Для добычи нефти и газа. Механизмы SINnX

05.07.08.

 

ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА

По-видимому, именно после публикации в престижном журнале «РиП», ко мне в Интернете чаще стали приходить письма из России, из других стран и непонятно откуда. Принимая во внимание возможность того, что меня дурят, я всё же не думаю, что все, кто пишут мне по теме механизмов А.П. Зайцева, связаны друг с другом. Якобы дипломанты, докторанты, научные работники, бизнесмены и непонятно кто, как стало мне постепенно проясняться, занялись ныне модной темой в интересах, главным образом, нефтегазовой промышленности. Мне даже подбросили ряд новых для меня важнейших примеров того, где ещё могут найти применение некоторые из упомянутых механизмов. Считаю неэтичным выдавать в Интернете эти идеи. Поэтому публикую залежавшиеся у меня, пока смутные эти свои рассуждения, в которых ещё не учтены подсказки из писем последнего времени. В этом могут убедиться авторы тех писем.

-

 

В девяностых годах Советский Союз рухнул, и сама Россия фактически как государство то ли ещё существовала, то ли уже нет. Никакое сверхоружие и никакие государственные секреты тогда уже не имели значения для выживания российской государственности, погибающей от нищеты. Продавалось всё! За бесценок.

 

Спасло Россию - почти вдруг - лишь резкое повышение мировых цен на энергоносители. Это продолжается и сегодня. Запредельно милитаризованные промышленность и наука бывшей РСФСР (уже не всего бывшего СССР) были перенацелены, прежде всего, на поддержание и развитие, в основном, добычи нефти и газа.

 

В связи с моими публикациями последних лет в Интернете о полуфантастических механизмах А.П.Зайцева ко мне стали приходить всё более занимательные письма из разных городов и стран. Постепенно стал прорисовываться основной их общий смысл. В СССР уже в семидесятые годы специалисты военной техники заинтересовались его заявками на изобретения. Уже более тридцати лет эта тема, тогда засекреченная, оказывается, интенсивно разрабатывалась и серьёзно финансировалась. О существовании таких механизмов до последних нескольких лет не знал никто даже из лучших специалистов Советского Союза, кроме засекреченных оружейников, разработчиков этой темы. В девяностых годах, так сказать, «синусно-волновые» редукторы начала производить и рекламировать одна из американских фирм. Безуспешно. После этого, приблизительно с 2000-го года, аналогичные редукторы, предназначенные для нефтегазовой промышленности, самой платёжеспособной в стране, стали производить и даже рекламировать в России. Успешно ли? В отличие от американцев, их, во всяком случае, - пока, - ещё производят, и уже не только в Томске, но и, например, в Туле. Желаю дальнейших успехов сибирякам и тульчанам, хотя бы потому, что я сам вот уже десятки лет остаюсь энтузиастом этой тематики.   В своих недавних статьях в Интернете  (одна из них опубликована даже в С.-Петербурге, в журнале «Редукторы и приводы») я расписал вроде как «фантастические» перспективы механизмов Зайцева. Как видно, мало какие из найденных мною технических решений, о существовании которых я там декларирую, уже разгаданы российскими оружейниками, переключившимися на разработку буровой техники для добычи нефти и газа.

В статье «ПОПЕРЕЧНО-ВОЛНОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ» интригующе малопонятно показан схематический рисунок механизма с множеством шариков, расположенных по геометрическому цилиндру в косых канавках на цилиндрической детали такого устройства. Эти шарики расположены и в направляющих прорезях сепаратора этого редуктора. Форма направления канавок в ещё одном звене этого механизма не показана. Здесь могут быть различные варианты. Такой механизм имеет четыре кинематических звена, одно из которых – шарики. Они приводятся в движение вдоль прорезей сепаратора одним из трёх остальных звеньев этого редуктора. Зацеплением через шарики передаётся крутящий момент между двумя из трёх остальных звеньев этого механизма.

Если каким-либо образом жидкостью под давлением гонять шарики вдоль их направляющих в сепараторе аналогичного механизма, то для передачи крутящего момента от входного к выходному валу необходимо число кинематических звеньев на одно меньше, то есть только три звена, включая шарики. Из двух деталей соосных одна из них неподвижна. Этот механизм является гидромотором. Если такое благое пожелание реализовать в конструкциях машин, то они внешне очень бы упростились. Но создавать реальные конструкции такого принципа действия пока ещё проблематично. Необходимо решить проблему чрезмерных утечек рабочей жидкости.

      Двигатели, обладающие одним единственным движущемся звеном его механизма, существуют. Это всяческие турбинки, турбины, что является гидродинамической (или газодинамической) машиной.

      Шариковый гидромотор является объёмной гидромашиной. У неё – свои достоинства – большой крутящий момент при менее высоких оборотах.

 

      Для бурения различных скважин применяют различные устройства. Вращать буровую головку стержнем, проходящим через трубу на глубину сотен и тысяч метров, весьма проблематично. Один из приёмов глубинного бурения – применение турбобуров и погружных электромоторов. Ограниченный диаметр полости в бурильных трубах не позволяет обеспечить буровой головке от электродвигателя к ней желательно большой крутящий момент. Головка эта не должна вращаться так же быстро, как ротор электромотора. Необходим редуктор. Механизмы эвольвентного зацепления зубьев мало пригодны в узкой полости буровой трубы. Турбинки же такого диаметра - слишком слабы.

