Турбогенераторный агрегат для автономных скважинных приборов

 

1. ТУРБОГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ .СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ , содержащий гидротурбину и маслозаполненный ротор генератора переменного тока, расположенные на полом приводном валу, уплотнительное устройство приводного вала, маслозаполнённый статор, масляный компен-j сатор, поршневой лубрикатор с пружиной , размещённой внутри приводного вала, отличающийся тем, что, с целью повьапения надежности турбогенераторного агрегата в работе , поршневой лубрикатор снабжен подвижным полым штокОм с xj6paTHiiwi клапаном и пробкой на концесо стороны буровой колонны. 2.Агрегат по ri.l, отличающийся тем, что масляный компенсатор непосредственно за турбиной на ее статоре. 3.Агрегат по пп. 1 и 2,-о т л ичающийся тем, что уплотнительное устройство выполнено в виде последовательно установленных резиномант, жетного, торцового, стояночного, § прямоточного лабиринтного и импеллер-f-ногб уплотнений, причем полость между ff резиноманжетным и торцовым уплотне-. р ниями сообщена с полостью повышен- iHoro давления лубрикатора. , 3 4. Агрегат по п.1, о т л и ч аю щ и и с я теМ;,что импёллерное уплотне- 1 .ние и лабиринты прямоточного уплотнения выполнены на барабане ротора. Л -q оо 00

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

WUÈ

РЕСПУБЛИН

06738 A

092 (112

3(512 2l В 47 022 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3357812/22-03 ,(22) 12.11.81 (46) 23.03.83. Бюл. 22 11 (72) А.Х.Сираев, P.Ê.Âàëeåí и Г.Ф.Куэ, нецов (71) Всесоюзный научно-исследователь ский институт неФтепрсмысловой геофизики (53) 622. 243.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 595500,кл. Е 21 В 47/12, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

22 652320, кл. E 21 В 47/022, 1977.

3. Молчанов A.A. Сираев A.Õ.

Скважинные автономные измерительные системы с магнитной регистрацией. М.

i Håäðà, 1979, с. 102, 103.

:(54)(57) 1 ° 1УРБОГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ABTOHONHblX,ÑÊÂÈÕÈHÍÛÕ ПРИБОРОВ, содержащий гидротурбину и маслозаполненный ротор генератора переменного тока, расположенные на полом приводном валу, уплотнительное устройство приводного вала, маслозаполненный статор, масляный компен-„ сатор, поршневой лубрикатор с пружиной, размещенной внутри приводного вала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности турбогенераторного агрегата в работе,поршневой лубрикатор снабжен подвижным Полим штокОм с обратнйч клапаном и пробкой на конце.со стороны буровой колонны.

2. Агрегат по п.l, о т л и ч а юд и и с я тем, что масляный компенсатор раэь1ещен непосредственно за турбиной на ее статоре.

3. Агрегат по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся -тем, что уплотнительное устройство выполнено в виде последовательно установленных резиноман-, жетного, торцового, стояночного, прямоточного лабиринтного и импеллер ного уплотнений, причем полость между Ц ) реэиноманжетным и торцовым уплотне-. у виями сообщена с полостью повышен,8oro давления лубрикатора.

°

4. Агрегат по п.l,: о т л и ч аю шийся тем„что импеллерное уплотнение и лабиринты прямоточного уплотнения выполнены на барабане ротора. (Р

1006738

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для преобразования энергии потока промывочной жидкости ствола скважины в электрическую энергию и снабжения электроэнергией скважинных 5 автономных измерительных систем и приборов.

Известно устройство для передачи забойной информации в процессе бурения, в котором размещен генера- 10 тор переменного тока на постоянных магнитах, приводимый в движение потоком промывочной жидкости через гидротурбину, прибор для измерения азимута скважины, в котором сойер- 15 .жится генератор переменного тока, служащий для снабжения электроэнергией измерительных систем 13 и 2).

