Погружной автономный источник для электропитания скважинных устройств

 

Сущность изобретения: погружной автономный источник содержит гидротурбину и электрический генератор с внешним ротором и статором, закрепленным на несущем валу. Ротор установлен на резино-металлических подшипниках. Зазор между ротором и статором заполнен ферромагнитной жидкостью . Статор герметизирован стальным тонкостенным стаканом. Погружной источник установлен в буровой трубе. Изобретение повышает надежность электропитания. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ -1ГСКИХ

РГСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4842269/07 (22) 15,05.90 (46) 30.03.93. Бюл. N 12 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) В.Г.Гайдук, В,И,Миракян и М.А.Чернык (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 887788991166,, кKIл1, Е 21 В 47/022, 1981, Молчанов А.А, Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин, М.: Недра, 1983, с.

90, рис, 48.

Изобретен1ле относится к области бурения направленных нефтяных и газовых скважин турбинным способом. Предлагаемый автономный источник электрической энергии может быть использован для питания измерительной аппаратуры и автоматизированных погружных систем контроля и автоматизированного управления процессом бурения, Цель изобретения — повышение надежности погружного автономного источника для электропитания скважинных устройств за счет отсутствия в конструкции генератора электрической энергии уплотнения вращающихся частей.

Нэ чертеже показан забойный автономный источник, установленный в буровой трубе, продольный разрез, В нижней части погружного автономного источника размещена гидротурбина 1, которая через муфту 2 соединена с внешним ротором 3, Ротор 3 содержит корпус 4, вы„„SU ÄÄ 1805530 А1 (Я)5 Н 02 К 5/12, Е 21 В 47!022 (54) ПОГРУЖНОЙ АВТОНОМНЫЙ ИСТОЧНИК ДЛЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СКВАЖИННЫХ УСТРОЙСТВ (57) Сущность изобретения: погружной автономный источник содержит гидротурбину и электрический генератор с внешним ротором и статором, закрепленным на несущем валу, Ротор установлен на резина-металлических подшипниках. Зазор между ротором и статором заполнен ферромагнитной жидкостью. Статор герметизирован стальным тонкостенным стаканом. Погружной источник установлен в буровой трубе. Изобретение повышает надежность электропитания.

1 ил, полненный заодно с выходным концом вала, и постоянных магнитов 5, размещенных внутри корпуса 4 и закрепленных при помощи полюсных наконечников 6, Кроме этого, в корпусе 4 выполнены отверстия 7 для прохождения промывочной жидкости, Внутри внешнего ротора 3 размещен статор 8, который неподвижно закреплен на несущем валу 9 и герметизирован стальным тонкостенным стаканом 10, установленным на свободный конец несущего вала 9, и резиновыми кольцами 11. Несущий вал 9 жестко соединен с фланцем 12, который имеет неподвижную опору относительно буровой трубы 13. Вал 9 и фланец 12 имеют центральные отверстия. через которые выводные концы 14 генератора подведены к гермовводу 15. Вращение ротора 3 относительно статора 8 обеспечивается резинометаллическими опорами 16,17 и наличием между статором и ротором зазора 18. заполненного ферромагнитной жидкостью. Це тровка ротора 3 в буровой трубе 13

1805530 осуществлена при помощи резинометаллической опоры 19.

Работает погружной автономный источник для электропитания скважинных устройств следующим образом, 5

При вращении гидротурбины 1 вращающий момент через муфту 2 передается внешнему ротору 3. Вращение ротора 3 обеспечивается за счет резинометаллических опор 16,17. и 19. Для нормальной работы опор 16,17 и 19 необходимо обеспечить йх постоянную промывку жидкостью, Это достигается эа счет отверстий 7 в корпусе 4 внешнего ротора 4. Проходя через полости внешнего ротора 3, промывочный раствор будет заполнять зазор между статором 8 и ротором 3, что недопустимо иэ-за наличия в нем твердой фазы и абразивных частиц. Чтобы не допустить попадания промывочного раствора в зазор 18, он заполнен феррожид- 20 костью, изготовленной на основе технического масла. Использование ферромагнитной жидкости на основе воды не возможно, так как она будет высыпаться промывочным раствором. Ферромагнитная жидкость надежно 25 удерживается в зазоре 18 магнитным полем постоянных магнитов 5.

Так как величина зазора 18 заполненного ферромагнитной жидкостью и толщина стального стакана 10 над пакетом статора 30 незначительны, то основная часть магнитного потока проходит через статора 8 и при вращении внешнего ротора 3 наводит ЭДС в обмотках статора 8, Под действием ЭДС по обмоткам протекает ток. Для обеспече- 35 ния надежной работы автономного источника электрической энергии токоведущие части электрического генератора герметизированы при помощи гермоввода 15; стального стакана 10 и уплотнительных ре- 40 зиновых колец 11.

При прокачивании промывочного раствора, который на глубине в несколько километров находится под большим давлением, он попадает во все полости погружного обо- 45 рудования, При этом надежность работы автономного погружного источника определяется в основном герметизацией токоведущих частей генератора и работо- способностью узлов, обеспечивающих его вращение.

Использование в качестве вращающихся опор 16 и 17 резнометаллических опор турбобура, заполнение зазора 18 между статором 8 и ротором 3 феррожидкостью и применение предложенной системы герметизации внутреннего статора 8 позволило создать конструкцию электрического генератора, обеспечивающего надежную работу погружного автономного источника в условиях скважины без применения уплотнения вращающихся частей. Как известно, уплотнение вращающихся частей является самым недолговечным; а, следовательно, и самым ненадежным узлом автономного источника электрической энергии. Кроме этого, уплотнение вращающихся частей значительно усложняет конструкцию генератора электрической энергии.

Техническим преимуществом предлагаемого погру>кного автономного источника для электропитания скважинных устройств перед прототипом является повышение надежности и упрощение его конструкции.

Преимуществом предлагаемого погружного автономного источника перед прототипом является его долговечность и технологичность изготовления, Формула изобретения

Погружной автономный источник для электропитания скважинных устройств, содержащий гидротурбину и электрический генератор, включающий внешний ротор с постоянными магнитами, соединенный с гидротурбиной, статор, размещенный внутри ротора на консольно несущем валу, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, подшипниковые опоры генератора выполнены резинометаллическими, зазор между статором и ротором генератора заполнен ферромагнитной жидкостью на осйове масла, а статор помещен в стальной тонкостенный стакан, установленный на свободный конец несущего вала, причем открытая часть стакана уплотнена резиновым кольцом.

1805530

Редактор

Заказ 946 Тираж Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель В,Гайдук

Техред М.Моргентал Корректор О, Густи