ступенчатогс вала 10 установлен перевсдпик 14 для соединения валя со хр.инделем 15 исследуемого забойного двигателя, корпус которого крепится

РЯЭДБижным захватом 16 р ЗЯКРепленным

í-! "-.oðèçoêòàëüíoé площадке 17, жестко, связанной с корпусом тормоза 7 при помощи вертикальных стоек 18, рлнии -IGIIooBol трубопвовода 5 с пульсирующим давлением установлены предохраьительный клапан 19 и клапан — пульсатОр 20. На линни напсрнОГО трубОпроводЯ 6 с пОстОянным ДЯвлени ем установлен предохряьительнь:й клапан 21. Для проведения исследований забойный двигатель включают в сь=:сте3 111 7 му циркуляции с помощью бурового шланга 22.

При работе стенда в буровых условиях для оценки работоспособности забойного двигателя в условиях, соответствующих режимной карте бурения, стенд устанавливают на роторный стол так, чтобы узел 13 для принудительного запуска двигателя размещался в . квадратном отверстии ствола ротора.

Затем турбобур с предварительно навернутым на его шпиндель переводником 14 вводят через раздвижной захват 16 так, чтобы верхняя квадратная часть вала 10 вошла в квадратное отверстие переводника 14,и корпус двигателя эажимается захватом 16.

Для обеспечения устойчивости системы забойный двигатель — стенд верхнюю часть турбобура закрепляют быстро- щ разъемными направляншпюми, установленными на площадке верхового рабочего

{не показано). С помощью бурового шланга 22 исследуемый двигатель включают в систему циркуляции. Если двигатель не запускается от потока жидкости, то его принудительно вращают ротором при помощи узла 13 до тех пор, пока частота вращения двигателя не превысит частоту вращения ротора.

Кинематически связанный с валом tO редуктор 9 приводит в действие гидродвигатели 8, суммарная мощность которых подбирается иэ условия мощностн. затрачиваемой двигателем на трение породоразрушающего инструмента о стен35 ки скважины.

С помощью нагрузочного узла 1 двигатель нагружают регулируемой пульси= рующей нагрузкой. Это достигается тем, что в полости под нижним штокпоршнем 4 регулировкой предохранительного клапана 21 создают постоянное регулируемое давление, соответст387 4 вующее минимальной осевой/нагрузке на шпиндель исследуемого двигателя, а в полости между шток-поршнями 3 и

4 регулировкой предохранительного клапана 19 и клапана-пульсатора 20 создается пульсирующее регулируемое давление с периодом пульсации от нуля до давления, соответствующего сумме максимальной и минимальной осевых нагрузок на пптиндель.

Выполнение нагрузочного узла в виде гидропилиндра с двумя шток-поршнями позволяет, создавая регулируемое пульсирующее давление в полости между поршнями и постоянное регулируемое давление под нижним поршнем, ими" тировать любые условия динамического нагружения забойного двигателя осевой нагрузкой на забое. Это позволяет использовать стенд не только для исследования характеристик забойного двигателя, но и для исследования влияния динамического нагружения на работу опор двигателя, герметизирующих устройств и т.д., а также экспериментально определять общий моторесурс каждого типоразмера двигателя в целом.

Все это расширяет функциональные возможности предлагаемого стенда по сравнению с известными. Кроме того, жесткая связь всех узлов стенда (захвата, тормозного и нагрузочного}, а также выполнение захвата в виде раэдвижчых губок, жестко закрепленных в плоскости, перпендикулярной к оси забойного двигателя, резко сокращает время монтажно-демонтажных работ до и после испытаний, что позволяет использовать стенд на буровой для определения работоспособности забойного двигателя непосредственно перед опуском его в скважину в условиях, обусловленных режимной картой бурения.

1117387

1 I 17387 юг.2

Фиг. Я

ВНИИПИ Заказ 7167/21 Т ек 564 ское

Фяпиаа mm Патевт ° г.Уагород, уи.Проехтяав, 4