Известен также автономный турбин-, ный агрегат, содержащий гидротурбину, .приводимую в движение потоком промывочной жидкосги, маслозаполн,енный статор и ротор генератора переменного тока на Постоянных магнитах, расположенный на одном полом приводном валу с гидротурбиной,уплотнитель. ные устройства приводного вала из сальниковых и армированных резиноманжетных уплотнений, маслянный ком-. пенсатор, размещенный на роторной части гидротурбины,поршневой лубрикатор с пружиной, размещенный внутри полой части приводного вала и заполненный с одной стороны консистентной проекторной смазкой, сообщающейся ,с полостью между элементами уплотни- 35 тельных устройств, а с другой стороны заполненный трансформаторным маслом и сообщающийся с масляным(компенсатором f 3) .

Недостатками известного устройст- 4р ва являются невозможность осуществления постоянного контроля уровня смазки в поршневом лубрикаторе и оперативной ее дозаправки, что снижает надежность работы прибора в целом, 45 а также расположение резинового компенсатора на роторной (вращающейся) части турбогенератора, умень", шающее эффективность работы компенсатора из-за действия центробежных сил.

Кроме того, наличие сальниковых уплотнений, обладающих повышенным износом и не предотвращающих попадание крупных частиц к трущимся поверхностям, неприспособленных к высоким окружным скоростям, приводит, как правило,.к потере .уплотнительных свойств, и применяется в основном в узлах cooTBeTCTHeHHoro назначения. 60

Целию изобретения является повыше ние надежности работы турбогенераторного агрегата.

Поставленная цель достигается тем,что в турбогенераторном агрегате для автономных скважинных приборов, содержащем гидротурбину и маслоэаполненный ротор генератора переменного тока, расположенные на полом приводном валу, уплотнительное устройство приводного вала, маслоэаполненный статор,.масляный компенсатор, поршневой лубрикатор с пружиной, раз мещенной внутри приводного вала, поршневой.лубрикатор снабжен подвижным полым штоком с обратным клапаном и пробкой на конце со стороны ,буровой колонны.

При этом масляный компеисатор размещен непосредственно за турбиной на ее статоре.

Уплотнительное устройство выполнено в виде последовательно установленных резиноманжетного, торцового, стояночного, прямоточного лаби ринтного и импеллерного уплотнений, причем полость между реэиноманжетным и торцовым уплотнениями сообщена с полостью повышенного давления лубрикатора.

Кроме того, импеллерное уплотнение и лабиринты прямоточного уплотнения выполнены на барабане ротора.

На чертеже изображен предложенный, турбогенераторный агрегат и часть буровой колонны, общий вид.

Турбогенераторный агрегат имеет гидротурбину, состоящую иэ роторной и статорной частей. Роторная часть гидротурбины включает роторные лопатки 1, барабан 2 ротора, обтекатель 3, гайку 4, полый приводной вал 5. Статорная часть гидротурбины включает статорные лопатки 6, статорные стойки 7, корпус 8 статорных лопаток, статорный корпус 9 уплотнений гайку 10 корпуса уплотнений.

На барабане 2 ротора выполнены радиальные выступы 11 импеллерного уплотнения и лабиринты 12 прямоточного уплотнения, в нем же размещена и резиновая армированная манжета 13 стояночного уплотнения.

В статорном корпусе 9 уплотнений и гайке 10 размещены уплотнительные устройства полого приводного вала, состоящие из армированных резиноманжетных уплотнений 14 и торцового уплотнения 15 °

Внутри полого приводного вала 5 размещен поршень 16 лубрикатора, пружина 17. Поршень 16 лубрикатора соединен с полым подвижным штоком 18, на противоположном конце которого размещено заправочное устройство в виде обратного клапана 19 и пробки

20, выходящей в проточную часть буровой колонны 21. Непосредственно за статорными стойками установлен масляный резиновый компенсатор 22, защищенный сверху кожухом 23, имею1006738 щим, c IteJlblo удобСтва в эксплуатаци горизонтальный разъем.

Генератор переменного тока состоит из статора 24, залитого эпоксидным компаундом и размещенного между корпусом 25 радиально-упорных шарикопод- 5 шипников 26, корпусом 27 радиального шарикоподшипника 28 корпусом статора .29 и кольцевого магнитного ротора, выполненного из постоянных магнитов

30 и закрепленного на полом привод-. ном валу 5.

