Електробур

1 Електробур, який містить електродвигун, крізь який проходить канал для пропускання по ньому промивальної рідини, і шпиндель з порожниною усередині нього із насадженим на нього долотом, який відрізняється тим, що між електродвигуном і шпинделем встановлена пдропередача, яка містить гвинтовий насос і гвинтовий пдродвигун, а усередині порожнини шпинделя встановлена трубка, яка з'єднує напірну камеру пдропередачі з фронтом забою 2 Електробур по п 1, який відрізняється тим, що на КІНЦІ трубки встановлений розпилювач, який направляє струмені промивальної рідини на частини фронту забою свердловини, що не затінені долотом Запропонований винахід відноситься до електричних приводів для обертального буріння, розміщених у свердловині, а саме до електробурів Відомий електробур, який складається з трифазного асинхронного електродвигуна з пустотілим валом і шпинделя Корпус двигуна і корпус шпинделя з'єднані між собою конусним різьбовим з'єднанням, а вали - за допомогою муфти У верхній частині електробура розташовано перехідник, який з'єднує електробур з бурильними трубами Н а нижньому КІНЦІ шпинделя нагвинчено долото Статор двигуна складається з пакетів магнітної та діамагнітної жесті з пазами під обмотку Ротор складається з секцій магнітної жесті, які насаджені на вал і закріплені шпонками В проміжку між секціями розташовано радіальні шарикові підшипники Двигун спирається на упорний підшипник, внутрішня порожнина двигуна заповнена авіаційним мастилом, яке знаходиться під тиском, яке перевершує ЗОВНІШНІЙ тиск Це досягається за допомогою лубрікатора з підгруженими поршнями Шпиндель являє собою пустотілий вал, який обертається в корпусі на підшипниках каченя Електродвигун захищений від проникання промивочної рідини сальниками Живлення електроенергією здійснюється за допомогою відрізків ізольованого кабелю, який прокладено усередині бурильних труб [1, с 161] Недоліком цього електробуру є велика маса, довжина, низький коефіцієнт корисної дії (ККД) та низький коефіцієнт МІЦНОСТІ, а також відсутність живлення однофазним струмом Крім того, такий електробур має низьку ефективність зруйнування породи долотом у термін його обертання Відомий також електробур практично такої ж конструкції, але забезпечуючий живлення однофазним струмом [2, с 594] Недоліки його практично ті, що і у електробуру по [1] Особливістю електробуру по [2] є те, що у трьох випадках частота обертання вала електродвигуна дорівнює 750 об/хвил і в одному 500 об/хвил , тобто двигуни є ВІСЬМИПОЛЮСНІ і дванадцятиполюсні, у той час як двигуни електробуру по [1] мають частоту обертання 600, 750 та 1000 об/хвил , тобто виконуються шести-, восьми-, та десятиполюсними ВІДОМІ трифазні і однофазні електродвигуни з шістьма роторами кожний, що мають значно кращі масогабаритні та енергетичні показники, але ж являються двухполюсиими, тобто на частоту обертання 3000 об/хвил [ 3 - 6 ] У такій конструкції двигун може працювати не тільки як асинхронний, але також і як колекторний змінного або постійного струму Відома корисна модель колекторного електродвигуна заповнена мастилом [5] Електродвигуни по [3-6] є швидкоскоросні з частотою обертання 3000 об /хвил і більше Відомий гідравлічний метод руйнування вугілля струменю води під високим тиском, більш економічний, ніж механічний [7, 8, с 33] Відомий ГВИНТОВИЙ насос з різьбою спеціаль со о Ю 51039 ного профілю, які забезпечують високий тиск та високий коефіцієнт корисної дії [10, с 230] Відомий електропасосний агрегат з шістьма роторами і гвинтовим насосом, що може дуже економмо забезпечувати виробітку рідини високого тиску [9] В основу винаходу покладене завдання зниження витрати матеріалів і розмірів електробуру при одноразовому зниженні витрат електроенергії, підвищенні коефіцієнти МІЦНОСТІ та ефективності руйнування породи у забої свердловини, що пробурюється Поставлене завдання вирішується тим, що в електробурі, який складається з електродвигуна змінного струму і шпинделя з долотом, двигун виконується