     Заманчиво было бы воспользоваться шариковыми механизмами тематики А.П. Зайцева, описанными мною. Однако эта техника пока ещё проблематична. Для практических целей она пока ещё недостаточно надёжна. Ведь условия работы таких механизмов в качестве погружных устройств привода буровых головок в километровых скважинах представляются исключительно тяжёлыми.

В статье ШАРИКОПОДШИПНИК-ГИДРОМОТОР я расписал о перспективах применения такой техники будущего. Основная проблема в конструировании таких сказочно простеньких механизмов, предназначенных, в общем-то, для разнообразных машин, представляется в трудностях исключить утечки рабочей жидкости. Однако для погружных насосов или гидромоторов проблема утечек, в принципе менее остра. Какие-то утечки там терпимы. Более существенен вопрос в допустимом снижении к.п.д.

 

Особенности условий работы в нефтегазовой скважине открывают перспективу первых примеров для применения шариковолновых механизмов длинной цилиндрической формы.

 

Число полезно нагруженных шариков такого механизма, по сути, ничем не ограничено. Ведь косые канавки под эти шарики  могут быть выполнены в любом числе, хоть столько, сколько позволяет глубина скважины.

 

Необходимый срок службы такого механизма ограничен сроком бурения скважины – например, какое-то число всего лишь недель.

 

С появлением нефти в скважине шаровой механизм начинает работать со смазкой и охлаждением  этой нефтью. До этого рабочей жидкостью может быть вода, - в частности, вода, нагнетаемая под давлением, подводимая к этому шариковому гидромотору буровой головки через его шланг, тянущийся сверху.

 

Если на какой-то глубине буровая головка входит в водоносный, нефтеносный или газоносный слой, где давление жидкости или газа может быть очень велико, – до сотен атмосфер, – этот напор приводит во вращение, пусть даже бешенное, ротор нашего двигателя. Для шарошечной буровой головки не имеет значения, что она тогда будет вращаться в направлении противоположном тому, в котором приводилась от насоса.

 

Вспоминаются времена, когда в газетах много писали о турбобурах – об этом чуде советской техники, как о ярком примере результатов преимущества социалистической, советской системы народного хозяйства над системой капиталистической.

 

Ещё вспоминаются выступления в СМИ самого тов. Бакуля, – основателя и директора Института сверхтвёрдых материалов, Киев. Ни территории этого института я частенько бывал. Там, рядом со всеми его производственными цехами находился и главный офис Киевского филиала Производственно-полиграфического предприятия (ППП) «Патент», где я когда-то работал старшим экспертом в отделе патентных услуг (то есть в конторе патентных поверенных, - одном из подразделений в системе советского патентного ведомства – Госкомитета по делам изобретений при Совмине СССР, Москва).

 

Директор ИСМ почему-то очень торжественно провозглашал на весь мир об одном из важнейших, очередных достижений свого института (явно  миллиардера, даже уже тогда в инвалюте, в долларах).  Мол, применили в твёрдосплавном долоте буровой коронки вкрапления созданного в ИСМ очередного какого-то (не помню, какого именно) сверхтвёрдого материала. «А ведь мы пошли на риск. Нас за это могли бы и не…».

И сейчас я не понимаю, какой такой неправдоподобный риск взял на свою ответственность несопоставимо ни с кем всемогущий вельможа той советской эпохи?  (Вообще-то он был человек, вполне заслуженно очень уважаемый в народе всеми, в том числе, например, мною).

На территории ИСМ мне казалось, что главной заботой этой процветавшей тогда советской фирмы, всемирно известной, были хлопоты о том, как с ещё большим шиком  распоряжаться растущими потоками поступающих валютных, да и рублёвых доходов?

 

Не знаю, какой такой риск был связан с испытанием очередного нового бурового инструмента? Ну, предположим, была бы испорчена какая-то скважина, стоимостью пусть даже в миллионы рублей, из-за разрушения экспериментального долота, даже какого-то очень дорогого. Для той советской фирмы-миллиардерши, да и в масштабах нефтяного хозяйства всей советской империи, такой эксперимент, в случае неудачи, если бы и нанес какой-либо ущерб – эпизод плёвый. Зато на фоне этого чувствуется неизмеримая значимость появления того, более производительного бурового инструмента.

 

В нынешние времена цены на нефть в мире поднимаются катастрофически.

Сегодня это – причина всего. Нефть, газ ищут всюду. Бурят дорого стоящие скважины при самых малых шансах на удачу в поисках. Некоторые скважины дают ежесуточно миллионные доходы, а большинство не окупает затрат на бурение. В Штатах огромное число скважин бурят из расчёта на еле оправдываемую их эксплуатацию. Многие малодоходные районы нефтедобычи там законсервированы в качестве стратегического резерва, например, для военно-морского флота.

 

Технология добычи нефти и газа (да и воды в пустынях, под которыми находятся подземные озёра и реки) стала важнее технологии производства оружия. А источники чистой воды становятся причинами   будущих военных конфликтов.

Самое современное буровое оборудование становится актуальнее самого современного стратегического оружия.

 

Сегодня технология добычи нефти и газа имеет в своей перспективе применение иных механизмов, чем те, что применялись ранее. Надежды связаны с синусно-волновыми устройствами. Здесь, я оказался в лидерах, тем инженером, находки которого теперь заинтересовали, попросту говоря, многих сильных мира сего.

 

*    *    *