Внутренние полости 31 штока 18, полого приводного ва.ча 5 и статорного корпуса 9 уплотнений заполнены

Консистентной протекторной смазкой 15

Через пробку 20. Остальные полости ,заполнены трансформаторным маслом через заправочный канал, снабженный пробкой 32, обратным клапаном 33.

Для воэможности прокачки и удаления воздушных включений иэ запорного масла в корпусе заднего подшипника

27 выполнен дренажный канал, закрываемый пробкой 34.

Использование электРоэнеРгии тур- 25 богенератора осуществляется через электровывод 35. Турбогенераторный агрегат устанавливается непосредственно в колонну буровых труб 36 и крепится к ним с помощью шпилек 37 и гаек 38. Стрелками на чертеже показано направление движения (бурового раствора) промывочной жидкости в колонне буровых труб при бурении и перемещении смазочных материалов внутри турбогенераторного агрегата при его заправке, В процессе..работы турбогенератор-. ного агрегата, использующего энергию гидравлического потока промывочной жидкости, компенсатор 22 осу- 40 ществляет буферную передачу давления на забое в маслсзаполненную полость генератора и под поршень лубрикатора 16 с пружиной 17. Лубрикатор за счет пружины поддавливает консис 45 тентную протекторную смазку в полость между манжетным 14 и торцовым 15 уплотнениями (внутреннюю полость статорного корпуса уплотнений 9), создает там дополнительные уплотняю- 5ц щие эоны по типу суфлерных уплотняющих зон, что и приводит к надежному разделению маслозаполненных полостей как между собой, так и от промывочной жидкости. По мере израсходования смазки за счет продавливания лубрикатором последней через уплотнитель ные устройства, полый шток 18 перемещается в проточной части буровой колонны вместе с поршнем 16 лубрикатора. По величине его выдвижения осуществляют контроль за наличием смазки и в случае необходимости производят ее дозаправку через заправочное устройство на выходном конце полого штока. В момент прокачки rIpoмывочной жидкости лопатки 11 импеллерного уплотнения отбрасывают крупные частицы жидкости, а лабиринты 12 прямоточного уплотнения подстраховывают импеллерное уплотнение и улавливают прорвавшиеся крупные частИцы жидкости. В тот момент, когда ротор турбогенераторного агрегата не вращается, предотвращение попадания крупных частиц выполняет стояночное уплотнение 13, выполненное в виде стандартной резиновой армированной манжеты и размещенное на роторйом барабане 2.

В момент вращения ротора манжета стояночного уплотнения 13 под дей:твием центробежных сил отклоняется зт шейки гайки 10 корпуса, а в рабо" ту вступают импеллерное уплотнение

11 и лабиринты 12 прямоточного уплотнения, Приведенная конструкция и компанов- ка турбогенераторного агрегата поэво" лила использовать его в забойной.ин" клинометрической системе (ЭИС), предНазначенной для непрерывного контроля, измерения и передачи на поверхность в процессе бурения по колонне бурильных труб инклинометрических параметров: зенитного угла (угла наклона), азимутального угла ствола наклонной скважины (аэимута) и угла установки отклонителя. Применение турбогенераторного агрегата в составе забойной инклинометрической системы (ЗИС) обеспечивает контроль в процессе бурения за направлением наклонных и вертикальных скважин диаметром от 190 мм и более.

Ожидаемый годовой экономический эффект ЭИС вЂ” 100000 руб.,иэ них около 20% приходится на турбогенера9, торный агрегат. Годовая потребность10 комплектов ° Общий годовой экономический эффект турбогенераторного агрегата составит 200.000 руб.

100б738

B

7

28

22

Ы

2Ю

27

Х2 ч

ХХ

Составитель Г.Алексеева

Редак тор Г . Волкова Техред Т. Фанта КорректорЕ.Рошко

Заказ 2079/54 Тираж 601 Подписное

ВНИИПП Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )(-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæroðîä, ул,.Проектная,4