високошвидкісним (3000 об/хвил і більше), між електродвигуном і шпинделем встановлена знижуюча гідравлічна передача, яка складається з гвинтового гідравлічного насосу і подібного насосу гвинтового гідравлічного двигуна [3], при цьому у центральній частині електродвигуна встановлена нерухома труба, якщо електродвигун багатороторний і пустотілий вал, якщо однороторний, які закінчуються перед гідравлічною передачею, а пустотілий вал шпинделю має радіальні отверстія, по яким промивочна рідина входить до пустотілого валу, усередині пустотілого вала встановлена трубка, яка з'єднує напорну камеру гідравлічної передачі з фронтом забою свердловини (як відомо [7, с 3] струм води, яка виходить з отверстія під високим тиском порядка 12мПа і більше успішно руйнує гірські породи) на КІНЦІ трубки встановлено розпилювач, який направляє струм промивочної рідини на ті частини фронта забою свердловини, які не затінені долотом, нарізка у гвинта пдродвигуна відсутня, а ВІСІ отверстій розпилювача направлені до ВІСІ долота під кутом таким чином, що утворюють обертаючий момент, що приводить долото до обертання, долото відсутнє, а роль руйнувача породи на фронті забою свердловини виконує струм промив очної рідини, при тому розпилювач обертається тільки від дії реактивної сили від струменю рідини, що витікає Пристрій пояснюється кресленнями де на фіг 1-4 показами варіанти подовжнього перерізу електробуру, а саме фіг 1 - подовжній переріз електробуру з долотом, фіг 2 - подовжній переріз нижньої частини електробуру з долотом і розпилювачем, фіг 3 - те, що і 2, але без долота Фіг 4 розкриває конструкцію пристрою з одним, а не шістьма роторами електродвигуна На фіг 1-4 означено 1 - електродвигун (на фіг 1 з шістьма, на фіг 4 з одним ротором) 2 - шпиндель 3 - корпус електродвигуна 4 - корпус шпинделя 5 - перехідник для приєднання до бурильних труб 6 - долото 7 - шарикові підшипники ротора 8 - лубрікатор 9 - гвинт насосу 10 - корпус насосу 11 - гвинт пдродвигуна 12 - корпус пдродвигуна 13 - щити з ущільненням 14 - підшипники гойдання долота 15 - трубка 16 - внутрішній корпус насосу 17 - розпилювач 18 -напорна камера 19 - опора внутрішнього корпусу насосу 20 -труба, що проходить скрізь електродвигун 21 - радіальні канали вала шпинделя 22 - розпилювач Електробур складається з електродвигуна 1 з шістьма роторами згідно [3-6] Але це не є принципово і електродвигун може бути однороторним, навіть як у прототипа Але електродвигун згідно [36] має значно кращі показники Електродвигун розміщений у корпусі 3, який з'єднаний з корпусом 4 шпинделя Усередині корпусу 4 розташовано шпиндель 2, насос, який складається з корпусу насосу 10, гвинтів насосу 9 з сателітами (на креслені не показані), внутрішнього корпусу насоса 16, закріпленого нерухомо за допомогою опора 19 на підшипниковому щиті 13 На верхній кінець шпинделя 2 посаджен гвинт 11 гвинтового пдродвигуна, який обертається у корпусі 12 разом із сателітами (на кресленні не показано) У верхній частині електробуру розташовано перехідник 5 для приєднання його до бурильних труб До нижнього кінця шпинделя пристосовано долото 6 Порожнеча камери 18 з'єднується з простором перед фронтом забою скважини трубкою 15 Ротори електродвигуна закріплені у підшипниках 7 Внутрішні порожнини електродвигуна і шпинделя заповнені маслом під тиском, який перевищує ЗОВНІШНІЙ тиск, що досягається за допомогою лубрікатора 8 з підпружненими поршнями Шпиндель 12 являє собою пустотілий вал, який обертається у корпусі 4 на підшипниках 14 і має радіальні канали 21 Пристрій працює наступним чином При поданні живлення на обмотку електродвигуна він починає обертатися Вали роторів приведуть до обертання гвинтів 9 насосу, які почнуть затягувати промивочну рідину, яка знаходиться в порожнині між корпусами 10 і 16 насосу з одного боку і підшипниковими щитами електродвигуна з другої Ця рідина, у свою чергу, попадає в зазначену порожнину через трубу 20, яка проходить через внутрішню порожнину електродвигуна Рідина, яка пройшла