Разработка и исследование винтовых забойных двигателей с облегченными роторами и армированными статорами

• Автор: Голдобин, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Анализ состояния проблемы и результатов ранее выполненных исследований
1.1 Особенности конструкций рабочих органов, анализ факторов влияющих на их долговечность и характеристику винтового забойного двигателя
1.2 Анализ технологии изготовления роторов
1.3 Анализ технологии изготовления статоров
1.4 Постановка задачи исследований
2 Исследования и разработка конструкции и технологии
изготовления облегченных роторов и армированных статоров ВЗД
2.1 Исследование и разработка конструкций и технологии
изготовления облегченных роторов
2.2 Исследование и разработка конструкции и технологии
изготовления армированных статоров с использованием тонкостенных винтовых оболочек
2.3 Исследование и разработка конструкции пресс-формы для изготовления армированных статоров
3 Теоретические исследования процесса формообразования тонкостенной винтовой оболочки жидкостью высокого давления
на винтовом формообразующем сердечнике
3.1 Разработка компьютерной модели для исследования процесса формообразования тонкостенных винтовых оболочек
3.2 Исследование формообразования тонкостенной винтовой оболочки
и влияния погрешностей заготовки на точность профиля
3.3 Разработка методики проектирования секций рабочих органов с облегченными роторами и армированными статорами

4. Экспериментальные исследования процесса формообразования тонкостенной винтовой оболочки жидкостью высокого давления на винтовом формообразующем сердечнике
4.1 Исследования и разработка конструкции универсальной установки высокого давления
4.2 Исследования процесса формообразования и влияния погрешностей изготовления трубной заготовки на точность профиля винтовых оболочек
4.3 Разработка и совершенствование конструкции пресс-штампов для изготовления тонкостенных винтовых оболочек
5 Испытания новых секций рабочих органов и внедрение результатов исследований
5.1 Результаты стендовых и промысловых испытаний двигателей с облегченными роторами
5.2 Результаты стендовых и промысловых испытания секций рабочих органов с армированными статорами
5.3 Экономическая эффективность и внедрение результатов работы
Основные выводы и результаты диссертационной работы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований.
Винтовые забойные двигатели (ВЗД), созданные во Всесоюзном научно-исследовательском институте буровой техники (ВНИИБТ) и его Пермском филиале, в настоящее время широко используются в нашей стране и за рубежом для бурения и капитального ремонта скважин. С каждым годом их доля в общем объеме бурения увеличивается.
Большой творческий вклад в разработку и исследования многозаходных винтовых забойных двигателей, отработку конструкции, технологии изготовления и организацию производства внесли отечественные ученые: П.И.Астафьев, В.Н.Андоскин, Д.Ф.Балденко, Ф.Д.Балденко, М.Г.Бобров,
Н.П.Безлепкин, Т.Н.Бикчурин, Ю.В.Вадецкий, А.Н.Вшивков, М.Т.Гусман,
В.Б.Голдобин, С.А.Ганелина, Н.Д.Деркач, В.П. Дмитриев, Ю.В.Захаров,
B.А.Каплун, А.М.Кочнев, Ю.А.Коротаев, А.Д.Коновалов, А.И.Каминская,
C.С.Никомаров, Н.И.Попов, Е[.Д.Сумцова, В.И.Семенец, А.В.Цепков, М.В.Шардаков и др.
Принципиальное отличие новых забойных двигателей от известных заключается в использовании в качестве рабочих органов многозаходного винтового героторного механизма, который представляет собой цилиндрическую планетарную зубчатую передачу внутреннего зацепления, включающую статор и ротор с разницей в числах зубьев, равной единице. Статор и ротор многозаходного винтового героторного механизма являются уникальными зубчатыми деталями, и технология их изготовления создавалась в Пермском филиале ВНИИБТ впервые в отечественной и мировой практике.
К началу выполнения настоящей диссертационной работы (2002 г.) основные вопросы, связанные с созданием и совершенствованием отечественных ВЗД, были решены. Разработана теория рабочего процесса, научные основы проектирования и технологии изготовления многозаходных винтовых героторных механизмов, освоено крупносерийное производство

У////Л////////7/////////777//Л
ZZZZZZZШ2ZШZШZZШШZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZІZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZm
Рисунок 2.2 Схема сборки ротора со статором а) - с верхним расположением втулки, б) - с нижним расположением втулки
При изготовлении двигателя с нижним расположением втулки 4 увеличивается длина двигателя, а также появляются дополнительные нагрузки, действующие на нижний конец ротора и на резиновые зубья статора.
При действии на ротор давления бурового раствора Р (рисунок 2.2, б), на нижнюю часть ротора действуют силы /Д, вызванные реакцией связи с гибким валом или шарнирным устройством. В связи с недостаточной изгибной жесткостью трубной заготовки поломки тонкостенных роторов могут происходить в плоскости среза - на границе выхода ротора из резиновой обкладки статора.
Для увеличения жесткости ротора зубчатая часть втулки, входящая в зацепление с внутренними зубьями оболочки, должна изготавливаться такой длины, чтобы большая зубчатой часть втулки находилась в зоне резиновой обкладки статора.