через насос, попадає в папорну камеру 18 Під ДІЄЮ тиску рідина почне обертати гвинт 11 пдродвигуна, який у свою чергу, почне обертати долото через шпиндель 2 Рідина, яка пройшла через гідро/двигун, поступає через радіальні канали 21 у камеру шпинделя 2, що продовжується до долота Кращому руйнуванню породи в забою скважини допомагає попадання в забой струму промивочної рідини з напірної камери 18 через трубку 15 під високим тиском в доповнення до струї, що проходить через цей шпиндель по порожнині, яка створена трубкою 15 і внурішнєю поверхнею шпинделя Розпилювач 17, що встановлений на КІНЦІ трубки 15, фіг 2, руйнує породу на фронті забою не тільки в центральній частині фронта забою, але також і на останній и площі В загалі можливо руйнування породи по всій площі 51039 забою скважини тільки під дією струї рідини без участі долота, що показано на фіг 3 Ефективність запропонованого пристрою складається з таких частин 1 Для асинхронних електродвигунів як однофазного, так і трьохфазного струму їх довжина зменшується не менш як у 1,5 рази за рахунок переходу до шести роторного виконання 2 Перехід з дванадцяти- або вісьмиполюсного виконання до двухполюсного дозволяє ще знизити довжину в 6 - ь 4 рази Тоді сумісне зниження довжини при незмінному діаметрі електродвигуна буде 1,5 (6 -ь 4) = 9 •• 6 разів * 3 У зв'язку з тим, що електричні навантаження матеріалів зберігаються при всіх змінах на одному рівні, то у відповідне число разів зменшується втрата електроенергії, що призведе до підвищення ККД електродвигуна В той же час зменшуються втрати енергії на тертя рідини о ротор у зв'язку із зменшенням їх довжини 4 У зв'язку з переходом з 8 або 12 полюсів до 2 підвищується коефіцієнт МІЦНОСТІ, що одноразово ще підвищить ККД Якщо виходити із того, що в електробурі типа, наприклад, Э290-12АМ-В5 [2, с 594] з загальною довжиною 12,6м довжина активної частини складає 10м, то вона буде зменшуватися в 9 разів і її довжина буде 1,1м Однак при цьому довжина підвищиться з-за наявності пдропередачі на 0,8м Тоді загальна довжина складе 2,60 + 1,1 + 0,8 = 4,5м замість 12,6 ВІДПОВІДНО, приблизно в тому ж відношенні знизиться маса електробуру, тобто замість 4500 кг вона буде складати близько 1500кг Це дозволить знизити ціну електробуру і тим самим підвищити його конкурентноздатність Якщо ж перейти на колекторне виконання, то довжини активної частини електродвигуна елект робуру буде зменшуватися зворотнопропорційно росту частоти обертання Одночасно з цим буде підвищена швидкість буріння за рахунок застосування гідравлічного руйнування породи у забої скважини у ВІДПОВІДНОСТІ ч [6, с 33] знизяться витрати на проходження їм скважини Запропонований електробур технічно застосований тому що може бути виготовлений з відомих матеріалів і за відомими технологіями Використання його забезпечить підвищення швидкості буріння та його економічності Працездатність пристрою потребує експериментальної перевірки ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1 Куличихин Н И , Родионов Н С , Ганзен ГА Буровое оборудование - М Недра, 1973 -245 с 2 Справочник по электрическим машинам в 2-х т - Т 2 / Под общ ред И П Копылова, Б К Клокова -М Энергоатомиздат, 1989 -688 с ил 3 Багатороторна електрична машина Заявка на винахід UA № 2001128690 4 Багатороторний 3-фазний асинхронний електричний двигун Заявка на винахід UA № 2001128689 5 Колекторна електрична машина Заявка на корисну модель UA № 20011286 6 Однофазний асинхронний електродвигун з екранірованими полюсами Заявка на винахід UA №2001128692 7 Мучник В С Голланд Э В Маркус М Н Подземная гидродобыча угля -М Недра, 1986 -223 с 8 Офицеров П К , Толстых Н Н Комендо Л Я , Шевченко М С Гидродобыча и экономика - Донецк Донбасс, 1967 - 48 с 9 Електронасосний агрегат Заявка на винахід UA№ 2001128693 10 Байбаков О В , Зеегофер О И Гидравлика и насосы - М -Л Госэнергоиздат, 1957 - 240 с 51039 5 Фіг. 1 51039 10 \1 Фіг. 2 Фіг. З >•-< 1 , - ' і. ' 4 ' Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71